DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.03.038
浅层地热能在武汉市的开发利用
舒珺1,2 童泽昊3
(1.武汉市第二中学 湖北武汉 430010;2.武汉市关山中学 湖北武汉 430074;
3.华中科技大学物理学院 湖北武汉 430074)
摘 要：地热能是我国提出的十九大新建筑节能技术中的其中一种绿色低碳、可再生能源，通过地热资源给社会带来了巨大的经济效益，浅层地热资源的综合开发利用具有十分广阔的前景。本文叙述了在武汉市开发利用浅层地热能的可行性及方法，地热能的开发和武汉市经济发展以及环境的关系。关键词：浅层地热能 武汉 开发利用 可行性 方法中图分类号：文章编号：P641 文献标识码：A 1674-098X(2018)01(c)-0038-02
1 武汉市地热资源概况
武汉市地下水资源优质、丰富，长江汉江一级阶地的松散岩类孔隙承压水极为适宜地下水式地源热泵的运行。武汉市以岗状平原为主，地形起伏不大，热物性参数稳定，地埋管式地源热泵在武汉也具有较好的应用前景。因此，地源热泵系统在武汉市具有十分广阔的应用前景和巨大的市场竞争力。
1.1 地层岩性
武汉市除黄陂、新洲区以北及东部分布有元古界大别群与红安群变质岩系外，其他地域分布为古生界至新生界地层。古生界地层地表出露不广，多隐伏于新生界地层之下，除个别地层缺失外，发育了一套较完整的陆海相沉积。此外，本区北部和南部还零星分布有大别期、扬子期、燕山期的侵入岩和产于白垩-近古系东湖群地层中的喷出岩。1.2 地质构造
武汉市大地构造上处于淮阳山字型弧顶西侧与新华夏系第二沉降带的复合部位，江汉盆地东部的武汉台褶束，介于江汉断陷和梁子湖凹陷之间一个相对隆起的构造单元。武汉市表层大面积为第四系覆盖、构造残缺不全，但仍清晰可见这是一个北西向的挤压带，由志留系至二叠系(局部三叠系)的褶皱组成,褶皱形态以线性为特征,武汉一带多呈向南倒转的同斜褶皱。
1.3 寻找地热资源的可行性
武汉市区具备“源”“导”“储”“盖”地热资源形成的地质条件，存在地热资源可行性。
(1)结合湖北省地热资源出露分布，淮阳山字型构造体系中的脊柱、弧顶、前弧西翼以及反射弧弧顶分布的温泉比较多，约占全省温泉点57%，一般为中低温地热。武汉市大地构造上处于淮阳山字型弧顶西侧，可能存在中低温地热。
(2)武汉市地区位于上地幔隆起部位，据湖北省莫氏面等深线图，武汉市地区莫霍面埋深约28km，是湖北省全省上地幔埋藏最浅、地壳最薄的地区。一般来说，莫霍面埋藏越浅，低温梯度相对越大，低温相对越高，具备了深部热源条件。
(3)武汉市“断凸”(断块凸出)是在上地幔隆起的基础上，被周边断裂分割而成，经历多次构造运动，它们都深切基底，甚至到达上地幔，给地下水深循环和获得地热能创造了条件，而“断凸”内部主要受淮阳山字型前弧西翼北西-北38
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
西西向断裂和新华夏系北北东向断裂的控制，将“断凸”分割成不规则的方块状，使断裂互相沟通，形成复杂的网络通道，导热构造发育，对地下热源的循环更为有利。
(4)有较好的保温层。武汉市志留系厚度达800m以上，岩性为砂页岩和泥岩，是较好的隔热保温层。
(5)有较好的热储层。志留系下伏震旦系、寒武系及奥陶系碳酸岩石，裂隙岩溶发育，是较理想的热储层。
2 浅层地热能的开发利用
地热能是地球内部贮存的热能，它包括地球深层由地球本身放射性元素衰变产生的热能-深层地热能及地球浅层由接受太阳能而产生的热能-浅层地热能。浅层地热能由太阳能转换而来蕴藏在地球表面浅层的土壤中，温度比较稳定，冬季温度略高于当地平均气温3℃～5℃，夏季比室温低。其开发成本和技术相对也低，且不受地理环境的影响，特别适合于建筑物的供暖与制冷，因而受到了暖通空调及节能行业越来越多的关注。
浅层地热能的利用，主要是通过热泵技术的热交换方式，冬季将赋存于地层中的低位热源转化为可以利用的高位热源，为建筑物供热；夏季根据同一原理为建筑物制冷。由于地下温度稳定且很接近房屋居住所需的温度，因此，相对于燃煤、燃油的供暖供冷系统，以大地为提取热量或排放热量的热源热泵能耗大幅度降低，同时还减少了燃烧产物的排放及制冷剂如氟利昂的用量，对保护环境十分有利。
3 浅层地热能的应用前景
浅层地热能开发利用发展迅速。随着国民经济的快速增长，我国的能源形势日趋严峻，特别是2004年以来，国际能源供求关系失衡，石油价格飞涨，加剧了我国能源的紧张局面。加之我国能源生产的增长速度，远低于国民经济发展的增长速度，能源的增长远远不能满足国民经济发展的需要。地热能具有清洁、环保、资源丰富、就地取用方便等优点，与其他可再生能源比较下其分布较为均匀，不需要中间转换即可直接使用，不会因为天气原因的影响等优势。浅层地热能是地热能当中的一种形式，与其他资源相比下,优势越加显著，无需打较深的地热井即可使用，价格低廉，进而受到人们注重。
Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.工程技术
4 浅层地热能开发利用对地质环境的影响
浅层地热能开发利用主要有两种方式，即地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。随着使用浅层地热能项目的增多、规模的扩大，不同利用方式在其发展过程中出现了一些问题，如地下水源热泵系统地下水回灌难，造成水位下降，地面沉降、系统整体不节能、水质污染、地温场的变化等问题。目前，由于缺乏必要的地质环境影响监测系统，浅层地热能开发利用对地质环境的影响没有定论。
浅层地热能开发利用可能造成水质污染是因为不同水质的含水层混抽灌引起的。对于直接进入机组的地下水，工质、润滑油的泄露也是水质污染潜在的危险。因此,需要对地下水位、水质、水温进行长期监测，以便及时发现问题。
2018 NO.03Science and Technology Innovation Herald科技创新导报新资源应用于建筑物的取暖与制冷中。武汉市具有独特的水文地质特征，满足地热能的赋存条件。武汉市采用地热能达到了节能减排及可持续发展的标准要求，对建设资源节约型和环境友好型社会具有十分重要的意义。
参考文献
[1]邹安权,周衔龙,王浩.浅析武汉市区浅层地热资源赋存条
件[A].全国地下水资源与环境学术研讨会[C].2005.[2]周洁.我国浅层地热能开发利用浅析[A].可再生能源开发
利用研讨会[C].2008.
[3]卫万顺，李宁波，冉伟彦，等.浅层地热能开发利用若干问
题的思考[J].资源导刊,2009(5):19-20.
5 结语
浅层地热能利用地源热泵技术替代了石能源作为一种(上接37页)
向通行和原凤城九路不仅受顺接段高程影响且断面错位，交通不畅，在早晚高峰时期比较拥堵,附近群众有意见。由于拆除东侧导改顺接道路对交通影响较大，原定施工方案在不中断交通的前提下，分四期拆除，作业周期共约37天方可完全恢复十字节点，拆除时会产生较大噪音及扬尘。为尽可能减少扰民早日恢复交通，经和交警、市政、公交等主管部门多次沟通后达成一致意见，拟采用封闭道路集中施工，昼夜作业，施工周期可缩短至57h以内，封闭期选择在周末双休日，通过周边道路绕行可基本解决附近交通需求。在道路封闭前积极与交警部门沟通按照相关规定做好媒体宣传工作提前公示，提前和周边小区物业联系张贴公告等告知周边居民争取市民谅解，严格按照要求在各大路口布设好相关交通分流提示牌并设专人进行疏导做好解释工作，施工中配备先进的铣刨设备及足够的劳动力，周密筹划，精心施工，连续作业42h后，提前圆满地完成了施工任务。
第四,围挡端头应根据交通疏导要求，设置渐变段，十字路口(含即将形成十字交叉)采取铺盖措施，保障交通通行能力等。
(3)加快地铁施工，缩短占用市政道路的时间，根据工程进展不断调整优化施工围挡，做到“围即大干，早干早完，随完随退”。
6 结语
西安市正处在蓬勃发展的时期,城市道路建设、改造日新月异,改善了城市道路交通服务水平，随着城市经济的快速发展,城区将会产生大量的人流、物流和车流,城市交通矛盾日益凸显，认真分析西安市交通的特征,正确审视城市交通的问题,科学合理地解决城市交通问题对发展有着至关的重要的作用。
参考文献
[1]陈东山,王鸣晓.西安地铁土建工程设计与施工[M].西安:
陕西人民出版社,2017.
[2]中华人民共和国行业标准.CJJ1-2008,城镇道路工程施
工与质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
5 地铁围挡的主要措施
(1)针对试验段所经区域雁塔路交通繁忙，市政道路资源紧张的情况，车站采用半铺盖施工工法，最大限度地增加道路通行宽度,减少了地铁施工给市民和社会带来的不便。
(2)施工围挡前组织召开市政、交警、园林、施工等单位参加的围挡布置方案专家评审会，细化完善各站点围挡方案以及交通组织设计，完善各站点围挡方案内工程施工内容，并合理安排围挡施工次序，细化施工围挡工期安排，确保满足施工需要，尤其考虑相邻站点施工关系及影响等，确定了以下车站主体施工围挡布置原则，最大限度地减少对市政道路资源的占用。
第一,车站纵向围挡在邻车道侧应根据现场实际情况设置于车站扩大端结构轮廓线外2.5～3.5m处。
第二,当车站两端头围挡不影响十字路口交通且两端具备同时开工条件时，围挡设置于端墙结构轮廓线外不宜超过45m。
第三,当车站端头围挡对交通影响较大时，可尽量满足车站一端端头围挡的围挡尺寸，若两端均无法满足，可在不占行车道侧适当加宽纵向围挡。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.39
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容