周　陽(yáng), 李　鋒， 閆文中， 穆根胥， 劉建強(qiáng)

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，西安　710068)

?

關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苜Y源量賦存規(guī)律研究

周陽(yáng), 李鋒， 閆文中， 穆根胥， 劉建強(qiáng)

(陜西省地質(zhì)調(diào)查中心，西安710068)

具有無(wú)污染、可再生、分布廣、能量大以及可就近利用等諸多優(yōu)勢(shì)的淺層地溫能是一種建筑節(jié)能的潔凈能源，具有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)關(guān)中盆地主要城市工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件等因素，分別建立了每個(gè)城市地下水熱泵和地埋管熱泵系統(tǒng)的適宜分區(qū)評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行了適宜性綜合分區(qū)?；谶m宜性分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)主要城市進(jìn)行了淺層地?zé)崮苜Y源量評(píng)價(jià)，包括熱容量計(jì)算、換熱功率計(jì)算和熱能潛力計(jì)算，旨在有效地豐富淺層地溫能勘察評(píng)價(jià)與開發(fā)利用的理論、奠定淺層地溫能廣泛開發(fā)利用的基礎(chǔ)，為改善我國(guó)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)和節(jié)能減排的目標(biāo)服務(wù)。

關(guān)中盆地； 淺層地?zé)崮埽?賦存規(guī)律

0　引言

中國(guó)能耗結(jié)構(gòu)以費(fèi)用高、污染大、不可再生的化石燃料為主，而化石燃料的過(guò)度開采會(huì)嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，并給我國(guó)戰(zhàn)略安全留下隱患。為解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺的矛盾，尋找新型可再生綠色能源已成為當(dāng)務(wù)之急[1-2]。

淺層地溫能是指蘊(yùn)藏在地表以下一定深度(一般小于200 m)范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中具有開發(fā)利用價(jià)值的、一般低于25 ℃的熱能。其開發(fā)成本低，施工易，賦存空間有較大的熱容量，不同季節(jié)的反向使用亦可以恢復(fù)地層溫度，保障淺層熱源的可持續(xù)利用。因此，淺層地?zé)崮軐儆谛滦涂稍偕G色能源。

目前關(guān)中盆地的淺層地?zé)崮軕?yīng)用工程多是由企業(yè)自發(fā)、自覺(jué)組織，工程施工前期的水源方案論證或淺層地?zé)崮芾每尚行匝芯抗ぷ鞑辉鷮?shí)，地?zé)崮芷胶狻⑺烤庋芯壳啡保瑢?dǎo)致部分項(xiàng)目已經(jīng)造成地下水回灌不下去，或者系統(tǒng)總體效率降低等問(wèn)題[3]。綜上，盡早查明關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苜Y源量的賦存規(guī)律已迫在眉睫。

1　關(guān)中盆地概述

1.1氣候條件

關(guān)中盆地屬大陸性季風(fēng)氣候(表1)，冬季寒冷干燥，夏季溫暖潮濕，降水量集中在6～9月。區(qū)內(nèi)主要河流是渭河，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，至潼關(guān)匯入黃河，長(zhǎng)約787 km。水量充沛，流量隨季節(jié)變化大，具有暴漲暴落、多泥多沙的特征。

表1　關(guān)中盆地主要城市氣象要素

1.2地形地貌

關(guān)中斷陷盆地南依秦嶺，北連黃土高原，為西狹東闊的新生代斷陷盆地，渭河橫貫其中。盆地地形整體向渭河傾斜，由沖積平原、黃土臺(tái)塬、洪積傾斜平原組成，呈階梯狀地貌景觀。

(1) 沖積平原系渭河及其支流沖積而成，河谷西窄東寬。漫灘及一、二級(jí)階地寬廣連續(xù)分布，二級(jí)階地以上各級(jí)階地均為黃土覆蓋。

(2) 黃土臺(tái)塬分為2個(gè)級(jí)別。一級(jí)黃土臺(tái)塬厚度大于100 m，塬面高程540～880 m，高出沖積平原40～170 m，分布于渭河北岸及西安、渭南、潼關(guān)等地。塬周沖溝發(fā)育，溝谷坡面陡峭。當(dāng)斜坡下部有隔水的軟弱土(巖)出露時(shí)，斜坡穩(wěn)定性差； 二級(jí)黃土臺(tái)塬分布在寶雞、乾縣、藍(lán)田、白水等地，高程 600～1 000 m，高出一級(jí)黃土臺(tái)塬或高階地 50～150 m。二級(jí)黃土臺(tái)塬厚度一般小于100 m，溝壑發(fā)育，地形破碎。

(3) 洪積平原分布于秦嶺和北山山前，由多期洪積扇組成。秦嶺山前以粗粒物質(zhì)為主，北山山前則以細(xì)粒物質(zhì)為主，且多被黃土覆蓋。

1.3水文地質(zhì)條件

關(guān)中盆地具有第四系松散巖類典型盆地的水文地質(zhì)特征(表2)，堆積厚度巨大的砂礫卵石及粉質(zhì)黏土層構(gòu)成穩(wěn)定的含水空間，潛水與承壓水豐富，潛水含水層主要有分布于渭河沖積平原的沖積砂礫石層、洪積平原的洪積泥沙與砂礫卵石層及黃土臺(tái)塬風(fēng)成黃土含水層。承壓水含水層主要為第四系下更新統(tǒng)沖洪積-沖湖積砂-砂礫石層，寶雞與藍(lán)田一帶為上新近系較疏松的砂礫石層，含水層厚度一般在沖積平原中部及山前地帶較大，并由山麓向盆地中西緩傾斜。

表2　關(guān)中盆地主要城市水文地質(zhì)條件

1.4環(huán)境地質(zhì)條件

關(guān)中盆地是陜西省環(huán)境地質(zhì)最好的地方，地面平坦，土地肥沃，地下水資源最豐富，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，但由于大量抽取地下水，致使區(qū)域地下水位持續(xù)下降，地表水、地下水污染嚴(yán)重； 寶雞、咸陽(yáng)發(fā)育崩塌、滑坡，西安發(fā)育地裂縫，楊凌發(fā)育黃土濕陷等地質(zhì)災(zāi)害。

1.5巖土體熱物性特征

巖土體熱物性參數(shù)主要有其導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，擁有較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容的巖土體在淺層地溫能利用中可以提高地埋管單位長(zhǎng)度的換熱效率和換熱量，對(duì)工程有利，反之不利。本次采集樣品87件(原狀樣59件，擾動(dòng)樣28件)。巖性主要為粉質(zhì)黏土、礫砂、粗砂、中砂、卵石、砂巖、泥巖等，對(duì)樣品進(jìn)行了常規(guī)測(cè)試及熱物性測(cè)試(圖1，圖2)。

圖1　巖土體導(dǎo)熱系數(shù)統(tǒng)計(jì)特征值對(duì)比圖Fig.1　Comparison of the statistical characteristic values of thermal conductivity of rock-soil mass

圖2　巖土體比熱容統(tǒng)計(jì)特征值對(duì)比Fig.2　Comparison of the statistical characteristic values of the specific heat capacity of the rock-soil mass

區(qū)內(nèi)巖土體導(dǎo)熱系數(shù)最大3.24 W/(m·K)，最小0.82 W/(m·K)，平均1.67 W/(m·K)； 比熱容最大1.39 kJ/(kg·K)，最小0.81 kJ/(kg·K)，平均1.09 kJ/(kg·K)。區(qū)內(nèi)可取得樣品的砂質(zhì)類型以粗砂和中砂為主，少量細(xì)砂和粉砂，其最大導(dǎo)熱系數(shù)2.38 W/(m·K)，最小1.07 W/(m·K)，平均1.65 W/(m·K)； 比熱容最大1.35 kJ/(kg·K)，最小0.81 kJ/(kg·K)，平均1.07 kJ/(kg·K)。

經(jīng)對(duì)比可知，巖體類的導(dǎo)熱系數(shù)較砂土類高，巖體類導(dǎo)熱系數(shù)大于2.0 W/(m·K)，砂土類的導(dǎo)熱系數(shù)一般在1.5 W/(m·K)左右； 巖體類的比熱容較砂土類低，巖體類比熱容小于0.9 kJ/(kg·K)，砂土類的比熱容一般在1.0～1.4 kJ/(kg·K)。

1.6淺層地溫場(chǎng)特征

為分析研究恒溫層深度與溫度的關(guān)系，采用數(shù)字地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，選擇渭南市新施工的地埋管地源熱泵勘探孔作長(zhǎng)期觀測(cè)，進(jìn)行恒溫層深度和溫度分析。據(jù)本次地溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)資料，區(qū)內(nèi)地溫場(chǎng)在垂直方向總體隨深度增加地溫升高，但不同深度地溫變化不同(圖3)。在常溫帶(15～25 m)以淺，尤其是近地表0～3 m間，受季節(jié)氣候變化影響，地溫高低波動(dòng)敏感，3～15 m間地溫受氣候變化影響逐漸減??； 在25 m左右的常溫帶以下，地溫已不受當(dāng)?shù)貧夂蜃兓绊?，隨深度增加溫度升高，深100 m左右地溫為19.0～19.5 ℃，平均地溫梯度約為2.09 ℃/100 m。

圖3　渭南市100 m以淺地溫變化曲線Fig.3　Change of formation temperature above 100 m in Weinan City

2　關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苓m宜性分區(qū)

2.1分區(qū)類型與方法

關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用分區(qū)，主要指采用層次分析法(analytic hierarchy process)，對(duì)地下開展水熱泵適宜性分區(qū)和地埋管熱泵適宜性分區(qū)。兩者適宜性分區(qū)劃分為適宜區(qū)、較適宜區(qū)及不適宜區(qū)，綜合分區(qū)在適宜性和經(jīng)濟(jì)性分區(qū)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

2.2評(píng)價(jià)體系

兩種地源熱泵系統(tǒng)的適宜區(qū)分區(qū)評(píng)價(jià)體系皆由3層構(gòu)成，從頂層至底層分別為系統(tǒng)目標(biāo)層、屬性層和要素指標(biāo)層。系統(tǒng)目標(biāo)層根據(jù)淺層地?zé)崮艿叵滤暗芈窆軣岜眠m宜區(qū)劃分。屬性指標(biāo)由地下水賦存條件、水動(dòng)力條件、環(huán)境地質(zhì)條件等指標(biāo)組成。以西安市為例，要素指標(biāo)由地下水埋深、地層巖性、含水層結(jié)構(gòu)、有效含水層厚度、含水層單井出水能力、含水層單井回灌能力、地層滲透系數(shù)、地下水腐蝕性、地下水結(jié)垢程度、滑坡、地裂縫、地面沉降等12個(gè)指標(biāo)構(gòu)成； 地埋管換熱系統(tǒng)分區(qū)指標(biāo)包括地層巖性、含水層厚度、地下水滲流速度、綜合傳熱系數(shù)、深度加權(quán)平均比熱容、卵石層厚度、滑坡、地裂縫、地面沉降等9個(gè)指標(biāo)。

2.3評(píng)價(jià)步驟

首先在一級(jí)評(píng)價(jià)體系層次隸屬關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)比并標(biāo)度目標(biāo)層下的屬性層，以及屬性層下的基礎(chǔ)要素指標(biāo)的重要性，構(gòu)成比較矩陣。比較矩陣的一致性比例應(yīng)小于0.1，否則需要調(diào)整判斷矩陣。

標(biāo)準(zhǔn)量化不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子后，建立網(wǎng)格專題圖層，并用其與各指標(biāo)因子基礎(chǔ)分區(qū)圖層進(jìn)行空間疊加分析，形成各個(gè)指標(biāo)因子的地理信息系統(tǒng)處理結(jié)果柵格圖層。

提取各個(gè)柵格圖層的賦值，將每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的屬性賦值與其相對(duì)應(yīng)的權(quán)重值相乘并求和，即得每個(gè)柵格上的分值。建立分值數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并將其連至柵格圖層，形成適宜性分區(qū)柵格圖層，經(jīng)三角網(wǎng)格剖分，形成適宜性分區(qū)GIS處理結(jié)果。根據(jù)本地區(qū)實(shí)際情況，進(jìn)行分值的劃分，通過(guò)屬性賦參數(shù)整理合并柵格圖，形成適宜性分區(qū)圖。

2.4評(píng)價(jià)結(jié)果

西安城區(qū)地下水或地埋管地源熱泵適宜區(qū)及較適宜區(qū)面積為1 339.62 km2，地下水和地埋管地源熱泵均不適宜區(qū)面積為36.13 km2，未對(duì)區(qū)內(nèi)河流進(jìn)行評(píng)價(jià)，未評(píng)價(jià)區(qū)面積為17.33 km2。地下水地源熱泵適宜區(qū)面積為607.81 km2，較適宜區(qū)面積為295.74 km2，不適宜區(qū)面積為472.21 km2； 地埋管地源熱泵適宜區(qū)面積為1 229.23 km2，較適宜區(qū)面積為76.13 km2，不適宜區(qū)面積為70.41 km2。

寶雞市地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵均適宜或較適宜總面積216.11 km2，主要分布在隴海鐵路線南的渭濱區(qū)、陳倉(cāng)鎮(zhèn)至潘西鎮(zhèn)渭河及其支流漫灘、一級(jí)階地和洪積扇裙； 僅地埋管適宜或較適宜區(qū)面積119.85 km2，主要分布在隴海鐵路線北的陵原鄉(xiāng)、陳倉(cāng)鎮(zhèn)至潘西鎮(zhèn)； 地下水地源熱泵與地埋管地源熱泵系統(tǒng)均不適宜區(qū)面積22.52 km2，主要分布在渭河北岸塬前一帶的滑坡帶。

渭南市地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵均適宜區(qū)總面積61.41 km2，主要分布在南灘村沿渭河一帶； 地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵較適宜區(qū)總面積81.64 km2，主要分布在龍背鎮(zhèn)、新市鎮(zhèn)、雙王鄉(xiāng)、赤水鎮(zhèn)的渭河北岸一級(jí)階地和渭河以南一級(jí)階地后部的近代沖洪積扇及渭河的二、三級(jí)階地； 僅地埋管地源熱泵系統(tǒng)較適宜區(qū)面積10.93 km2，主要分布在渭南市城區(qū)及火車站一帶黃土覆蓋的三級(jí)階地。

咸陽(yáng)市地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵均適宜區(qū)總面積129.04 km2，主要分布在咸陽(yáng)市區(qū)渭濱鎮(zhèn)、灃東鎮(zhèn)，渭河、灃河漫灘和渭河的一、二級(jí)階地； 地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵較適宜區(qū)總面積7.87 km2，主要分布在渭陽(yáng)鎮(zhèn)渭河三級(jí)階地中后部； 地下水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)均不適宜區(qū)面積3.58 km2，主要分布在西張堡村至農(nóng)業(yè)化工技校的三級(jí)階地前緣沿線趙家—楊家臺(tái)一帶地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)。

渭南市地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵均適宜區(qū)總面積16.94 km2，主要分布在穆家寨村至西橋村一帶以南、渭南以北河漫灘； 地下水地源熱泵、地埋管地源熱泵較適宜區(qū)總面積22.86 km2，主要分布在楊凌區(qū)中心城區(qū)渭河、一級(jí)階地、二級(jí)階地和三級(jí)階地的大部分地區(qū)； 僅地埋管地源熱泵系統(tǒng)較適宜區(qū)面積16.56 km2，主要分布在大寨鄉(xiāng)—北楊村一帶的黃土臺(tái)塬。

3　關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苜Y源量計(jì)算

3.1熱容量

淺層地溫能熱容量采用熱儲(chǔ)法進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)。

包氣帶、淺層地?zé)崛萘坑?jì)算式為

(1)

式中：QR為淺層地?zé)崛萘?，kJ/℃；QS為巖土體的熱容量，kJ/℃；QW為巖土體所含水中的熱容量，kJ/℃；QA為巖土體所含空氣中的熱容量，kJ/℃；ρS為巖土體密度，kg/m3；ρw為水的密度，kg/m3；ρA為空氣密度，取1.29 kg/m3；CS為巖土體比熱容，kJ/(kg·℃)；CW為水比熱容，取4.18 kJ/(kg·℃)；CA為空氣比熱容，取1.00 kJ/(kg·℃)；φ為巖土體的孔隙率(或裂隙率)；ω為巖土體含水率；M為計(jì)算面積，m2；d1為包氣帶計(jì)算厚度，m。

飽水帶、淺層地?zé)崛萘坑?jì)算式為

(2)

式中：QR為淺層地?zé)崛萘?，kJ/℃；QS為巖土體中的熱容量，kJ/℃；QW為巖土體中水的熱容量，kJ/℃；d2為潛水面至計(jì)算下限的巖土體厚度，m。

熱容量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　關(guān)中盆地主要城市淺層地溫能熱容量計(jì)算結(jié)果

3.2換熱功率計(jì)算

3.2.1地下水地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算

采用地下水量折算法計(jì)算，計(jì)算式為

(3)

式中：Qq為評(píng)價(jià)區(qū)淺層地溫能換熱功率，kW；Qh為單井淺層地溫能換熱功率，kW；n為可鉆抽水井?dāng)?shù)；τ水為土地利用系數(shù)；qw為單井可利用循環(huán)水量，m3/d； ΔT為地下水利用溫差，℃;Cw為水的比熱容，kJ/(kg·℃)；ρw為水的密度，kg/m3。

對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)進(jìn)行分區(qū)計(jì)算，主要依據(jù)地下水地源熱泵適宜區(qū)和較適宜區(qū)的劃分并結(jié)合回灌能力進(jìn)行分區(qū)，選取參數(shù)，代入公式，可求得各城市地下水地源熱泵系統(tǒng)換熱功率。

3.2.2地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算

地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率根據(jù)U形地埋管換熱器傳導(dǎo)系數(shù)計(jì)算，計(jì)算式為

(4)

式中：Qd為評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率，kW；D為單孔換熱功率，kW；n為計(jì)算面積內(nèi)換熱孔數(shù)；ks為地埋管換熱器綜合傳熱系數(shù)，W/(m·℃)；L為地埋管換熱器長(zhǎng)度，m；t1為地埋管內(nèi)流體的平均溫度，℃；t4為溫度影響半徑之外巖土體的溫度，℃。

依據(jù)地埋管地源熱泵適宜區(qū)和較適宜區(qū)結(jié)合綜合傳熱系數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)進(jìn)行分區(qū)計(jì)算，選取參數(shù)，代入公式，可求得各城市地下水地源熱泵系統(tǒng)換熱功率。

3.2.3地源熱泵系統(tǒng)綜合換熱功率計(jì)算

通過(guò)以上進(jìn)行的地下水和地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算，在地下水和地埋管地源熱泵適宜或較適宜區(qū)的重疊區(qū)域，地下水和地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率都進(jìn)行了計(jì)算，但在實(shí)際工程開發(fā)利用時(shí)，通常只利用一種地源熱泵形式，因此對(duì)兩種利用方式為適宜或較適宜區(qū)域，按照地埋管地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算比例為2/3、地下水地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算比例為1/3進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　關(guān)中盆地主要城市地源熱泵系統(tǒng)換熱功率計(jì)算結(jié)果

3.3潛力評(píng)價(jià)方法

(1)根據(jù)地下水地源熱泵系統(tǒng)換熱功率的計(jì)算成果以及陜西省冬季供暖和夏季制冷指標(biāo)，計(jì)算出陜西省主要城市地下水地源熱泵適宜與較適宜區(qū)冬季可供暖面積和夏季可制冷面積，計(jì)算式為

(5)

式中：m為地下水/地埋管地源熱泵系統(tǒng)可供暖/可制冷面積， m2；Qq為地下水/地埋管地源熱泵系統(tǒng)適宜區(qū)、較適宜區(qū)換熱功率， kW；q為調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)冬季供暖、夏季制冷熱指標(biāo)， W/m2。

根據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所要求，地源熱泵適宜區(qū)潛力評(píng)價(jià)中的建筑物類型所占面積比例，按公用建筑60%和民用建筑40%來(lái)計(jì)算，兩類建筑物的冷熱負(fù)荷值以新舊建筑物各按50%計(jì)算，陜西省主要城市建筑物冬、夏季綜合冷熱負(fù)荷值分別為74.5 W/m2和103.5 W/m2。

(2)根據(jù)淺層地溫能地源熱泵系統(tǒng)資源供暖和制冷面積計(jì)算成果，進(jìn)一步計(jì)算出陜西省主要城市淺層地溫能地源熱泵適宜與較適宜區(qū)單位面積內(nèi)的冬季供暖和夏季制冷面積，即地下水/地埋管地源熱泵系統(tǒng)資源潛力，計(jì)算式為

(6)

式中：Qzq為地下水/地埋管地源熱泵系統(tǒng)資源潛力，m2/km2；m為地下水/地埋管地源熱泵系統(tǒng)可供暖/可制冷面積，m2；M為計(jì)算區(qū)面積，km2。

(3)根據(jù)陜西省地源熱泵單位面積可供暖或制冷面積的實(shí)際情況，將單位面積可供暖面積大于16萬(wàn)m2/km2、單位面積可制冷面積大于22萬(wàn)m2/km2的區(qū)域設(shè)定為地源熱泵系統(tǒng)潛力高區(qū)； 單位面積可供暖面積為2～16萬(wàn)m2/km2、單位面積可制冷面積為2～22萬(wàn)m2/km2的區(qū)域設(shè)定為地源熱泵系統(tǒng)潛力中區(qū)； 單位面積可供暖面積和單位面積可制冷面積均小于2萬(wàn)m2/km2的區(qū)域設(shè)定為地源熱泵系統(tǒng)潛力低區(qū)。

4　結(jié)論

根據(jù)關(guān)中盆地水工環(huán)等地質(zhì)條件，科學(xué)地對(duì)各個(gè)城市進(jìn)行了適宜性結(jié)構(gòu)分區(qū)，包括地下水地源熱泵系統(tǒng)、地埋管地源熱泵系統(tǒng)以及綜合適宜性分區(qū)3類。以適宜性分區(qū)為基礎(chǔ)，分別計(jì)算了主要城市的淺層地?zé)崮芸衫觅Y源量。

(1) 西安城區(qū)地源熱泵系統(tǒng)潛力高區(qū)位于渭河及其支流的漫灘、一、二、三級(jí)階地和部分一、二級(jí)沖、洪積扇上，分區(qū)面積為869.26 km2； 評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)黃土臺(tái)塬和部分二、三級(jí)沖、洪積扇為地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖潛力中區(qū)，分區(qū)面積為470.37 km2。灞河部分河谷階地、灞陵鄉(xiāng)附近的近代洪積扇及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)為地源熱泵潛力低區(qū)，分區(qū)面積為36.13 km2。

(2) 寶雞市地源熱泵系統(tǒng)潛力高區(qū)位于壕口—唐家塬斷裂以西的渭河北岸漫灘和寨子—范家崖斷裂以東渭河北岸漫灘，分區(qū)面積為54.36 km2； 滑坡帶為地源熱泵潛力低區(qū)，分區(qū)面積為22.52 km2； 區(qū)內(nèi)其他地段為地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖潛力中區(qū)，分區(qū)面積為281.59 km2。

(3) 渭南市渭河大部分漫灘區(qū)為地源熱泵潛力高區(qū)，分區(qū)面積為50.79 km2； 地源熱泵潛力中區(qū)位于評(píng)價(jià)區(qū)范圍內(nèi)渭河一級(jí)階地，分區(qū)面積135.74 km2； 渭南市中心城區(qū)屬于地源熱泵潛力低區(qū)，分區(qū)面積為82.14 km2。

(4) 咸陽(yáng)市地源熱泵系統(tǒng)潛力高區(qū)位于渭河、灃河漫灘及渭河一、二、三級(jí)階地，分區(qū)面積為135.53 km2； 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)為地源熱泵潛力低區(qū)，分區(qū)面積為4.95 km2。

(5) 楊凌區(qū)全區(qū)劃分為地源熱泵潛力高區(qū)。

5　展望

淺層地溫能是一項(xiàng)新型綠色能源，它節(jié)能環(huán)保和分布廣泛等特點(diǎn)符合國(guó)家能源安全和能耗結(jié)構(gòu)改造的目的，目前研究程度較低，屬具有原創(chuàng)性和探索性的基礎(chǔ)性研究； 陜西省能源消耗以不可再生資源——煤炭為主，目前利用效率低、污染大、運(yùn)費(fèi)高。淺層地溫能具有綠色、可再生、分布廣泛的特點(diǎn)，它的研究對(duì)全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值，屬區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和亟需解決的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題； 關(guān)中盆地屬大陸性季風(fēng)氣候，冬夏溫差大，這為廣泛應(yīng)用淺層地溫能提供了自然條件，同時(shí)淺層地溫能開發(fā)利用可以帶動(dòng)地質(zhì)學(xué)、材料學(xué)、傳熱學(xué)等多種理論的研究，屬具有產(chǎn)業(yè)化前景、覆蓋面廣、關(guān)聯(lián)度高的核心技術(shù)； 限于淺層地溫能各項(xiàng)理論研究程度低，調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)手段單一，對(duì)淺層地溫能的深度探索有利于人與自然和諧社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。從這層意義上看，淺層地溫能屬經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)的社會(huì)科學(xué)研究。

總之，淺層地溫能是一種可再生的新型環(huán)保能源，開發(fā)利用是大勢(shì)所趨，對(duì)其合理科學(xué)地開發(fā)利用對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)、保障國(guó)家能源安全、改善現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 陶慶法,胡杰.淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)與對(duì)策[C]//國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司.淺層地?zé)崮堋責(zé)?淺層地?zé)崮?開發(fā)利用現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集.北京:中國(guó)能源研究會(huì),2007:7.

[2] 鄭克棪.淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用的世界現(xiàn)狀及在我國(guó)的發(fā)展前景[C]//國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司.中國(guó)能源學(xué)會(huì)地?zé)釋I(yè)委員會(huì).淺層地?zé)崮堋珖?guó)地?zé)?淺層地?zé)崮?開發(fā)利用現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集.北京:中國(guó)能源研究會(huì),2006:4.

[3] 周陽(yáng),穆根胥,劉建強(qiáng),等.渭南城區(qū)淺層地?zé)崮苓m宜性評(píng)價(jià)研究[C]//陜西環(huán)境地質(zhì)研究—2014年陜西省地質(zhì)災(zāi)害防治學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.西安:陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,2014:6.

[4] 馮超臣,黃文峰.山東省菏澤市聊城-蘭考斷裂帶西部地區(qū)地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)[J].中國(guó)地質(zhì)調(diào)查,2015,2(8):55-59.

[5] 王立東,王浩,張明德,等.利津縣陳莊地區(qū)干熱巖地?zé)豳Y源存在可能性分析[J].山東國(guó)土資源,2016,32(1):34-36.

(責(zé)任編輯： 常艷)

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

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

(ShaanxiGeologicalSurveyCenter,Xi’an710068,China)

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.

Guanzhong basin; shallow geothermal energy; occurrence rule

2016-02-25；

2016-05-01。

陜西省公益性地質(zhì)調(diào)查專項(xiàng)“陜西省大中型城市淺層地?zé)崮苷{(diào)查評(píng)價(jià)”(編號(hào)： 公益[2013]02-02，20130202)”項(xiàng)目資助。

周陽(yáng)(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作與研究。Email: 77196410@qq.com。

P314

A

2095-8706(2016)04-0012-07

引用格式： 周陽(yáng),李鋒，閆文中，等.關(guān)中盆地主要城市淺層地?zé)崮苜Y源量賦存規(guī)律研究[J].中國(guó)地質(zhì)調(diào)查,2016,3(4): 12-18.