摘要
浅层地热能资源是一种可持续开发利用的清洁能源,可替代部分常规能源,拥有显著的节能减排效果,近年来备受关注。随着浅层地热能资源开发利用技术的逐渐完善,加之国家政策的有力推动,浅层地热能开发利用在我国进入了稳步发展阶段。科学合理的开发利用规划是浅层地热能资源可持续发展的前提和基础。本文依托大连市财政项目“大连市主城区城市地质调查—浅层地温能调查评价”,以大连市主城区为研究区,在充分收集前人资料的基础上,结合研究区浅层地热能地质条件,构建浅层地热能开发利用适宜性区划评价指标体系,基于模糊层次综合指数—粒子群优化修正综合评价模型进行了大连市主城区浅层地热能开发利用适宜性区划,基于蒙特卡罗法评价了浅层地热能热储量,基于欧式空间变化法、模糊综合评判法评价了浅层地热能可持续开发利用状态,开展了浅层地热能可持续开发利用模式研究。取得了如下几个方面的认识与成果:1.地下水地源热泵系统适宜区分布于东港商务区、大连造船新厂区等地,区内富水性好,抽灌条件适中,面积为32.87km~2,占总面积的4.45%;较适宜区分布于甘井子区营城子、革镇堡、大连湾等地,富水性为强~中等,含水层厚度20~30m,面积为247.21km~2,占总面积的33.47%。地埋管地源热泵系统较适宜区分布于甘井子区革镇堡、南关岭、大连湾、红旗、陵水等地,区内地层岩性为灰岩和石英砂岩、板岩互层,地层综合导热系数较高,单孔换热功率大,面积为480.75km~2,占总面积的65.09%。2.研究区地下深度200m以内的浅层地热能存储热量最可能值为1.986×10~(14)KJ,最小值为0.536×10~(14)KJ,最大值为3.182×10~(14)KJ,平均值为1.859×10~(14)KJ,存储热量在0.906×10~(14)~2.697×10~(14)KJ之间时,确定性为90%。地源热泵系统冬季可供暖总面积为2.20×10~8m~2,夏季可制冷总面积为4.21×10~8m~2。浅层地热能资源潜力较高的地区分布在辛寨子~周水子以北、高新园区红旗~龙王塘西北和中山区南部,面积为487.69km~2,占总面积的66.03%。资源潜力中等地区分布在甘井子区西北部营城子和中山区东北部,面积为23.10km~2,占总面积的3.13%。3.浅层地热能资源可持续开发利用状态较好地区分布于北部,适合以地埋管地源热泵形式开发利用浅层地热能;中等地区分布于南部,地层为石英砂岩,位于大连市金龙寺国家森林公园及西郊国家森林公园一带;较差区分布于西岗区、中山区等地,地层岩性主要为板岩和石英砂岩,综合导热系数低,单孔换热功率小,不适合地源热泵工程建设。研究区浅层地热能资源总体可持续开发利用程度为中等。地质勘查水平及生态环境质量较好,但浅层地热能综合利用水平仍然偏低。总体适合采用地埋管地源热泵系统开发利用浅层地热能。可持续开发利用重点建设地区包括大连市金州湾国际机场、凌水湾EOD国际商务区、由家村生态科技城、中革村商务区。