南京市浅层地温场特征研究
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浅层地温场中热对流数值模拟吴志伟;宋汉周【期刊名称】《岩土力学》【年(卷),期】2010(31)4【摘要】温度示踪的研究区域大多在地表浅层,浅层地温场主要受气象和水文影响。
气温波动可用傅立叶级数精确表示,由此建立了在表层气温和垂向水流共同影响下的浅层地温场瞬态分析模型,用Laplace变换的方法得到其解析解,并用有限元模拟了垂向水流对浅层地温的影响。
模拟结果表明:浅层地温有季节波动,在地下水补给区,气温波动振幅衰减速率明显减缓,表现为表层气温波动可以影响到更深的深度;在排泄区,温度波振幅衰减很快。
另外,还模拟了水平集中渗漏带附近的瞬态温度场,发现由于热对流的传热能力远大于热传导,强渗漏带温度迅速与补给源温度相一致,温深剖面出现异常,温度异常带形成后,继而通过热传导改变较大范围内地质体热量分布。
离低温补给源越近,地质体降温越快,温度改变越多;反之则越慢,温度改变越少。
因此,由温深剖面的温度异常,可精确探查渗漏带位置。
【总页数】6页(P1303-1308)【关键词】温度示踪;浅层地温场;热对流;傅立叶级数【作者】吴志伟;宋汉周【作者单位】河海大学地球科学与工程系【正文语种】中文【中图分类】O241【相关文献】1.重庆市浅层地温能开发利用地温场变化规律研究 [J], 张甫仁;王乐祥;李雪洋;彭清元;王策策2.中国液态锂铅热对流实验回路DRAGON-Ⅰ温度场和速度场数值模拟分析 [J], 朱志强;汪卫华;章毛连;高胜;金鸣;宋勇;黄群英;吴宜灿;FDS团队3.人工压缩法数值模拟非定常不可压缩热对流流场 [J], 薛具奎;赵金保4.南京市浅层地温场监测方案和地温分布特点研究 [J], 张天生;刘春;李济琛;施斌5.基于浅层地温及原位热物性参数地温场预测 [J], 张庆;李云峰;龚绪龙;侯莉莉;周小平;陆远志;牛晓楠因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
2024年2月 灌溉排水学报第43卷 第2期 Feb. 2024Journal of Irrigation and Drainage No.2 Vol.4354文章编号:1672 - 3317(2024)02 - 0054 - 08基于SARIMA 模型的五道沟地区0~320 cm 土层季尺度地温预测研究蒋鑫平1,王启猛1,2*,刘 猛3,王发信3,吕海深1,陈 雨1,李 杰1,王振龙3(1.河海大学,南京 210098;2.水利部淮河水利委员会,安徽 蚌埠 233000;3.安徽省(水利部淮委)水利科学研究院,合肥 230088)摘 要:【目的】探讨五道沟地区地温季尺度变化趋势和突变特征,建立SARIMA 地温预测模型。
【方法】基于五道沟水文实验站1964—2022年长系列实测地温资料,采用线性回归、Sen's 斜率估计、MK 检验等方法,开展0~320 cm 土层地温季尺度变化趋势和突变特征研究,建立不同土层深度(0~320 cm )地温SARIMA 预测模型。
【结果】①春季、冬季0~160 cm 土层地温呈显著上升趋势;夏季除0、10 cm 土层外其他土层地温均有显著下降趋势;秋季0、20 cm 土层地温具有显著上升趋势;320 cm 土层地温在冬季具有显著下降趋势。
②春季0、10、20、40、160 cm 土层地温分别在2006、2013、2012、2015、2018年发生突变,突变后增温趋势显著;320 cm 土层地温在1984年前后开始显著降低。
③地温数据的预测值与实测值拟合优度均˃0.95,不同土层地温预测模型均有较好的预测能力,且随土层深度增加预测精度提高,MAE 随土层深度增加由1.666下降至0.390,RMSE 随土层深度增加由2.139下降至0.525。
【结论】SARIMA 模型精度较高,可用于淮北平原地区地温模拟预测。
关 键 词:地温;变化特征;时间序列;SARIMA 模型中图分类号:P468.0 文献标志码:A doi :10.13522/ki.ggps.2023223 OSID :蒋鑫平, 王启猛, 刘猛, 等. 基于SARIMA 模型的五道沟地区0~320 cm 土层季尺度地温预测研究[J]. 灌溉排水学报, 2024, 43(2): 54-60, 95.JIANG Xinping, WANG Qimeng, LIU Meng, et al. Spatiotemporal temperature variation in soil in Wudaogou area and its modelling using the SARIMA model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2024, 43(1): 54-60, 95.0 引 言【研究意义】地温不仅是重要的气候变化评价指标,也是重要的农业气象参数[1]。
01/(1.北京市地质矿产勘查院,北京 100195;2.中国地调局浅层地温能研究与推广中心,北京 100195)摘 要:过去15年(2005—2020年),我国浅层地热能产业发展迅猛。
在理论和技术等方面取得了重大突破,主要成就包括:创立了浅层地热能地质学理论体系,开展了一系列关键技术及浅层地热能成因机理的研究,创新了浅层地热能规模化开发理念,建成了一批具有重大影响的示范项目,创建了浅层地热能研究和创新体系,推广工作取得了显著成效,促进了我国浅层地热能事业快速发展。
当前,我国浅层地热能开发利用项目区域规模化趋势愈加明显,由此带来的科学、技术、资源、环境等问题愈发突出。
“摩托罗拉”“水源热泵”“浅层地热能谁都行”三大现象的出现警醒行业从业者:解决好浅层地热能开发的科学问题,才能实现浅层地热能的高质量发展。
因此,提出推进浅层地热能的“四化”发展路线:成因机理研究“定量化”、勘探评价“精细化”、系统管控“智慧化”、多源耦合“科学化”,科学支撑浅层地热能高效、可持续、大规模开发利用。
关键词:浅层地热能;成就;规模化发展;成因机理;中国;发展趋势基金项目:浅层地温能成因机理研究(DKJ-JCYJ-2016-001)引用格式:卫万顺,李翔,2021. 未来10~15年中国浅层地热能发展方向战略分析[J].城市地质,16(1):1-8Analysis on the Development Strategy of Shallow Geothermal Energy in Chinain the Next 10~15 Y earsWEI Wanshun 1,2, LI Xiang 1,2(1. Beijing Institute of Geology, Beijing 100195;2.Shallow Geothermal Energy Promotion Center, China Geological Survey, Beijing 100195)Abstract: In the past 15 years (2005_2020), the industry of shallow geothermal energy has developed rapidly in China. Major breakthroughs have been made in theory and technology such as: creating the system of shallow geothermal geology022021年3月 第16卷 第1期研究也不断取得新成果,主要进展集中表现在浅层地热能“资源化”方面,围绕“提出概念”→“创建理论体系”→“关键技术攻关”→“示范工程建设”→“成因机理研究”→“创建研究和创新体系” →“成果推广应用”这条主线发展。
南京地区地质报告1. 引言地质报告是对某个特定地理区域的地质情况进行科学、系统、全面地描述和分析的文档。
本报告针对南京地区的地质情况进行了研究和调查,旨在为相关行业和决策者提供有关南京地区地质特征和潜在风险的准确和详细信息。
2. 地理概况南京地处中国东部沿海地区,地理坐标为东经118°50’至119°1’,北纬31°14’至32°37’。
地处沿海平原和长江中下游平原的交汇区域,地势较为平坦,海拔高度不超过100米。
地区内有多条河流穿流而过,主要包括长江和淮河。
由于水系发达,该地区具有良好的水资源条件。
3. 地质构造南京地区位于中国华东地块与扬子地块交界处,属于中国东南沿海地区的典型地质构造。
该地区的主要构造特征包括:3.1. 南京坳陷南京坳陷是南京地区最主要的构造单元之一。
这一构造是一种典型的东北-西南向的断陷盆地,形成于晚白垩世至早新世之间。
南京坳陷的长轴方向为东北-西南向,主要由层状沉积岩构成,包括泥岩、砂岩和砾岩等。
3.2. 南京断裂带南京地区的地质构造还受到南京断裂带的控制。
南京断裂带是一条东西向的逆断裂带,对南京及周边地区的地层产生了显著的影响。
该断裂带延伸了数百公里,是该地区地壳运动的主要热点之一。
3.3. 地震活动由于南京地区位于中国东南沿海地区地震活动频繁的区域,地震活动是该地区最主要的地质风险之一。
南京地区经常发生小至中等级地震,这些地震对地区内的地质构造和地貌产生了显著的影响。
4. 地质景观南京地区有丰富的地质景观,包括山地、平原、水体等。
其中,最著名的景点之一是明孝陵,位于南京市东郊,是明代明太祖朱棣和皇后的合葬陵墓。
此外,南京市内还有许多自然保护区和风景名胜区,如麒麟山、茅山等。
5. 矿产资源南京地区富含多种矿产资源,主要包括耐火粘土、矿泉水、石灰岩和石材等。
这些矿产资源对南京地区的经济和产业发展起到了积极的推动作用。
其中,耐火粘土是南京地区最重要的矿产之一,被广泛应用于陶瓷、冶金、建材等行业。
文章编号:2096-3424(2021)01-0075-08DOI:10.3969/j.issn.2096-3424.20015南京市冷/热岛格局的尺度效应研究郭 宇, 唐 明, 王宏伟, 侯梅芳, 刘信杉, 林 毅(上海应用技术大学 生态技术与工程学院,上海 201418)摘 要:城市地表覆被类型变化影响城市热环境的空间格局,研究城市地表覆被类型与城市冷/热岛格局的相关关系,对调节城市微气候,改善人居环境,提高城市韧性具有重要的意义。
基于landsat8影像数据,提取南京市4种主要地表覆被类型(水体、植被、不透水面、建筑)的参数;同时利用热红外波段反演地表温度,分别从像元(小)和市、区级行政区划(大)2个尺度,研究冷/热岛空间分布与主要地表覆被类型之间的关系并就其尺度效应进行了深入探讨。
研究结果如下:基于像元尺度的空间分析表明,植被和水体的分布与冷岛空间格局具有相关性;不同地表覆被类型的降温效应顺序为:水体>植被>不透水面>建筑;建筑和不透水面的分布与热岛空间格局具有相关性。
基于市、区级行政区划尺度的空间分析表明,4种地表覆被类型与冷岛效应相关性较低;建筑与不透水面与热岛效应相关性较高,其中建筑与热岛效应相关性最高(R2=0.95)。
总体而言,基于小尺度的研究能反映地表覆被类型与冷/热岛空间分布的相关关系,而基于大尺度的研究则从数据统计的角度反映城市热环境的综合特征。
研究有助于城市规划者理解城市冷/热岛形成的尺度特征,为应对全球气候变化,合理规划城市布局,促进城市可持续发展提供参考。
关键词:城市热环境;冷/热岛;尺度特征;土地覆被类型中图分类号:TP79 文献标志码:AStudy on the Scale Effect of the Cold/Heat Islands Pattern in NanjingGUO Yu, TANG Ming, WANG Hongwei, HOU Meifang, LIU Xinshan, LIN Yi (School of Ecological Technique and Engineering, Shanghai Institute of Technology,Shanghai 201418, China)Abstract:Changes in urban land cover types affect the spatial pattern of urban thermal environments, and the relationship between urban land cover types and urban cold/heat island patterns is of great significance for regulating urban microclimate, improving human settlements and improving urban resilience. Based on the landsat8 Satellite imaging data, the parameters of the four main types of land cover (water, vegetation, impervious surface, building) in Nanjing were extracted, at the same time, the surface temperature was retrieved using the thermal infrared band. The relationship between the spatial distribution of cold/heat islands and the main land cover types was studied from two scales: pixel (small) and city and district administrative division (middle) , and the scale effect was discussed in depth. The results are as follows:收稿日期:2020-03-05基金项目:国家自然科学基金(41171250);上海高等学校一流研究生教育引领计划(沪教委高[2019]22号-24)资助作者简介:郭 宇(1995-),男,硕士研究生,主要研究方向为城市热环境。
浅谈南京市区地形地貌和工程地质层构成摘要:南京地处长江中下游,地形起伏很大,由于受断裂构造影响,区内地形地貌和岩土层类别、分布复杂多变,通过大量工程实践与相关资料的对比分析,对区内低山丘陵地貌、山丘间坳沟地貌、湖沼相地貌、秦淮河故河道地貌和河西地区长江漫滩地貌进行工程地质划分与描述。
关键词:南京、长江中下游、地形地貌、地质构成Abstract:Due to the rolling terrains and fault structures, the topography and stratums are distributed irregularly in Nanjing at the downstream and midstream of Yangtze River. After comparison of the relative statistics and engineering cases, division of geology is set off on the basis of the descriptions in terms of different landscapes, such as hilly landform, groove landscape, lacustrine and paludal landscape, the landscape of old channel of Qinghuai River, Yangtze River backswamp located at the west of the Qinghuai River.Key words:Nanjing; downstream and midstream of Yangtze River; Topography and landscape; geological formation一、引言南京市地处长江中下游,宁镇隆起与宁芜凹陷两大构造板块之交界处。
南京自然地理环境特征介绍
地质地貌:南京的地质在全国大地构造单元上属扬子古陆的北部边缘,基底主要是轻变质的片岩和变质的火山岩,同位素年龄约在8.64亿—10.31亿年。
基底上的沉积盖层约8000—9000米,为震旦系至第四系沉积物。
地形地貌:南京山水城林融为一体,江河湖泉相得益彰。
长江穿城而过,沿江岸线总长近200公里。
紫金山风景绝佳,幕府山气势雄伟,秦淮河、金川河萦绕其间,玄武湖、莫愁湖点缀城中,水域面积占总面积的11%以上。
气候:南京属亚热带季风气候,雨量充沛,年降水1200毫米,四季分明,年平均温度15.4°C,年极端气温最高39.7°C,最低-13.1°C,年平均降水量1106毫米。
北京平原区浅层地温场特征及其影响因素研究
北京平原区是中国华北地区最典型的平原,也是我国重要的农业生产区和城市群。
近年来,随着城市化进程的加速和能源消耗的不断增加,全球气候逐渐升温,北京平原区的地温场也受到了影响。
因此,对北京平原区浅层地温场特征及其影响因素进行研究显得尤为重要。
首先,北京平原区的浅层地温呈现出一定的季节性变化,夏季明显高于冬季。
其中,最高地温一般出现在7—8月份,平均温度能够达到30℃以上。
其次,地表地貌的变化也会影响浅层地温场。
在北京平原区内,河流、湖泊、山脉等自然地貌在很大程度上影响了其地温场。
例如,温度往往比较低的淀粉水库、气温高的山区等地,其浅层地温场也会有显著的差异。
此外,城市化进程也对浅层地温场产生了影响。
城市化改变了自然地貌,增加了建筑物和人类活动等的热量和废热排放,导致城市区域的温度较高。
此外,还有一些气象因素也会对北京平原区浅层地温场产生影响。
例如,风速、降雨等因素会影响地表温度的升降,从而影响浅层地温。
同样的,气温变化也会直接影响浅层地温。
在气候变暖的趋势下,浅层地温场中温度的升高也不可避免。
综上所述,北京平原区浅层地温场特征及其影响因素是复杂而又多样的。
在今后的研究中,需要考虑到多种因素,尤其是城市化对地温的影响,以更好地监测和预测地表温度变化,为城市生态和环境保护提供科学依据和支持。
南京地理地形分析报告
南京位于中国东部,是江苏省的省会城市。
该地理地形分析报告旨在探讨南京的地理特征和地形形态。
首先,南京地处长江下游平原,地势相对平坦。
城市的平均海拔约为8米,最高点为紫金山,海拔448.2米。
长江以南京为界,将城市分为两部分,南面是长江南岸的低洼地带,北面则是长江北岸的高地。
其次,南京地形上呈现出南北低高起伏的特点。
南京市区以长江为轴线,从南向北逐渐升高。
南京的西北部有许多丘陵和山脉,如紫金山、钟山、石鼓山等,形成了南京著名的“六朝金陵山水”景观。
而东南部则是长江滨江平原,地势较为平坦。
再次,南京地理地形还受到水系的影响。
长江和秦淮河是南京的两大主要水系。
长江是中国最长的河流,流经南京市区,为城市提供了丰富的水资源,也成为南京的重要交通要道。
秦淮河则是南京的母亲河,流经市区南部,形成了秦淮河风光带,是南京历史文化的重要组成部分。
最后,南京地理地形的多样性对城市的发展产生了积极的影响。
南京拥有丰富的自然资源,如山水、湖泊、温泉等,为城市的旅游业提供了良好的基础。
另外,南京的地形特征也为城市规划和建设提供了一定的便利。
长江和秦淮河的存在,为南京市交通、水利和经济发展提供了有利条件。
总结而言,南京地理地形的特点是平原与山地的结合,南北高低起伏,水系纵横交错。
这些特征既为南京的发展提供了机遇,也带来了一些挑战。
通过充分利用自然资源和优势地形,南京将能够实现可持续发展,成为一个宜居宜业的现代化城市。
苏北盆地地热资源评价与区划闵望;喻永祥;陆燕;顾雪良【摘要】Research into geological and geothermal conditions, the distribution of geothermal resources, the chemical characteristics of geothermal waters, and opportunities for geothermal resource exploitation and extraction of geothermal fluids in the northern Jiangsu Basin were evaluated for the first time. This research was followed by a comprehensive assessment of the utilization potential of geothermal resources. The research and assessment provide a scientiifc basis for the development of geothermal resources in the northern Jiangsu Basin.%苏北盆地是江苏省地热资源最为丰富的地区。
本文基于苏北盆地地热地质条件,系统总结研究区内地热资源的分布特征,首次对该区的地热资源量、地热资源可开采量及地热流体可开采量进行分层分温度范围的定量评价。
基于研究区地热水的水化学特征、水温分布特征等综合分析,对该区地热资源开发利用进行了区划。
研究成果表明,苏北盆地的地热资源储量丰富,地热资源量总计约为229.8亿吨标准煤,地热流体年可采量约为197000万m3,地热流体年可采热量约为618万吨标准煤。
热储层中的地热水理疗价值高,开发利用前景广阔。
浅层地温场常温监测方法研究贾子龙;刘爱华;郑佳;郭艳春;李富【摘要】为了验证本次浅层地温场管内常温监测方法的可行性,在北京市某试验场地钻凿了一眼150m常温监测井,井内下入双U型垂直管,分别在U型管内管外相同深度布设了温度传感器.经过监测9个月地温场数据,得出该区域150m深度地温场随深度的增加呈现先递增后递减再递增的变化趋势;管内管外同一深度平均温度差介于0℃~0.4℃范围内,130m深度处温差最大,管内比管外温度高0.4℃,40m深度处管内管外温度一样;管内管外同一深度温度走势对比分析得出,同一深度温度变化一致,管内比管外温度变化滞后并未存在.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2017(012)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】温度传感器;U型管;地温场【作者】贾子龙;刘爱华;郑佳;郭艳春;李富【作者单位】北京市地热研究院,北京 102218;北京市地热研究院,北京 102218;北京市地热研究院,北京 102218;北京市地热研究院,北京 102218;北京市地热研究院,北京 102218【正文语种】中文【中图分类】P314浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度范围内(一般为200m)的岩土体、地下水中具有开发利用价值的地热能,是一种可再生的新型环保能源,利用前景广阔。
由于浅层地热能资源在地下200m左右,对其开发势必会对地质环境造成一定影响,因此在浅层地温能开发利用的过程中对其进行动态监测很有必要(张磊等,2012)。
目前浅层地温能地温场监测的常规方法是将温度传感器捆绑在U型或单根地埋管外壁,随地埋管一同下入孔内并回填。
该方法的主要优点就是温度传感器和地温场无间隙的接触在一起,可以准确测量出监测点的地温场温度。
但其缺陷是温度传感器长时间埋设在地下,容易受到地下物质的侵蚀,出现温度传感器损坏的现象。
采用地埋管外安装温度传感器的方法,一旦发生温度传感器损坏,将无法进行修复或者更换,导致监测数据的缺失(田光辉等, 2011;郭艳春等,2014)。
南京地形、地质、地貌与气象气候编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(南京地形、地质、地貌与气象气候)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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2.2。
1地形、地质、地貌南京地区的大地构造位于扬子断块区的下扬子断块,基底由上元古界浅变质岩系组成,覆盖层由华南型古生界及中生界、新生界组成.本地区地貌属于宁镇丘陵地区,系属老山山脉余脉向东北延伸的低丘地带。
南京化学工业园区所在地形基本平坦,仅长芦镇的西北部有少量丘陵,高程在12~30 m左右,起伏平缓。
2.2.2气象气候南京属北亚热带季风气候,气候温和,四季分明,雨量适中。
降雨量四季分配不均。
冬半年(10~3月)受寒冷的极地大陆气团影响,盛行偏北风,降雨较少;夏半年(4~9月)受热带或副热带海洋性气团影响,盛行偏南风,降水丰富。
尤其在春夏之交的5月底至6月,由于“极峰”移至长江流域一线而多“梅雨"。
夏末秋初,受沿西北向移动的台风影响而多台风雨,全年无霜期222~224天,年日照时数1987~2170小时。
该地区主要的气象气候特征见表2-2。
表2—2 主要气象气候特征2。
2.3河流水文本地区属长江水系,主要河流是长江及其支流马汊河、滁河。
滁河自安徽张家堡至大河口入长江,全长110Km。
马汊河是人工开挖的滁河的分洪道,从安徽滁州入境,经新桥、东钱桥向东南,在207厂东侧汇入长江八卦洲北忿江段,全长13。
9Km,河宽约70m,最大洪峰流量1260m3/s,平均流量20~30m3/s,是大厂江段主要支流。
长江大通站历年最大流量为92600m3/s,多年平均流量为28600m3/s。
浅层地温能开发利用现状和存在的问题及对策研究作者:张凌鹏来源:《西部资源》2020年第06期摘要:近年来,随着经济不断快速发展,对于资源消耗速度也在与日俱增,构建资源节约与环境友好型社会成为了我国城市化建设重点内容。
浅层地温能是一种新型能源,具备可再生性,加上储量巨大、分布广泛、埋藏深度较浅的特点,成了当前我国经济生产重要清洁能源之一,并且具备较好发展态势。
然而,在实际开发与利用浅层地温能过程中还存在一些问题需要改进,从而制约了其开发与利用的效果。
为此,本文对我国浅层地温能开发利用现状及存在的问题进行了深入分析,进而对相关发展策略进行了有效探讨,希望能够为推动浅层地温能开发利用效率进一步提升提供有效参考。
关键词:浅层地温能;开发利用;现状;问题;对策浅层地温能是近年来新兴发展的一种可再生的绿色环保能源,并且具备储量大、分布广、埋藏浅的特点,借助热泵技术对浅层地温能进行收集能够有效利用于日常供暖与制冷方面。
发展浅层地温能是当前我国构建资源节约型与环境友好型社会重要能源利用结构,并且加强对浅层地温能开发利用效率是降低化石能源应用比例,减少污染物排放,实现我国社会、经济可持续发展的重要措施。
1.我国浅层地温能开发利用现状在浅层地温能开发利用研究方面,我国起步相对较晚,首次对浅层地温能进行系统研究始于1989年。
20世纪90年代我国实现了对地源热泵技术进一步研究,逐渐兴起了热泵技术在我国能源领域发展热潮,并相继在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价、系统材质等方面获得较大进步。
我国“十一五”正式将地源热泵技术列为科技攻关重要内容,浅层地温能系统关注与扶持力度进一步加大。
在国家相关部门重视与支持下,浅层地温能技术实现了较快发展速度。
2005年至2010年間,我国相关部门相继组织多次浅层地温能开发利用现场经验交流会,出台了《地源热泵系统工程技术规范》《浅层地温能资源评价规范》等文件,以及出版了相关论文集进行支持、宣传。
南京市浅层地温场特征研究
发表时间:2019-09-10T11:08:34.500Z 来源:《科学与技术》2019年第08期作者:范琦田蓉单静
[导读] 在收集资料和开展野外调查的基础上,结合已有的地质资料、岩土热物特性、浅层地温能资源开发利用现状等
江苏省青年基金资助,项目编号BK20161056
摘要:在收集资料和开展野外调查的基础上,结合已有的地质资料、岩土热物特性、浅层地温能资源开发利用现状等,查明了南京市浅层地温能地质条件、水文地质条件与地热地质条件、资源赋存的地质条件,对南京市浅层地温场特征进行分析研究。
关键词:浅层地温场,温度特征,赋存条件
浅层地温能是蕴藏在浅层地质环境中的一种低品位能量,是在地球表层一定深度内参与热量循环,在一定技术经济条件下可以被利用的资源。
本文在全面收集整理南京市浅层地温场数据的基础上,分析了浅层地温场的特征,对该市高效合理开发利用浅层地温能奠定基础。
一、恒温带的确定
恒温带是指距地表以浅的年温度变化小于0.1℃的带。
该带地温不受太阳辐射影响,地球内部热能与上层变温带的影响在这个区域内处于相对平衡,所以岩土体温度总体上比较一致。
为综合比较,结合对南京地温场长期监测的数据进行整理,做出了不同地貌单元典型钻孔同一时间段不同地点的典型钻孔地层温度特征线。
从而确定不同地貌单元恒温带的埋深范围。
(一)冲积平原区恒温带的确定
冲积平原区主要发育在长江、滁河、秦淮河两侧,地势开阔,微向河面倾斜。
监测从炎热的夏季到寒冷的冬季连续半年的监测结果得出冲积平原区恒温带的埋深范围约20~35m之间,相对其它地貌单元埋深较深。
其原因一方面可能与下部河流冲积相的砂砾石层组成的二元结构相关,另一方面与全新世河流冲积的粉质粘土、粉土、淤泥质土和粉砂层厚度较大有关。
(二)侵蚀堆积波状平原区恒温带的确定
侵蚀堆积波状平原区分布在山前边缘和平原之间,地面起伏较明显,地面被水流侵蚀严重,形成沟、岗相隔的波状地貌景观。
监测从炎热的夏季到寒冷的冬季连续半年的监测结果得出冲积平原区恒温带的埋深范围约19-27m之间。
恒温带厚度比冲积平原较薄,可能主要因为下覆的上更新统下蜀组粉质粘土、粘土不利与热量的平衡的原因。
(三)构造剥蚀低山丘陵区
构造剥蚀低山丘陵区主要由江南紫金山、幕府山、栖霞山、青龙山、凤凰山以及江北浦口区老山等山丘构成。
山峰标高一般在200—400m之间。
监测从炎热的夏季到寒冷的冬季连续半年的监测结果得出冲积平原区恒温带的埋深范围约14-26米之间。
从以上三种地貌单元段典型钻孔地层温度特征线,我们可以发现:南京市恒温带总体深度一般在14m~25m之间,埋深变化比较大。
其中冲积平原恒温带的埋深大于侵蚀堆积波状平原区,构造剥蚀低山丘陵区恒温带埋深最小。
恒温带厚度冲积平原区最大。
由此我们得出结论:不同的地貌单元恒温带的埋深和厚度有较大变化,不能同平原区一并而论。
二、增温带和变温带
“恒温带”之上称为“变温带”,其温度主要受太阳辐射的影响呈周期性变化,“恒温带”之下称为“增温带”,其温度主要受地壳传导热的影响,随深度的增加而增高。
由工作区的长期监测站的监测数据可知,南京地区增温带的埋深在25m左右,25m以下温度变化在
18.8℃~19.7℃之间,趋于稳定。
故可认为南京地区25m 以上为变温带,25m 以下为增温带,变温带的平均温度为18℃左右。
本次勘察测得的工作区原始平均温度为18.4℃,与南京市以往的资料相符,进一步说明了数据的可靠性。
通过野外监测数据深入研究,可以得知以下四点认识:
⑴工作区变温带为0~20m,其温度随环境变化而变化;恒温带位于地下20m左右,其温度不受环境温度影响;
⑵由于岩土体的热惰性,变温带温度和环境温度相比有一定的滞后性。
其滞后性为:地表以浅1~3m和3~9m岩土体的原始地温比环境温度分别滞后1个月和2个月;
⑶浅层地温大体趋势是随深度增加略有增大,但是我们不能排除由于岩土体热物性的参数和地下水径流的作用,地温有随深度增大而减小的可能;
⑷不同地点的同一深度恒温带温度有所不同,最大差别可达到1.2℃。
三、地温平面分布特征
南京市50米埋深深度的地温普遍低于20℃,北部程桥镇~新集镇一带及南部江宁镇、板桥、方山、东善桥等附近温度基本在18~18.5℃,在工作区北部雄州镇、瓜埠镇、及西部汤泉镇、星甸镇和东部汤山镇附近温度较高,基本都在19.5℃。
南京市100m埋深深度温度等值线图与50m埋深深度等值线图基本一致,因为地温梯度存在,温度比50m温度略高。
在工作区北部雄州镇、瓜埠镇、及西部汤泉镇、星甸镇和东部汤山镇附近温度同样较高,基本都在21℃左右。
而北部程桥镇~新集镇一带及南部江宁镇、板桥、方山、东善桥等附近温度较低,基本在19~20.5℃。
根据实际工作获取的数据,得出南京市100m深钻孔平均温度为17.1-20.6℃,平均值为18.9℃。
在基岩埋深较浅区,上覆地层颗粒较粗,岩石热导率较高,因此该区域温度明显偏低。
断层较多的区域温度较高,可以有效沟通地下热源,为上覆地层传导热量。
长江冲积平原第四系地层较厚,基岩埋深大部分大于60m,热导率较小,该地区断层也较少,因此温度相对中部低。
汤山附近、汤泉一带平均温度偏高。
四、南京地区浅层地温梯度与大地热流密度
地温梯度是地温场的主要参数,表示深度每增加100m所增加的温度值。
大地热流值是描述地温场的另一个重要参数,表示单位时间内流经单位地球表面的能量。
通过计算得出南京市地温梯度范围为1.5~3.85℃/100m,平均为2.47℃/100m。
调查区地温梯度分布特征有明显的条带性,汤山镇、汤泉镇一带地温梯度较高,达到3.0℃/100m以上,这可能与该区域存在的控制地热的构造有关。
通过对工作区内的测温孔梳理,选择典型的测温孔,对工作区浅部大地热流值进行统计,浅部大地热流值(表)范围为32.40~77.66mW/m2℃,平均值为45.540 mW/m2℃。
大地热流值因为与导热系数和地温梯度相关,所以区域性非常明显,北部区程桥镇-马鞍镇-八百桥镇方向及东部栖霞附近大地热流值较低,中部八卦洲-瓜埠镇-东沟镇方向大地热流值较高,都大于59.38mW/m2·℃,而南部和东部地区处于两者之间。
其高值区与地温梯度高值区有明显偏移,可能与热扩散,岩层导热性能有关。
五、结束语
近年来,我国浅层地温能的开发利用得到了国家的大力支持和推广,也取得了较为显著的节能减排效果。
查明南京市浅层地温场特征,为进行浅层地温能开发利用适宜性分区和资源量评价计算工作奠定了坚实的基础。
为南京市构建资源节约型和环境友好型社会、保障能源安全、改善南京市现有能源结构、促进我市节能减排战略目标的实现具有非常重要的意义。
参考文献:
[1]王贵玲,蔺文静,韩玉英等.浅层地热能研究现状及亟待开展的工作[J].工程建设与设计,2007.(11):1-4.
[2]孙婉,周念清,黄坚,王洋,地源热泵夏季运行地温场变化特性试验研究[J] ,同济大学学报(自然科学版,2016年07期
[3]赵海丰,唐荣彬,桂树强,骆进,贾甲,双U型埋管能源桩桩周岩土体温度场分布特征试验研究[J],土木建筑与环境工程,2016年05期
[4]杨露梅,鄂建,朱明君,陈明,魏永耀,江苏省典型地埋管系统模拟工况地温场特征研究[J],水文地质工程地质,2017年3月。