摘要
浅层地热能是极具开发潜力的新型绿色清洁能源之一,其高效开发利用的先驱工作是依据具体地区的地质条件、工程地质条件、水文地质条件、赋存条件等开展开发选址适宜性评价工作,而选取合适的方法进行开发选址适宜性评价工作极其重要。本文以天津东丽区作为研究区,通过野外现场调查、现场原位试验、样品采集与室内样品分析、实时动态数据监测、文献资料整理等手段,充分剖析研究区水文地质条件、地热地质条件,首次运用层次分析-综合评分法,建立研究区浅层地热能开发选址适宜性评价体系,依据建立的适宜性评价体系,在研究区开展浅层地热能适宜性分区评价,评价了区内浅层地热能资源潜力,提出了开发利用建议。主要研究成果如下:(1)研究区内120m以浅地层平均初始温度约为14.5~14.6℃,地层平均热传导系数约为1.66~2.10 W/(m.k),地层每延米吸热量约为54.72W/m,每延米放热量约为38.43W/m,恒温层深度在20.5~27.5m,温度在14.5~14.6℃范围内,平均地温梯度值在2.5~5.5℃/100m之间;(2)从水文地质条件、动态特征、水化学特征、社会性条件4个方面建立了研究区地下水地源热泵适宜性评价体系,含4个指标层10个指标;从热储性、导热性、安全性和社会性4个方面建立了研究区地埋管地源热泵适宜性评价体系,共包含4个指标层8个指标;(3)采用层次分析-综合评分法结合GIS对研究区浅层地热能适宜性进行了评价分析。地埋管地源热泵适宜性好区面积约为42.7km~2;适宜性较好区面积约为147.3km~2;适宜性一般区分布于研究区大部区域,面积约为248.4km~2;适宜性较差区面积仅为0.6km~2;地下水地源热泵适宜性较好区面积仅为6.8km~2;区内大部分为一般适宜性区,面积约432.2km~2;适宜性差区面积约38.08km~2;(4)利用热均衡理论计算研究区浅层地热能容量,采用热储法与地下水量折算法计算换热功率。结果显示:研究区浅层地热能容量为190.43×10~(12)kJ/℃,其中浅层岩土体的地热容量为104.72×10~(12)kJ/℃,浅层水体的地热容量为86.71×10~(12)kJ/℃。