甘肃省天水市浅层地温能应用前景探讨
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摘 要：通过对浅层地温能系统国内外研究现状及天水市现有浅层地温能特征的分析，结合浅层地温能应用技术系统的总结，对整个天水市浅层地温应用前景进行探讨，结合天水市地质地貌特征、水文地质特征等方面的特征综合分析，在天水市开展浅层地温能应用前景是非常广阔。
关键词：浅层地温能;热泵系统;开发前景
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，寻找一种储备大、无污染的新能源已经成为世界各国的重要战略计划，而浅层地温能作为一种新能源加以有效的利用，可以高效的代替很多高耗能、高污染能源，对环境污染的改善及社会经济的快速发展有极大的作用。天水地区浅层地温能资源丰富，如果加大勘查投资力度，将会发现一批可供开发地地热田，对提升天水市旅游经济将会起到举足轻重的作用。主要为一些陆相断陷盆地沉积建造，由新近系、白垩系及侏罗系等地层组成，侏罗系的碎屑岩系和中酸性火山岩都是良好的地温储层，且渭河穿城而过，地下水及地表水流量大，利用和开发浅层地温能条件极其充分。
1 浅层地温能研究现状
1.1 国内外研究现状
浅层地温能最早是由瑞士科学家提出来的（H.Zoelly，1912），但由于当时对新能源需求低，未能得到重视，没有进行专门的研究。直到20世纪70年代，环境恶化，能源紧缺问题越发严重，对新能源的需求十分迫切，各国都重视了对浅层地温能的研究和利用，浅层地温能技术取得了突飞猛进的发展。目前，欧美日等发达国家对浅层地温能的应用已经成熟，并向新的方向研究，转向土壤源热泵系统与整个空调系统的结合运行研究（丁宏伟等，2016）。我国对浅层地温能研究起步晚，但发展速度快，近20年来取得了很多成果，应用的工程数量及供热制冷面积已居世界第二位，浅层地温能应用技术也取得了很大的进步，在对不同回填介质、不同连接方式、不同传导模型和不同地下水流速等关键技术方面都取得了突破。
1.2 天水市浅层地温研究现状
2010年以来，中国地质调查局开展很多对浅层地温能资源的区域性勘查评价项目，2014年中国地质调查局组织实施“主要城市浅层地温能开发区1∶5万水文地质调查”项目，由甘肃省水勘院承担完成的“甘肃省主要城市浅层地温能开发区1∶5万水文地质调查”项目涉及甘肃省13个城市，其中就包括天水市，通过运用野外调查、钻探、水文测井、抽水及回灌试验等手段，对该地区浅层地温能展开调查。
天水市城区（含秦州区、麦积区）、武山、甘谷、秦安、清水、张川县城及三阳川一带属渭河及其支流的河谷平原区，赋存着丰富的第四系松散岩类孔隙潜水，地下水位埋深一般在20米以下，可利用水量10万立方米/小时;地下水温度12-15摄氏度，温度年变幅2-3摄氏度，温度动态基本稳定。具有水位埋藏浅、富水性强的优点，因此浅层地温能资源相对丰富。热储层为第四系松散岩类含水层，以河（沟）谷冲洪积相砂砾卵石含水层为主。经初步估算土壤和地下水中所蕴藏的浅层地温热能为1162百万千瓦，采用热泵技术进行采集利用后，不仅可以供暖，也可以制冷，具有良好的节能与环境效益，潜能巨大。
2 浅层地温能技术的利用
浅层地温能被利用的实质是冬、夏两季地层中比较恒定的温度与外界空气的温度存在较大的反向温差。地源热泵是利用地球表面的浅层地温能资源作为冷热源进行能量转换，从而为建筑物进行供暧和制冷的机械设备。
地源热泵系统的工作原理是利用水与地温能进行冷热交换，冬季把地温能中的热量“取”出来，供給室内采暖，此时地温能为“热源”;夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地温能为“冷源”。按照不同的热泵交流方式，可分为三种类型，地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统地表水地源热泵系统。
3 天水市浅层地温能开发前景
天水地区位于渭河流域的中、上游，纵贯本区的葫芦河在天水市附近汇入渭河。全新世黄土在本区一般厚约1～1.5m，一些阶地面和塬面的浅洼地面，可厚达2.5～3m。在漫长的地壳演化发展过程中，本区地区经历了十分复杂的演化过程，特别是第三纪以来新构造运动的活动，对该区浅层地温能的发展起着控制作用。
在全区范围内，新三系与古近系间、上新统与中新统间、第四系与第三系间以及第四系各统之间普遍存在着角度不整合，这反映了新构造运动的频繁。在天水市北道区渭河北侧的社棠—伯阳—元龙北—葡萄园一线，分布有古近纪喷发的浅源陆相中酸性火山岩，火山岩呈线状展布，与渭河断裂的活动密切相关。这些都为浅层地温能的发育提供了良好的热源和储层。
山地河流以侵蚀作用为主，堆积为辅。河谷形态为“U”字型谷、嶂谷，深切数百米。河谷纵剖面多见跌水瀑布。黄河河谷发育一～六级阶地，三级以上阶地多为基座式堆积阶地。渭河发育九级阶地，四级以上阶地多为基座式堆积阶地，局部为侵蚀阶地。水文地质条件发育极好，可以为浅层地温能的利用提供交换和储能介质。
总的来说，目前天水地区浅层地温能资源极其丰富，利用可发条件也极其充足，具有非常好的开发利用前景。
4 结论
天水市浅层地温能开发应用还处于起步阶段，现有的地质地貌、水文地质、气象水文等条件都非常满足浅层地温能系统的开发应用，结合已经非常成熟的热泵浅层地温能系统，会对整个天水地区环境的改善和社会经济的发展有极大的作用。
参考文献：
[1]丁宏伟，魏莉莉，等.浅层地温能系统的国内外研究与应用现状综述[J].甘肃地质，2016，25（4）：61-68.
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