長沙地熱研究區關于野外勘察和試驗

  在研究區內施工了13個孔徑為Ф130 mm的地埋管勘察孔 （圖1），用于熱物性取樣、地溫測量、原位熱響應試驗，全孔取芯編錄。熱物性取樣共采集了575個巖土體樣品，由湖南省勘測設計院試驗測試檢測中心進行測試。地溫測量采用經校正的熱敏電阻測溫儀，對井深≤20 m 部分，在 5、10、15、20 m 測量井溫，對井深>20 m 且≤50 m 部分每10 m測量井溫，其余部分每25 m測一次。現場進行兩次不同功率的熱響應試驗，大負荷采用6 kW，小負荷采用3 kW。首先做無功循環測試，獲取地層初始平均溫度。然后，對傳熱介質加熱負荷。每次加熱負荷停止后，觀測回路進出口溫度和介質的流量，至溫度穩定。現場熱響應試驗的試驗設備由測試系統、地埋管換熱器構成一個封閉的熱循環系統，通過雙U管地下換熱器將土壤加熱，溫度的上升被精確地連續收集。其主要優點在于與常規的在試驗室中測得的結果相比，它是直接在地下鉆孔換熱器中進行測量的，減少了外界干擾對測試結果的影響。

 

  分別在三個試驗場地共施工6個孔徑Ф325 mm的水文地質鉆孔，進行抽水、回灌試驗，全孔采取巖芯。抽水試驗采用單孔穩定流抽水，每孔做3個水位降深。回灌試驗采用定流量自然回灌方式。試驗過程中水位的觀測精確到cm。此外，對研究區內地下水進行了水文地質調查并采集水樣50組，由湖南省勘測設計院試驗測試檢測中心測定水樣中主要離子含量。

  層地熱能熱容量計算方法

 

  采用體積法計算淺層地熱能熱容量。先分別計算包氣帶和飽水帶單位溫差儲藏的熱量。然后合并計算評價范圍內地質體的儲熱性能。

 

  地源熱泵適宜性分區方法

 

  淺層地熱能開發利用適宜性分區采用層次分析法確定影響因子權重，然后用綜合指數法獲得綜合評價指標。層次分析法建模按如下4個步驟進行：1）建立遞階層次結構模型，分為目標層、屬性層和要素指標層；2）構造各層次的判斷矩陣，分別比較同一層次各要素之間的相對重要性，采用1—9標度法給出各要素的分值，構造比較矩陣；3）層次單排序及一致性檢驗；4）層次總排序及一致性檢驗。最后求出要素層中各個要素在目標層中所占權重。綜合指數法利用層次分析法計算的權重和影響因子指標數值進行累乘，然后相加。