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文檔簡介
1、<p> 重慶市淺層地溫能開發(fā)利用前景分析</p><p> 摘要:基于重慶市自然概況和重慶市淺層地?zé)崮苜Y源賦存條件的資料研究,采用巖礦測試及現(xiàn)場測試方法得到了重慶市的巖土體熱物性參數(shù),最后結(jié)合地溫場分布特征,綜合分析結(jié)果顯示重慶市淺層地溫能開發(fā)利用潛力巨大。 </p><p> 關(guān)鍵詞:重慶;淺層地溫能;巖土層物性;熱物性 </p><p><
2、;b> 0 引言 </b></p><p> 淺層地溫能以其經(jīng)濟(jì)節(jié)能、可持續(xù)開發(fā)利用、環(huán)境效益顯著等優(yōu)點(diǎn)[1]使得其在全國范圍內(nèi)引起了淺層地溫能的開發(fā)熱潮,有條不紊地推廣應(yīng)用該技術(shù),這對于指導(dǎo)淺層地溫能資源的開發(fā)利用和實(shí)際工程項(xiàng)目的指導(dǎo)是非常必要的[2]。 </p><p> 本文是針對重慶地區(qū)特有的水文、地質(zhì)條件展開的,所取得的成果可以為重慶市淺層地溫能開發(fā)利用的
3、規(guī)劃、管理政策等提供基礎(chǔ)依據(jù),對淺層地溫能開發(fā)利用的應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義。 </p><p> 1重慶市自然地理概況 </p><p> 重慶市地勢在總體上呈現(xiàn)出北、東、南三面高,僅西部及西南部低,中部長江河谷一線最低,出境處江面海拔高僅69m [3]。 </p><p> 重慶氣候?qū)俚湫偷膩啛釒駶櫺约撅L(fēng)氣候,具年平均氣溫高,空氣濕度大,降雨量充沛,少冰雪
4、嚴(yán)寒,夏秋多雨,春冬多霧的特點(diǎn)。 </p><p> 重慶市水資源豐富,轄區(qū)內(nèi)江河縱橫水網(wǎng)密布,統(tǒng)屬長江水系。長江干流從地域中部自西南向東北橫穿全境,在境內(nèi)與南北向嘉陵江、渠江、涪江、烏江、大寧河等支流及上百條中小河流構(gòu)成近似向心狀的輻合水系。地域內(nèi)水資源總量年均超過5000億立方米,地表水占水資源總量的絕大部分。其他水庫和湖泊眾多。 </p><p> 2重慶市淺層地?zé)崮苜Y源賦存條件
5、 </p><p> 2.1水文地質(zhì)條件 </p><p><b> 2.1.1地下水 </b></p><p> 根據(jù)重慶市地下水特征和埋藏深度,將埋深500m以淺的地下水定義淺層地下水,埋深大于500m的地下水定義為深層地下水。重慶市淺層地下水按賦存條件可分為:孔隙水、基巖裂隙水、碎屑巖層間裂隙水及碳酸鹽巖裂隙溶洞水(簡稱巖溶水)。深
6、層地下水是重慶市優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療地?zé)崴?。該類地?zé)崴a(chǎn)出的層位主要為三疊系下統(tǒng),寒武系上―中統(tǒng)碳酸鹽巖含水層,具承壓水的水動(dòng)力特征按其化學(xué)特征及水溫高低,重慶市熱礦水可分為兩類:中低溫硫酸鹽型熱礦水,中低溫~中溫氯化物型熱礦水 [4]。 </p><p><b> 2.1.2地表水 </b></p><p> 根據(jù)參考相關(guān)文獻(xiàn),對于水源熱泵主機(jī)而言,對直接進(jìn)入主機(jī)的主要水
7、質(zhì)要求為: </p><p> 酸堿度:pH值:6.5~8.5; </p><p> 硬度:CaO含量小于200mg/l; </p><p> 腐蝕性:CL-小于100mg/l; </p><p> SO42-小于100mg/l[5]; </p><p> 根據(jù)熱泵水源對水質(zhì)的要求,對重慶長江寸灘斷面、嘉陵江
8、北碚斷面2003~2007年水質(zhì)指標(biāo):水溫、pH值、氯離子、硫酸根、總硬度、總鐵進(jìn)行分析,指標(biāo)體現(xiàn)河流基本理化屬性,含量比較穩(wěn)定,不同時(shí)期變化幅度不大;同一斷面不同垂線不同測點(diǎn)的水質(zhì)參數(shù)之間差別不大。 </p><p> 通過對重慶長江、嘉陵江的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析比較,總體來說,能夠滿足水源熱泵主機(jī)的水質(zhì)要求。 </p><p> 2.2巖土體物性特征 </p><p&g
9、t; 2.2.1巖土體物理性質(zhì)參數(shù)分析 </p><p> 物理性質(zhì)參數(shù)測試的內(nèi)容包括巖土體的天然含水率、顆粒密度、孔隙率、吸水率等。測試時(shí)針對每個(gè)鉆孔,按照一定的深度取出的巖芯樣本(每個(gè)巖芯樣本長度為0.6m左右)進(jìn)行編號后送至重慶市巖土工程檢測中心,然后把將每個(gè)巖芯樣本取3組巖樣分別做一次測試,記錄每次的測試結(jié)果,然后將3組巖樣的測試結(jié)果進(jìn)行平均值計(jì)算,得到該深度下巖土體物理性質(zhì)參數(shù)的平均值。 </
10、p><p> 本文根據(jù)取樣巖性分為砂巖、泥巖、灰?guī)r、頁巖四種類型分別進(jìn)行分析比較。 </p><p> 通過分別檢測不同勘探位置砂巖、泥巖、灰?guī)r、頁巖的取巖樣物理性質(zhì),比較數(shù)據(jù)可以得出: </p><p> 1)區(qū)域內(nèi)巖土體的天然含水率大小不一,特別是灰?guī)r其天然含水率整體都比砂巖、泥巖、頁巖低,大多在0.07―0.7%之間;說明重慶地區(qū)不同地點(diǎn)的巖土體的天然含水率
11、不同; </p><p> 2)區(qū)域內(nèi)各巖性巖土體的顆粒密度基本一致,整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)的巖土體顆粒密度均在2.7 g/cm3左右,說明重慶地區(qū)巖土體內(nèi)固體顆粒的分布規(guī)律是一致的; </p><p> 3)區(qū)域內(nèi)巖土體的孔隙率大小不一,灰?guī)r的孔隙率整體都比砂巖、泥巖、頁巖低,大多在1.4―3%之間;說明重慶地區(qū)不同地點(diǎn)的巖土體的孔隙率不同; </p><p> 4
12、)區(qū)域內(nèi)巖土體的吸水率大小不一,灰?guī)r的吸水率整體都比砂巖、泥巖、頁巖低,大多在0.1―0.7%之間;說明重慶地區(qū)不同地點(diǎn)的巖土體的吸水率不同; </p><p> 2.2.2巖土層熱物性 </p><p> 評價(jià)淺層地溫能必須對淺層巖土的熱物性進(jìn)行研究[6]。巖土層的傳熱性能取決于巖土層的熱導(dǎo)率、密度、熱擴(kuò)散系數(shù)和比熱容等。不同巖土層的熱導(dǎo)率、密度、比熱容相差很大。其中,巖土層的導(dǎo)熱系
13、數(shù)是評價(jià)淺層地溫能的重要指標(biāo)。 </p><p> 本項(xiàng)目根據(jù)取樣巖性分為砂巖、泥巖、灰?guī)r、頁巖四種類型分別進(jìn)行分析比較。 </p><p> 通過分別檢測不同勘探位置砂巖、泥巖、灰?guī)r、頁巖的取巖樣熱物理性質(zhì),比較數(shù)據(jù)可以得出: </p><p> 1)不同地區(qū)的熱導(dǎo)率相差較大,這是由于不同地區(qū)的巖土層巖性不同造成的。灰?guī)r的熱導(dǎo)率整體來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他巖性,其熱
14、導(dǎo)率在2.4-3.3(W/m?K)間,可以看出,不同巖性的巖土體導(dǎo)熱系數(shù)大小程度如下:泥巖<砂巖<頁巖<灰?guī)r,地下水滲流作用對巖土體熱導(dǎo)率的影響較大。 </p><p> 2)不同巖性的熱擴(kuò)散系數(shù)相差較大;可以看出不同巖性的巖土體熱擴(kuò)散系數(shù)大小程度如下:砂巖<泥巖<頁巖<灰?guī)r,地下水滲流作用對巖土體熱擴(kuò)散系數(shù)的影響較大。 </p><p> 3)不同
15、巖性的比熱相差不大;可以看出不同巖性的巖土體比熱大小程度如下:泥巖<灰?guī)r<頁巖<砂巖,地下水滲流作用對巖土體比熱的影響較大。 </p><p> 2.3 地溫場特征 </p><p> 建立地溫監(jiān)測系統(tǒng),場地區(qū)域有4.2m左右的雜填土層,地下4.2m至5m是一粉質(zhì)粘土層,5m以下至100m孔底是泥巖和砂巖交替出現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造。地下水位約位于地下7.68m深處。測試結(jié)果可
16、以判定在檢測區(qū)域變溫帶范圍大約在地下10m,在變溫帶范圍內(nèi)溫度隨環(huán)境溫度而變化??梢缘贸?0m以后不同深度監(jiān)測點(diǎn)的溫度基本恒定,這樣也進(jìn)一步說明重慶地區(qū)的變溫帶為0~10m。 </p><p> 2.4 環(huán)境地質(zhì)特征 </p><p> 重慶市由于特定的地質(zhì)條件及人類工程活動(dòng)的作用和影響,滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生,給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失?;诘刭|(zhì)災(zāi)害的形成條件與影響
17、因素將重慶市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量分區(qū),分為好區(qū)(如:廣大紅層丘陵區(qū))、較好區(qū)(如江津臨峰一線)、較差區(qū)(如:渝北統(tǒng)景)、差區(qū)(如合川三匯)。 </p><p><b> 3結(jié)語 </b></p><p> 本文通過野外調(diào)查、勘查孔施工、現(xiàn)場熱響應(yīng)試驗(yàn)測試、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試與分析研究,結(jié)果顯示重慶市淺層地溫能開發(fā)潛力巨大;本文對重慶市地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等條件做了一系列詳細(xì)
18、的調(diào)查,得到了大量的數(shù)據(jù)資料,這些資料不僅為本文的研究提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐,同時(shí)也為本專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)提供了基礎(chǔ)性資料參考;本文采用巖礦測試及現(xiàn)場測試方法,得到了重慶市的巖土體物理性質(zhì)參數(shù)、熱物理性質(zhì)參數(shù)及地溫梯度等參數(shù)值。這些數(shù)據(jù)都是針對于重慶地區(qū)的典型地層所做的試驗(yàn)研究結(jié)果,彌補(bǔ)了重慶地區(qū)之前在此方面一直處于空白的資料,故這些資料具有非常重要的參考價(jià)值。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn) &
19、lt;/b></p><p> [1] 蔣能照,劉道平主編.水源?地源?水環(huán)熱泵空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p> [2] 馬最良,姚楊,姜益強(qiáng)等編著.熱泵技術(shù)應(yīng)用理論基礎(chǔ)與實(shí)踐[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社 </p><p> [3]重慶市區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R] </p><p> [4]區(qū)域
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