浅层地热能在武汉市的开发利用

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：P641 文献标识码：A 文章编号：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、燃油的供暖供冷系統，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。

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。

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

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