关中盆地主要城市浅层地热能资源量赋存规律研究

引用本文

周阳, 李锋, 闫文中, 穆根胥, 刘建强. 关中盆地主要城市浅层地热能资源量赋存规律研究[J].中国地质调查, 2016,3(4): 12-18.
ZHOU Yang, LI Feng, YAN Wenzhong, MU Genxu, LIU Jianqiang. Research on shallow geothermal energy resources occurrence rule of major cities in Guanzhong basin[J].Geological Survey of China, 2016,3(4): 12-18.
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关中盆地主要城市浅层地热能资源量赋存规律研究

周阳, 李锋, 闫文中, 穆根胥, 刘建强

陕西省地质调查中心,西安 710068

第一作者简介: 周阳(1986—),男,硕士,工程师,主要从事水工环地质工作与研究。Email: 77196410@qq.com。

收稿日期: 2016-02-25

基金资助: 陕西省公益性地质调查专项“陕西省大中型城市浅层地热能调查评价”(编号: 公益[2013]02-02,20130202)”项目资助

摘要

具有无污染、可再生、分布广、能量大以及可就近利用等诸多优势的浅层地温能是一种建筑节能的洁净能源,具有广泛的应用前景。根据关中盆地主要城市工程地质、水文地质、环境地质条件等因素,分别建立了每个城市地下水热泵和地埋管热泵系统的适宜分区评价体系,并进行了适宜性综合分区。基于适宜性分区评价结果,对主要城市进行了浅层地热能资源量评价,包括热容量计算、换热功率计算和热能潜力计算,旨在有效地丰富浅层地温能勘察评价与开发利用的理论、奠定浅层地温能广泛开发利用的基础,为改善我国现有能源结构、构建环境友好型社会和节能减排的目标服务。

关键词: 关中盆地; 浅层地热能; 赋存规律

中图分类号:P314 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2016)04-0012-07

Research on shallow geothermal energy resources occurrence rule of major cities in Guanzhong basin

ZHOU Yang, LI Feng, YAN Wenzhong, MU Genxu, LIU Jianqiang

Shaanxi Geological Survey Center, Xi’an 710068, China

Abstract

Shallow geothermal energy with many advantages of non-polluting, renewable, widely distributed, is a clean energy in architecture and also an advanced technology, so it has broad prospects for development and utilization. According to the factors of regional engineering geology, hydrogeology and environmental geology conditions, zoning suitability evaluation system of groundwater heat pumps and ground source heat pump have been established, and a comprehensive evaluation system of the suitability district of shallow geothermal energy in every city has been built. Based on the results of the suitability assessment, this paper evaluated the shallow geothermal energy resources in the main cities, including heat capacity calculation, heat power calculation and thermal potential. This research intents to enrich the theories of development and utilization of shallow ground water and lay the foundation of exploitation and utilization of shallow ground water temperature. So it is possible to build a resource-saving and environment-friendly society, improve our existing energy structure, and promote the realization of the goal of national energy strategy.

Keyword: Guanzhong basin; shallow geothermal energy; occurrence rule

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0 引言

中国能耗结构以费用高、污染大、不可再生的化石燃料为主, 而化石燃料的过度开采会严重制约我国经济社会的可持续发展, 并给我国战略安全留下隐患。为解决经济发展与能源短缺的矛盾, 寻找新型可再生绿色能源已成为当务之急^{[1, 2]}。

浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度(一般小于200 m)范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的、一般低于25 ℃的热能。其开发成本低, 施工易, 赋存空间有较大的热容量, 不同季节的反向使用亦可以恢复地层温度, 保障浅层热源的可持续利用。因此, 浅层地热能属于新型可再生绿色能源。

目前关中盆地的浅层地热能应用工程多是由企业自发、自觉组织, 工程施工前期的水源方案论证或浅层地热能利用可行性研究工作不扎实, 地热能平衡、水量均衡研究欠缺, 导致部分项目已经造成地下水回灌不下去, 或者系统总体效率降低等问题^[3]。综上, 尽早查明关中盆地主要城市浅层地热能资源量的赋存规律已迫在眉睫。

1 关中盆地概述

1.1 气候条件

关中盆地属大陆性季风气候(表1), 冬季寒冷干燥, 夏季温暖潮湿, 降水量集中在69月。区内主要河流是渭河, 发源于甘肃省渭源县鸟鼠山, 至潼关汇入黄河, 长约787 km。水量充沛, 流量随季节变化大, 具有暴涨暴落、多泥多沙的特征。

表1 关中盆地主要城市气象要素 Tab.1 Meteorological elements in main cities of Guanzhong basin

1.2 地形地貌

关中断陷盆地南依秦岭, 北连黄土高原, 为西狭东阔的新生代断陷盆地, 渭河横贯其中。盆地地形整体向渭河倾斜, 由冲积平原、黄土台塬、洪积倾斜平原组成, 呈阶梯状地貌景观。

(1) 冲积平原系渭河及其支流冲积而成, 河谷西窄东宽。漫滩及一、二级阶地宽广连续分布, 二级阶地以上各级阶地均为黄土覆盖。

(2) 黄土台塬分为2个级别。一级黄土台塬厚度大于100 m, 塬面高程540880 m, 高出冲积平原40170 m, 分布于渭河北岸及西安、渭南、潼关等地。塬周冲沟发育, 沟谷坡面陡峭。当斜坡下部有隔水的软弱土(岩)出露时, 斜坡稳定性差; 二级黄土台塬分布在宝鸡、乾县、蓝田、白水等地, 高程 6001 000 m, 高出一级黄土台塬或高阶地 50150 m。二级黄土台塬厚度一般小于100 m, 沟壑发育, 地形破碎。

(3) 洪积平原分布于秦岭和北山山前, 由多期洪积扇组成。秦岭山前以粗粒物质为主, 北山山前则以细粒物质为主, 且多被黄土覆盖。

1.3 水文地质条件

关中盆地具有第四系松散岩类典型盆地的水文地质特征(表2), 堆积厚度巨大的砂砾卵石及粉质黏土层构成稳定的含水空间, 潜水与承压水丰富, 潜水含水层主要有分布于渭河冲积平原的冲积砂砾石层、洪积平原的洪积泥沙与砂砾卵石层及黄土台塬风成黄土含水层。承压水含水层主要为第四系下更新统冲洪积-冲湖积砂-砂砾石层, 宝鸡与蓝田一带为上新近系较疏松的砂砾石层, 含水层厚度一般在冲积平原中部及山前地带较大, 并由山麓向盆地中西缓倾斜。

表2 关中盆地主要城市水文地质条件 Tab.2 Hydrological geology of main cities in Guanzhong basin

城市	水文地质
西安	河流阶地、冲洪积扇处潜水单位涌水量830 m³/(h· m), 渭河南岸部分漫滩与一级阶地处单位涌水量大于30 m³/(h· m); 黄土塬区黄土含水层渗透性差, 富水性明显变弱, 单位涌水量0.761.04 m³/(h· m)。区内潜水多为重碳酸钙型水, 矿化度0.23 g/L, 局部大于3 g/L 渭河、灞河、泾河漫滩承压水富水性较好, 单位涌水量830 m³/(h· m), 草滩附近局部单位涌水量大于30 m³/(h· m); 二级阶地及塬区富水性明显变弱, 东南部鸣犊镇单位涌水量小于1 m³/(h· m)
咸阳	咸阳市地下水类型大致以5060 m埋深为界, 分为第四系潜水含水岩组和承压水含水岩组。潜水含水岩组广泛分布于调查区内第四系冲积层中, 水位埋深在9.1523.40 m之间, 单位涌水量在4.4934.96 m³/(h· m)之间承压水受NW向隐伏断裂的影响, 断裂线岩性为粉质黏土, 含水层厚度50110 m。渗透系数5.5323.90 m/d, 单位涌水量7.9531.16 m³/(h· m)。断裂以北岩性以粉质黏土、粉质砂土为主, 夹粉细砂、中粗砂及中粗砂含砾石。含水层厚度30.2758.30 m, 渗透系数1.566.13 m/d, 单位涌水量7.099.79 m³/(h· m)
宝鸡	区内潜水在漫滩与一级阶地区单位涌水量10.9282.33 m³/(h· m); 高阶地及黄土塬区单位涌水量0.945.7 m³/(h· m) 承压水含水岩组主要为第四系下更新统— 新近系上新统冲积、冲洪积砂砾卵石。承压水含水岩相的沉积厚度, 远离渭河河床变薄
渭南	河漫滩、冲洪积扇含水层厚、岩性较粗、渗透较快, 富水性较好, 渗透系数介于13.898.1 m/d之间, 涌水量在8601 500 m³/d之间; 渭河阶地区渗透系数3.78.48 m/d, 涌水量仅792968 m³/d 承压水位受地形地势影响较小, 河漫滩、冲洪积扇处单位涌水量介于515 m³/(h· m)之间, 渗透系数介于2050 m/d之间; 在渭河南部一级阶地后缘处, 单位涌水量一般< 5 m³/(h· m)
杨凌	潜水漫滩区单位涌水量44.1361.34 m³/(h· m), 阶地区为5.049.23 m³/(h· m)。黄土台塬区单位涌水量小于5.0 m³/(h· m) 北部台塬区单位涌水量3.7918.32 m³/(h· m), 导水系数100540 m²/d; 二、三级阶地及塬前斜坡带单位涌水量11.2336.6 m³/(h· m)

表2 关中盆地主要城市水文地质条件 Tab.2 Hydrological geology of main cities in Guanzhong basin

1.4 环境地质条件

关中盆地是陕西省环境地质最好的地方, 地面平坦, 土地肥沃, 地下水资源最丰富, 经济发展速度快, 但由于大量抽取地下水, 致使区域地下水位持续下降, 地表水、地下水污染严重; 宝鸡、咸阳发育崩塌、滑坡, 西安发育地裂缝, 杨凌发育黄土湿陷等地质灾害。

1.5 岩土体热物性特征

岩土体热物性参数主要有其导热系数和比热容, 拥有较大的导热系数和比热容的岩土体在浅层地温能利用中可以提高地埋管单位长度的换热效率和换热量, 对工程有利, 反之不利。本次采集样品87件(原状样59件, 扰动样28件)。岩性主要为粉质黏土、砾砂、粗砂、中砂、卵石、砂岩、泥岩等, 对样品进行了常规测试及热物性测试(图1, 图2)。

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	图1 岩土体导热系数统计特征值对比图Fig.1 Comparison of the statistical characteristic values of thermal conductivity of rock-soil mass

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	图2 岩土体比热容统计特征值对比Fig.2 Comparison of the statistical characteristic values of the specific heat capacity of the rock-soil mass

区内岩土体导热系数最大3.24 W/(m· K), 最小0.82 W/(m· K), 平均1.67 W/(m· K); 比热容最大1.39 kJ/(kg· K), 最小0.81 kJ/(kg· K), 平均1.09 kJ/(kg· K)。区内可取得样品的砂质类型以粗砂和中砂为主, 少量细砂和粉砂, 其最大导热系数2.38 W/(m· K), 最小1.07 W/(m· K), 平均1.65 W/(m· K); 比热容最大1.35 kJ/(kg· K), 最小0.81 kJ/(kg· K), 平均1.07 kJ/(kg· K)。

经对比可知, 岩体类的导热系数较砂土类高, 岩体类导热系数大于2.0 W/(m· K), 砂土类的导热系数一般在1.5 W/(m· K)左右; 岩体类的比热容较砂土类低, 岩体类比热容小于0.9 kJ/(kg· K), 砂土类的比热容一般在1.01.4 kJ/(kg· K)。

1.6 浅层地温场特征

为分析研究恒温层深度与温度的关系, 采用数字地温监测系统, 选择渭南市新施工的地埋管地源热泵勘探孔作长期观测, 进行恒温层深度和温度分析。据本次地温监测点资料, 区内地温场在垂直方向总体随深度增加地温升高, 但不同深度地温变化不同(图3)。在常温带(1525 m)以浅, 尤其是近地表03 m间, 受季节气候变化影响, 地温高低波动敏感, 315 m间地温受气候变化影响逐渐减小; 在25 m左右的常温带以下, 地温已不受当地气候变化影响, 随深度增加温度升高, 深100 m左右地温为19.019.5 ℃, 平均地温梯度约为2.09 ℃/100 m。

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	图3 渭南市100 m以浅地温变化曲线Fig.3 Change of formation temperature above 100 m in Weinan City

2 关中盆地主要城市浅层地热能适宜性分区

2.1 分区类型与方法

关中盆地主要城市浅层地热能资源开发利用分区, 主要指采用层次分析法(analytic hierarchy process), 对地下开展水热泵适宜性分区和地埋管热泵适宜性分区。两者适宜性分区划分为适宜区、较适宜区及不适宜区, 综合分区在适宜性和经济性分区的基础上进行。

2.2 评价体系

两种地源热泵系统的适宜区分区评价体系皆由3层构成, 从顶层至底层分别为系统目标层、属性层和要素指标层。系统目标层根据浅层地热能地下水及地埋管热泵适宜区划分。属性指标由地下水赋存条件、水动力条件、环境地质条件等指标组成。以西安市为例, 要素指标由地下水埋深、地层岩性、含水层结构、有效含水层厚度、含水层单井出水能力、含水层单井回灌能力、地层渗透系数、地下水腐蚀性、地下水结垢程度、滑坡、地裂缝、地面沉降等12个指标构成; 地埋管换热系统分区指标包括地层岩性、含水层厚度、地下水渗流速度、综合传热系数、深度加权平均比热容、卵石层厚度、滑坡、地裂缝、地面沉降等9个指标。

2.3 评价步骤

首先在一级评价体系层次隶属关系的基础上, 对比并标度目标层下的属性层, 以及属性层下的基础要素指标的重要性, 构成比较矩阵。比较矩阵的一致性比例应小于0.1, 否则需要调整判断矩阵。

标准量化不同的评价指标因子后, 建立网格专题图层, 并用其与各指标因子基础分区图层进行空间叠加分析, 形成各个指标因子的地理信息系统处理结果栅格图层。

提取各个栅格图层的赋值, 将每个网格点上的属性赋值与其相对应的权重值相乘并求和, 即得每个栅格上的分值。建立分值数据库文件, 并将其连至栅格图层, 形成适宜性分区栅格图层, 经三角网格剖分, 形成适宜性分区GIS处理结果。根据本地区实际情况, 进行分值的划分, 通过属性赋参数整理合并栅格图, 形成适宜性分区图。

2.4 评价结果

西安城区地下水或地埋管地源热泵适宜区及较适宜区面积为1 339.62 km², 地下水和地埋管地源热泵均不适宜区面积为36.13 km², 未对区内河流进行评价, 未评价区面积为17.33 km²。地下水地源热泵适宜区面积为607.81 km², 较适宜区面积为295.74 km², 不适宜区面积为472.21 km²; 地埋管地源热泵适宜区面积为1 229.23 km², 较适宜区面积为76.13 km², 不适宜区面积为70.41 km²。

宝鸡市地下水地源热泵、地埋管地源热泵均适宜或较适宜总面积216.11 km², 主要分布在陇海铁路线南的渭滨区、陈仓镇至潘西镇渭河及其支流漫滩、一级阶地和洪积扇裙; 仅地埋管适宜或较适宜区面积119.85 km², 主要分布在陇海铁路线北的陵原乡、陈仓镇至潘西镇; 地下水地源热泵与地埋管地源热泵系统均不适宜区面积22.52 km², 主要分布在渭河北岸塬前一带的滑坡带。

渭南市地下水地源热泵、地埋管地源热泵均适宜区总面积61.41 km², 主要分布在南滩村沿渭河一带; 地下水地源热泵、地埋管地源热泵较适宜区总面积81.64 km², 主要分布在龙背镇、新市镇、双王乡、赤水镇的渭河北岸一级阶地和渭河以南一级阶地后部的近代冲洪积扇及渭河的二、三级阶地; 仅地埋管地源热泵系统较适宜区面积10.93 km², 主要分布在渭南市城区及火车站一带黄土覆盖的三级阶地。

咸阳市地下水地源热泵、地埋管地源热泵均适宜区总面积129.04 km², 主要分布在咸阳市区渭滨镇、沣东镇, 渭河、沣河漫滩和渭河的一、二级阶地; 地下水地源热泵、地埋管地源热泵较适宜区总面积7.87 km², 主要分布在渭阳镇渭河三级阶地中后部; 地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统均不适宜区面积3.58 km², 主要分布在西张堡村至农业化工技校的三级阶地前缘沿线赵家— 杨家台一带地质灾害发育区。

渭南市地下水地源热泵、地埋管地源热泵均适宜区总面积16.94 km², 主要分布在穆家寨村至西桥村一带以南、渭南以北河漫滩; 地下水地源热泵、地埋管地源热泵较适宜区总面积22.86 km², 主要分布在杨凌区中心城区渭河、一级阶地、二级阶地和三级阶地的大部分地区; 仅地埋管地源热泵系统较适宜区面积16.56 km², 主要分布在大寨乡— 北杨村一带的黄土台塬。

3 关中盆地主要城市浅层地热能资源量计算

3.1 热容量

浅层地温能热容量采用热储法进行计算评价。

包气带、浅层地热容量计算式为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} Q_{R} = Q_{S} + Q_{W} + Q_{A} \\ Q_{S} = ρ_{S} C_{S} (1 - φ) M d_{1} \\ Q_{W} = ρ_{W} C_{W} ωM d_{1} \\ Q_{A} = ρ_{A} C_{A} (φ - ω) M d_{1} \end{matrix} \end{matrix}$ , (1)

式中: Q_R为浅层地热容量, kJ/℃; Q_S为岩土体的热容量, kJ/℃; Q_W为岩土体所含水中的热容量, kJ/℃; Q_A为岩土体所含空气中的热容量, kJ/℃; ρ _S为岩土体密度, kg/m³; ρ _w为水的密度, kg/m³; ρ _A为空气密度, 取1.29 kg/m³; C_S为岩土体比热容, kJ/(kg· ℃); C_W为水比热容, 取4.18 kJ/(kg· ℃); C_A为空气比热容, 取1.00 kJ/(kg· ℃); φ 为岩土体的孔隙率(或裂隙率); ω 为岩土体含水率; M为计算面积, m²; d₁为包气带计算厚度, m。

饱水带、浅层地热容量计算式为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} Q_{R} = Q_{S} + Q_{W} \\ Q_{S} = ρ_{S} C_{S} (1 - φ) M d_{2} \\ Q_{W} = ρ_{W} C_{W} φM d_{2} \end{matrix} \end{matrix}$ , (2)

式中: Q_R为浅层地热容量, kJ/℃; Q_S为岩土体中的热容量, kJ/℃; Q_W为岩土体中水的热容量, kJ/℃; d₂为潜水面至计算下限的岩土体厚度, m。

热容量评价结果见表3。

表3 关中盆地主要城市浅层地温能热容量计算结果 Tab.3 Calculation results of heat capacity of shallow geothermal energy in main cities of Guanzhong basin

3.2 换热功率计算

3.2.1 地下水地源热泵系统换热功率计算

采用地下水量折算法计算, 计算式为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} Q_{q} = Q_{h} n τ_{水} \\ Q_{h} = q_{w} ΔT ρ_{w} C_{w} \times 1.16 \times 10^{- 5} \end{matrix} \end{matrix}$ , (3)

式中: Q_q为评价区浅层地温能换热功率, kW; Q_h为单井浅层地温能换热功率, kW; n为可钻抽水井数; τ _水为土地利用系数; q_w为单井可利用循环水量, m³/d; Δ T为地下水利用温差, ℃; C_w为水的比热容, kJ/(kg· ℃); ρ _w为水的密度, kg/m³。

对评价区进行分区计算, 主要依据地下水地源热泵适宜区和较适宜区的划分并结合回灌能力进行分区, 选取参数, 代入公式, 可求得各城市地下水地源热泵系统换热功率。

3.2.2 地埋管地源热泵系统换热功率计算

地埋管地源热泵系统换热功率根据U形地埋管换热器传导系数计算, 计算式为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} Q_{d} = Dn \\ D = k_{s} L| t_{1} - t_{4} |\times 10^{- 3} \end{matrix} \end{matrix}$ , (4)

式中: Q_d为评价区内地埋管地源热泵系统换热功率, kW; D为单孔换热功率, kW; n为计算面积内换热孔数; k_s为地埋管换热器综合传热系数, W/(m· ℃); L为地埋管换热器长度, m; t₁为地埋管内流体的平均温度, ℃; t₄为温度影响半径之外岩土体的温度, ℃。

依据地埋管地源热泵适宜区和较适宜区结合综合传热系数对评价区进行分区计算, 选取参数, 代入公式, 可求得各城市地下水地源热泵系统换热功率。

3.2.3 地源热泵系统综合换热功率计算

通过以上进行的地下水和地埋管地源热泵系统换热功率计算, 在地下水和地埋管地源热泵适宜或较适宜区的重叠区域, 地下水和地埋管地源热泵系统换热功率都进行了计算, 但在实际工程开发利用时, 通常只利用一种地源热泵形式, 因此对两种利用方式为适宜或较适宜区域, 按照地埋管地源热泵系统换热功率计算比例为2/3、地下水地源热泵系统换热功率计算比例为1/3进行计算, 评价结果见表4。

表4 关中盆地主要城市地源热泵系统换热功率计算结果 Tab.4 Calculation results of heat transfer of ground source heat pump system in the main cities of Guanzhong Basin

3.3 潜力评价方法

(1)根据地下水地源热泵系统换热功率的计算成果以及陕西省冬季供暖和夏季制冷指标, 计算出陕西省主要城市地下水地源热泵适宜与较适宜区冬季可供暖面积和夏季可制冷面积, 计算式为

$\begin{matrix} m = \frac{1 000 Q_{q}}{q} \end{matrix}$ , (5)

式中: m为地下水/地埋管地源热泵系统可供暖/可制冷面积, m²; Q_q为地下水/地埋管地源热泵系统适宜区、较适宜区换热功率, kW; q为调查评价区冬季供暖、夏季制冷热指标, W/m²。

根据中国地质科学院水文地质环境地质研究所要求, 地源热泵适宜区潜力评价中的建筑物类型所占面积比例, 按公用建筑60%和民用建筑40%来计算, 两类建筑物的冷热负荷值以新旧建筑物各按50%计算, 陕西省主要城市建筑物冬、夏季综合冷热负荷值分别为74.5 W/m²和103.5 W/m²。

(2)根据浅层地温能地源热泵系统资源供暖和制冷面积计算成果, 进一步计算出陕西省主要城市浅层地温能地源热泵适宜与较适宜区单位面积内的冬季供暖和夏季制冷面积, 即地下水/地埋管地源热泵系统资源潜力, 计算式为

$\begin{matrix} Q_{zq} = \frac{m}{M} \end{matrix}$ , (6)

式中: Q_zq为地下水/地埋管地源热泵系统资源潜力, m²/km²; m为地下水/地埋管地源热泵系统可供暖/可制冷面积, m²; M为计算区面积, km²。

(3)根据陕西省地源热泵单位面积可供暖或制冷面积的实际情况, 将单位面积可供暖面积大于16万m²/km²、单位面积可制冷面积大于22万m²/km²的区域设定为地源热泵系统潜力高区; 单位面积可供暖面积为216万m²/km²、单位面积可制冷面积为222万m²/km²的区域设定为地源热泵系统潜力中区; 单位面积可供暖面积和单位面积可制冷面积均小于2万m²/km²的区域设定为地源热泵系统潜力低区。

4 结论

根据关中盆地水工环等地质条件, 科学地对各个城市进行了适宜性结构分区, 包括地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统以及综合适宜性分区3类。以适宜性分区为基础, 分别计算了主要城市的浅层地热能可利用资源量。

(1) 西安城区地源热泵系统潜力高区位于渭河及其支流的漫滩、一、二、三级阶地和部分一、二级冲、洪积扇上, 分区面积为869.26 km²; 评价区内黄土台塬和部分二、三级冲、洪积扇为地源热泵系统冬季供暖潜力中区, 分区面积为470.37 km²。灞河部分河谷阶地、灞陵乡附近的近代洪积扇及地质灾害发生区为地源热泵潜力低区, 分区面积为36.13 km²。

(2) 宝鸡市地源热泵系统潜力高区位于壕口— 唐家塬断裂以西的渭河北岸漫滩和寨子— 范家崖断裂以东渭河北岸漫滩, 分区面积为54.36 km²; 滑坡带为地源热泵潜力低区, 分区面积为22.52 km²; 区内其他地段为地源热泵系统冬季供暖潜力中区, 分区面积为281.59 km²。

(3) 渭南市渭河大部分漫滩区为地源热泵潜力高区, 分区面积为50.79 km²; 地源热泵潜力中区位于评价区范围内渭河一级阶地, 分区面积135.74 km²; 渭南市中心城区属于地源热泵潜力低区, 分区面积为82.14 km²。

(4) 咸阳市地源热泵系统潜力高区位于渭河、沣河漫滩及渭河一、二、三级阶地, 分区面积为135.53 km²; 地质灾害发生区为地源热泵潜力低区, 分区面积为4.95 km²。

(5) 杨凌区全区划分为地源热泵潜力高区。

5 展望

浅层地温能是一项新型绿色能源, 它节能环保和分布广泛等特点符合国家能源安全和能耗结构改造的目的, 目前研究程度较低, 属具有原创性和探索性的基础性研究; 陕西省能源消耗以不可再生资源— — 煤炭为主, 目前利用效率低、污染大、运费高。浅层地温能具有绿色、可再生、分布广泛的特点, 它的研究对全省经济发展具有重要的应用价值, 属区域经济社会发展中的重点、难点和亟需解决的科学技术问题; 关中盆地属大陆性季风气候, 冬夏温差大, 这为广泛应用浅层地温能提供了自然条件, 同时浅层地温能开发利用可以带动地质学、材料学、传热学等多种理论的研究, 属具有产业化前景、覆盖面广、关联度高的核心技术; 限于浅层地温能各项理论研究程度低, 调查评价技术手段单一, 对浅层地温能的深度探索有利于人与自然和谐社会的长远发展。从这层意义上看, 浅层地温能属经济社会发展服务的社会科学研究。

总之, 浅层地温能是一种可再生的新型环保能源, 开发利用是大势所趋, 对其合理科学地开发利用对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善现有能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现具有非常重要的现实意义。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[1]	陶庆法, 胡杰. 浅层地热能开发利用的现状、发展趋势与对策[C]//国土资源部地质环境司. 浅层地热能—地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集. 北京: 中国能源研究会, 2007: 7. [本文引用:1]
[2]	郑克棪. 浅层地热能开发利用的世界现状及在我国的发展前景[C]//国土资源部地质环境司. 中国能源学会地热专业委员会. 浅层地热能—全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集. 北京: 中国能源研究会, 2006: 4. [本文引用:1]
[3]	周阳, 穆根胥, 刘建强, 等. 渭南城区浅层地热能适宜性评价研究[C]//陕西环境地质研究—2014年陕西省地质灾害防治学术研讨会论文集. 西安: 陕西省地质环境监测总站, 2014: 6. [本文引用:1]
[4]	冯超臣, 黄文峰. 山东省菏泽市聊城-兰考断裂带西部地区地热资源评价[J]中国地质调查, 2015, 2(8): 55-59. [本文引用:1]
[5]	王立东, 王浩, 张明德, 等. 利津县陈庄地区干热岩地热资源存在可能性分析[J]山东国土资源, 2016, 32(1): 34-36. [本文引用:1]

2007

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陶庆法, 胡杰. 浅层地热能开发利用的现状、发展趋势与对策[C]//国土资源部地质环境司. 浅层地热能—地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集. 北京: 中国能源研究会, 2007: 7.

正1 概述地球的内部是一个巨大的热源库,蕴藏着无比巨大的热能。浅层地热能是地球热能的重要组成部分,通常是指位于地球表层变温层之下,蕴藏在地壳浅部岩(土)体中的低温地热资源,其热能主要来自地球深部的热传导。浅层地热能的温度略高于当地平均气温 3～5℃,温度比较稳定,分布广泛,开发利用方便。具有十分广阔的开发利用前景。浅层

... 为解决经济发展与能源短缺的矛盾,寻找新型可再生绿色能源已成为当务之急^[1,2] ...

2006

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郑克棪. 浅层地热能开发利用的世界现状及在我国的发展前景[C]//国土资源部地质环境司. 中国能源学会地热专业委员会. 浅层地热能—全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集. 北京: 中国能源研究会, 2006: 4.

在世界地热能直接利用中,应用地热热泵开发浅层地热能已在近些年内独占鳌头,其装机容量和利用能量均以每年超过20%的速度飞速增长,因为它适应了高效节能和环境保护的需要,而且经济可行、普遍适用。由此分析预测地热热泵也必将在我国具有远大的开发前景。

... 为解决经济发展与能源短缺的矛盾,寻找新型可再生绿色能源已成为当务之急^[1,2] ...

2014

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周阳, 穆根胥, 刘建强, 等. 渭南城区浅层地热能适宜性评价研究[C]//陕西环境地质研究—2014年陕西省地质灾害防治学术研讨会论文集. 西安: 陕西省地质环境监测总站, 2014: 6.

可再生的新型环保能源浅层地热能开发利用前景广阔。根据区域工程地质、水文地质条件等因素,分别建立地下水热泵和地埋管热泵适宜分区评价体系,进而对渭南城区浅层地热能适宜性分区进行综合评价。渭南地下水热泵和地埋管热泵适宜性分区根据工程地质和水文地质等条件划分为适宜区、较适宜区及不适宜区,综合分区在两者的适宜性分区的基础上进行,在适合地下水热泵的地区优先选择地下水热泵。该方法旨在为渭南城区浅层地热能的开发利用提供科学依据和支持,对构建资源节约型和环境友好型社会、保障国家能源安全、改善我国现有能源结构、促进国家节能减排战略目标的实现具有非常重要的意义。

... 目前关中盆地的浅层地热能应用工程多是由企业自发、自觉组织,工程施工前期的水源方案论证或浅层地热能利用可行性研究工作不扎实,地热能平衡、水量均衡研究欠缺,导致部分项目已经造成地下水回灌不下去,或者系统总体效率降低等问题^[3] ...

2015

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冯超臣, 黄文峰. 山东省菏泽市聊城-兰考断裂带西部地区地热资源评价[J]中国地质调查, 2015, 2(8): 55-59.

通过地热资源评价,对山东省菏泽市聊城—兰考断裂带西部地区地热地质条件和热储赋存条件进行了论证,认为调查区主要可开采热储层分别为明化镇组、馆陶组及东营组,均为层控岩孔隙型层状热储;通过对热储盖层、热源、导热构造及导水构造进行分析,估算出了地热资源总量及各地层单井产量、合理井距,并为地热资源合理和可持续开发提出了建议.

2016

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王立东, 王浩, 张明德, 等. 利津县陈庄地区干热岩地热资源存在可能性分析[J]山东国土资源, 2016, 32(1): 34-36.

干热岩温度一般大于150℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。干热岩资源分布广泛,资源量巨大,干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体中,较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。利津县已施工一眼干热岩勘探孔,资料表明,陈庄地区具有干热岩地热资源存在所需的大地构造、岩性及地温梯度,具备干热岩地热资源存在的可能性。