近幾十年來,隨著社會的發(fā)展,人口、資源與環(huán)境的矛盾日益突出,尤其是人與能源的矛盾日益加劇。盡早探索、研究開發(fā)利用新的可再生、無污染能源資源,已經(jīng)成為世界各國克服能源危機的努力方向。地質(zhì)環(huán)境是指對人類活動有重要影響的與地表部分相互積極作用的巖石圈和地下水圈的上部。幾千年來,淺部地質(zhì)環(huán)境一直是人類所需類能源的最主要的來源。淺層地溫能是蘊藏在淺層地質(zhì)環(huán)境中的一種低品位能量,淺層地溫能的開發(fā)利用可以解決建筑制冷采暖、熱水供應(yīng)等問題,對替代常規(guī)商品能源,改善能源結(jié)構(gòu),促進節(jié)能減排以及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。 本文從制約淺部地質(zhì)環(huán)境中淺層地溫能科學(xué)開發(fā)利用的“質(zhì)量”、數(shù)量、環(huán)境響應(yīng)等幾個方面著眼,系統(tǒng)分析了水文地質(zhì)因素及其它約束條件對淺層地溫能開發(fā)利用的影響,提出了淺層地溫能開發(fā)利用適宜性評價指標體系,劃分了我國淺層地溫能開發(fā)利用適宜性分區(qū),并基于淺層地溫能開發(fā)能量利用方式提出了“地下熱調(diào)蓄能力”的淺層地溫能開發(fā)利用本質(zhì),建立了區(qū)域淺層地溫能資源潛力評價方法,完善了地熱資源評價技術(shù)體系,在此基礎(chǔ)上核算了我國重點城市淺層地溫資源潛力,同時結(jié)合典型淺層地溫能開發(fā)利用示范工程開展了淺層地溫能開發(fā)利用環(huán)境影響模擬與預(yù)測,論文取得了以下幾點認識： 1、地下水源熱泵系統(tǒng)開發(fā)利用主要受水文地質(zhì)因素、場地施工因素、社會經(jīng)濟因素、氣象因素及環(huán)境保護等因素的制約,開展區(qū)域地下水源熱泵開發(fā)利用適宜性評價應(yīng)重點考慮含水層富水性、地下水溫、礦化度、年均降水量、年均氣溫、降落漏斗分布、地質(zhì)環(huán)境問題以及地形地貌等場地建設(shè)條件等相關(guān)指標,同時也要充分考慮區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平；具體評價時可采用層次分析法進行綜合評判。 2、我國比較適合應(yīng)用地下水源熱泵系統(tǒng)的地區(qū)主要分布在東部平原盆地及富水性較好的地區(qū),北方主要分布于東北松嫩平原南部區(qū)域、華北平原的山前傾斜平原區(qū),南方則主要在云貴、四川、湖北、湖南等省沿省內(nèi)河流呈帶狀分布。不適宜建立地下水源熱泵系統(tǒng)的地區(qū)主要位于我國西部的青海、西藏、新疆等地區(qū)、內(nèi)蒙的大部分地區(qū)以及黑龍江的北部,尤其是沙漠和極度缺水的區(qū)域以及部分極度寒冷的區(qū)域。 3、土壤源熱泵系統(tǒng)開發(fā)利用主要受技術(shù)經(jīng)濟條件及系統(tǒng)換熱效能制約,一般越靠近山前的地區(qū),其適宜性越好,越接近濱海的地區(qū)其適宜性就越差；剖面上飽水砂層越多,地下水位越高、流動性越強越、降雨入滲系數(shù)越大越有利于建立土壤源熱泵系統(tǒng)。 4、與傳統(tǒng)地熱資源不同,淺部地質(zhì)環(huán)境中淺層地溫能資源的評價應(yīng)該是對“地下熱調(diào)蓄能力”的評價。淺層地溫能資源潛力與區(qū)域熱容量、地下熱調(diào)蓄能力以及開發(fā)利用條件、技術(shù)有關(guān)。應(yīng)首先采用體積法計算區(qū)域熱容量,再根據(jù)計算區(qū)可利用溫度差評價該地區(qū)最大的地下熱調(diào)蓄能力,然后綜合考慮城市面積系數(shù)、淺層地溫能可采系數(shù)以及淺層地溫能開發(fā)利用系數(shù)等參數(shù)評價區(qū)域淺層地溫能資源潛力。我國287個地級城市200米以淺地下總的調(diào)蓄熱能為7.71×1013kWh/a,相當于94.86億噸標準煤完全燃燒所釋放的能量,可利用資源總量為2.89×1012kWh(3.56億標準煤),總裝備空調(diào)面積為156189.97-120949.99km2。 5、選擇寒冷地區(qū)典型地下水源熱泵系統(tǒng)示范工程開展系統(tǒng)運行環(huán)境監(jiān)測及模擬預(yù)測,結(jié)果表明,所選示范區(qū)熱泵開采和回灌對環(huán)境的影響僅限于范圍不大的局部區(qū)域,對大范圍的地區(qū)影響不大；抽水井與回灌井之間沒有發(fā)生熱突破,按現(xiàn)有模式運行,未來十年內(nèi)熱泵系統(tǒng)效能不會受到影響。 6、選擇寒冷地區(qū)典型土壤源熱泵系統(tǒng)開發(fā)利用示范工程開展系統(tǒng)運行環(huán)境監(jiān)測及分析表明,所選示范區(qū)熱泵開采地下溫度場變化總的趨勢基本保持平衡狀態(tài),即熱泵的運行處于放熱和吸熱的平衡狀態(tài),地溫的變化出現(xiàn)制冷期溫度上升、制熱期溫度下降的周期性變化過程。地溫變化范圍在當?shù)貧鉁刈兓秶畠?nèi),因而不會造成環(huán)境問題。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TK529
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 序言
    1.1 研究背景及選題意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及存在問題
    1.3 研究目標、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    1.4 取得的主要成果及創(chuàng)新點
第二章 淺部地質(zhì)環(huán)境熱能賦存機制
    2.1 淺部地質(zhì)環(huán)境中熱能賦存狀態(tài)
    2.2 多孔介質(zhì)的熱傳遞方式
    2.3 地下傳熱機制分析及數(shù)學(xué)描述
第三章 淺層地溫能開發(fā)利用影響因素分析
    3.1 水文地質(zhì)因素
    3.2 地熱地質(zhì)因素
    3.3 氣象因素
    3.4 場地施工因素
    3.5 社會經(jīng)濟因素
    3.6 環(huán)境保護因素
第四章 我國區(qū)域淺層地溫能開發(fā)利用背景
    4.1 自然地理特征
    4.2 區(qū)域地質(zhì)及水文地質(zhì)特征
    4.3 環(huán)境地質(zhì)問題
第五章 淺層地溫能開發(fā)利用適宜性研究
    5.1 評價方法概述
    5.2 適宜性評價方法
    5.3 適宜性評價步驟
    5.4 我國地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用適宜性評價
    5.5 土壤源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用適宜性評價
    5.6 本章小結(jié)
第六章 地下熱調(diào)蓄能力及淺層地溫能資源潛力評價
    6.1 淺層地溫能資源評價方法研究
    6.2 我國主要城市淺層地溫資源利用潛力
    6.3 本章小結(jié)
第七章 淺層地溫能開發(fā)利用環(huán)境響應(yīng)研究
    7.1 淺層地溫能開發(fā)利用環(huán)境影響評價方法
    7.2 地下水源熱泵開發(fā)利用環(huán)境響應(yīng)
    7.3 地源熱泵開發(fā)利用環(huán)境響應(yīng)
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與建議
    8.1 淺層地溫能開發(fā)利用適宜性研究
    8.2 淺層地溫能資源潛力研究
    8.3 淺層地溫能開發(fā)利用環(huán)境響應(yīng)研究
    8.4 我國淺層地溫能科學(xué)開發(fā)利用建議
致謝
參考文獻
個人簡歷、攻讀學(xué)位期間的研究成果及公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王艷霞;蔣綠林;高偉;;地源熱泵長期運行對生態(tài)環(huán)境的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年24期

2 王貴玲;劉云;藺文靜;李元杰;師永霞;;地下水源熱泵應(yīng)用適宜性評價指標體系研究[J];城市地質(zhì);2011年03期

3 胡江溢;賈俊國;林弘宇;;地下水源熱泵應(yīng)用調(diào)研與分析[J];電力需求側(cè)管理;2007年03期

4 張超;劉寅;周光輝;;地源熱泵的應(yīng)用對環(huán)境的影響分析[J];低溫與超導(dǎo);2008年04期

5 呂悅,楊立平,周沫,莫然;國內(nèi)地源熱泵應(yīng)用情況調(diào)查報告[J];工程建設(shè)與設(shè)計;2005年06期

6 王貴玲;藺文靜;韓玉英;范琦;張薇;;淺層地熱能研究現(xiàn)狀及亟待開展的工作[J];工程建設(shè)與設(shè)計;2007年11期

7 周建偉;謝先明;周愛國;徐照彪;;武漢市地下水源熱泵應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析[J];工程建設(shè)與設(shè)計;2007年11期

8 王貴玲;;對淺層地熱能資源評價方法的一些看法[J];工程建設(shè)與設(shè)計;2008年02期

9 于衛(wèi)平;水源熱泵相關(guān)的水源問題[J];機電信息;2005年21期

10 陳琳;王寧;;層次分析法在軟件過程改進管理中的應(yīng)用[J];計算機與信息技術(shù);2007年03期

相關(guān)會議論文 前1條

1 李鋒;程存學(xué);;層次分析法應(yīng)用于后勤機動保障基點選址研究[A];中國系統(tǒng)工程學(xué)會決策科學(xué)專業(yè)委員會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王濤;寧夏沿黃河經(jīng)濟帶重點城市淺層地熱能利用適宜性評價研究[D];長安大學(xué);2011年

2 夏敏;農(nóng)地適宜性評價專家系統(tǒng)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2000年

3 李道強;地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟評價及地熱換熱器優(yōu)化研究[D];西安建筑科技大學(xué);2004年

4 李新東;基于GIS和Fuzzy AHP的水稻的土地適宜性評價[D];中國科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所）;2007年

本文編號：2833684