长沙地热研究区关于野外勘察和试验

  在研究区内施工了13个孔径为Ф130 mm的地埋管勘察孔 （图1），用于热物性取样、地温测量、原位热响应试验，全孔取芯编录。热物性取样共采集了575个岩土体样品，由湖南省勘测设计院试验测试检测中心进行测试。地温测量采用经校正的热敏电阻测温仪，对井深≤20 m 部分，在 5、10、15、20 m 测量井温，对井深>20 m 且≤50 m 部分每10 m测量井温，其余部分每25 m测一次。现场进行两次不同功率的热响应试验，大负荷采用6 kW，小负荷采用3 kW。首先做无功循环测试，获取地层初始平均温度。然后，对传热介质加热负荷。每次加热负荷停止后，观测回路进出口温度和介质的流量，至温度稳定。现场热响应试验的试验设备由测试系统、地埋管换热器构成一个封闭的热循环系统，通过双U管地下换热器将土壤加热，温度的上升被精确地连续收集。其主要优点在于与常规的在试验室中测得的结果相比，它是直接在地下钻孔换热器中进行测量的，减少了外界干扰对测试结果的影响。

 

  分别在三个试验场地共施工6个孔径Ф325 mm的水文地质钻孔，进行抽水、回灌试验，全孔采取岩芯。抽水试验采用单孔稳定流抽水，每孔做3个水位降深。回灌试验采用定流量自然回灌方式。试验过程中水位的观测精确到cm。此外，对研究区内地下水进行了水文地质调查并采集水样50组，由湖南省勘测设计院试验测试检测中心测定水样中主要离子含量。

  层地热能热容量计算方法

 

  采用体积法计算浅层地热能热容量。先分别计算包气带和饱水带单位温差储藏的热量。然后合并计算评价范围内地质体的储热性能。

 

  地源热泵适宜性分区方法

 

  浅层地热能开发利用适宜性分区采用层次分析法确定影响因子权重，然后用综合指数法获得综合评价指标。层次分析法建模按如下4个步骤进行：1）建立递阶层次结构模型，分为目标层、属性层和要素指标层；2）构造各层次的判断矩阵，分别比较同一层次各要素之间的相对重要性，采用1—9标度法给出各要素的分值，构造比较矩阵；3）层次单排序及一致性检验；4）层次总排序及一致性检验。最后求出要素层中各个要素在目标层中所占权重。综合指数法利用层次分析法计算的权重和影响因子指标数值进行累乘，然后相加。