地源热泵地质知识培训讲义.ppt

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1、地质、水文地质、地热地质地质、水文地质、地热地质基本知识介绍基本知识介绍 1、地层的结构和形成过程、地层的结构和形成过程 2、水文地质条件、水文地质条件 3、换热井、换热孔的施工工艺和成井工艺、换热井、换热孔的施工工艺和成井工艺 4、抽水试验和现场换热试验、抽水试验和现场换热试验 5、浅层地热能、浅层地热能 6、地热地质条件评估、地热地质条件评估1、地层的结构和形成过程、地层的结构和形成过程北北北北京京京京区区区区域域域域地地地地质质质质发发发发展展展展简简简简表表表表地地 层层uu太古界太古界太古界太古界ArAr：n n密云群密云群密云群密云群ArmyArmy岩性为岩性为岩性为岩性为二辉麻粒

2、岩，黑云闪辉二辉麻粒岩，黑云闪辉二辉麻粒岩，黑云闪辉二辉麻粒岩，黑云闪辉斜长片麻岩和云辉变粒斜长片麻岩和云辉变粒斜长片麻岩和云辉变粒斜长片麻岩和云辉变粒岩。岩。岩。岩。uu中上元古界中上元古界中上元古界中上元古界(1)(1)长城系长城系长城系长城系(Ch)(Ch)n n常州沟组常州沟组常州沟组常州沟组(ChcChc)石英砂岩石英砂岩石英砂岩石英砂岩n n串岭沟组串岭沟组串岭沟组串岭沟组(ChchChch)页岩页岩页岩页岩n n团山子组团山子组团山子组团山子组(ChtCht)白云质灰白云质灰白云质灰白云质灰岩和白云岩岩和白云岩岩和白云岩岩和白云岩n n大红峪组大红峪组大红峪组大红峪组(ChdCh

3、d)砂岩砂岩砂岩砂岩n n高于庄组高于庄组高于庄组高于庄组(Chg)(Chg)白云岩白云岩白云岩白云岩uu中上元古界（续）中上元古界（续）中上元古界（续）中上元古界（续）：蓟县系蓟县系蓟县系蓟县系JxJx 杨庄组杨庄组杨庄组杨庄组JxyJxy：紫红色含粉砂：紫红色含粉砂：紫红色含粉砂：紫红色含粉砂泥晶白云岩泥晶白云岩泥晶白云岩泥晶白云岩 雾迷山组雾迷山组雾迷山组雾迷山组JxwJxw：该组厚度大，：该组厚度大，：该组厚度大，：该组厚度大，分布范围最广。其岩性为硅质分布范围最广。其岩性为硅质分布范围最广。其岩性为硅质分布范围最广。其岩性为硅质白云岩、燧石条带白云岩、藻白云岩、燧石条带白云岩、藻白云

4、岩、燧石条带白云岩、藻白云岩、燧石条带白云岩、藻团白云岩、纹层状泥晶白云岩团白云岩、纹层状泥晶白云岩团白云岩、纹层状泥晶白云岩团白云岩、纹层状泥晶白云岩及砂屑白云岩。区内沉积厚度及砂屑白云岩。区内沉积厚度及砂屑白云岩。区内沉积厚度及砂屑白云岩。区内沉积厚度2000-3500m2000-3500m 洪水庄组洪水庄组洪水庄组洪水庄组JxhJxh：岩性为灰、：岩性为灰、：岩性为灰、：岩性为灰、灰黑色页岩，夹黄绿色粉砂质灰黑色页岩，夹黄绿色粉砂质灰黑色页岩，夹黄绿色粉砂质灰黑色页岩，夹黄绿色粉砂质页岩，沉积厚度较薄，区内揭页岩，沉积厚度较薄，区内揭页岩，沉积厚度较薄，区内揭页岩，沉积厚度较薄，区内揭露

5、的视厚度一般为露的视厚度一般为露的视厚度一般为露的视厚度一般为60-90 m60-90 m，最大可达最大可达最大可达最大可达147m 147m 铁岭组铁岭组铁岭组铁岭组JxtJxt：岩性主要为灰：岩性主要为灰：岩性主要为灰：岩性主要为灰质白云岩、白云岩与泥晶白云质白云岩、白云岩与泥晶白云质白云岩、白云岩与泥晶白云质白云岩、白云岩与泥晶白云岩，沉积厚度一般小于岩，沉积厚度一般小于岩，沉积厚度一般小于岩，沉积厚度一般小于400m400m 青白口系青白口系青白口系青白口系QnQn）n n下马岭组下马岭组下马岭组下马岭组QnxQnx：岩性为深灰：岩性为深灰：岩性为深灰：岩性为深灰色页岩、黑色碳质页岩夹

6、粉砂质色页岩、黑色碳质页岩夹粉砂质色页岩、黑色碳质页岩夹粉砂质色页岩、黑色碳质页岩夹粉砂质页岩，沉积厚度页岩，沉积厚度页岩，沉积厚度页岩，沉积厚度200-500m200-500m，平原地区揭露的最大视厚度达平原地区揭露的最大视厚度达平原地区揭露的最大视厚度达平原地区揭露的最大视厚度达687m 687m n n龙山组龙山组龙山组龙山组QnlQnl：岩性为页岩、：岩性为页岩、：岩性为页岩、：岩性为页岩、中粗粒石英砂岩夹砾岩与海绿石中粗粒石英砂岩夹砾岩与海绿石中粗粒石英砂岩夹砾岩与海绿石中粗粒石英砂岩夹砾岩与海绿石砂岩，沉积厚度多在砂岩，沉积厚度多在砂岩，沉积厚度多在砂岩，沉积厚度多在100m100

7、m左左左左右，区内揭露的最大视厚度达右，区内揭露的最大视厚度达右，区内揭露的最大视厚度达右，区内揭露的最大视厚度达316m316mn n景儿峪组景儿峪组景儿峪组景儿峪组QnjQnj：岩性为紫红、：岩性为紫红、：岩性为紫红、：岩性为紫红、黄绿色泥灰岩与泥晶灰岩，沉积黄绿色泥灰岩与泥晶灰岩，沉积黄绿色泥灰岩与泥晶灰岩，沉积黄绿色泥灰岩与泥晶灰岩，沉积厚度变化较大，一般小于厚度变化较大，一般小于厚度变化较大，一般小于厚度变化较大，一般小于150m150m，区内揭露的最大视厚，区内揭露的最大视厚，区内揭露的最大视厚，区内揭露的最大视厚度为度为度为度为256m256m地地 层层uu古生界古生界古生界古生

8、界 ：寒武系寒武系寒武系寒武系 昌平组昌平组昌平组昌平组1c1c：岩性为豹斑：岩性为豹斑：岩性为豹斑：岩性为豹斑状白云质灰岩与泥晶灰岩，沉状白云质灰岩与泥晶灰岩，沉状白云质灰岩与泥晶灰岩，沉状白云质灰岩与泥晶灰岩，沉积厚度一般为积厚度一般为积厚度一般为积厚度一般为60-80m60-80m 馒头组馒头组馒头组馒头组2m2m：岩性主要为：岩性主要为：岩性主要为：岩性主要为紫红色页岩与粉砂质泥岩夹泥紫红色页岩与粉砂质泥岩夹泥紫红色页岩与粉砂质泥岩夹泥紫红色页岩与粉砂质泥岩夹泥晶白云岩。沉积厚度一般为晶白云岩。沉积厚度一般为晶白云岩。沉积厚度一般为晶白云岩。沉积厚度一般为110-130m 110-13

9、0m 张夏组张夏组张夏组张夏组2z2z：岩性为灰：岩性为灰：岩性为灰：岩性为灰-黑黑黑黑色中厚色中厚色中厚色中厚-巨厚层鲕粒灰岩夹薄层巨厚层鲕粒灰岩夹薄层巨厚层鲕粒灰岩夹薄层巨厚层鲕粒灰岩夹薄层钙质粉砂岩和泥质灰岩，沉积钙质粉砂岩和泥质灰岩，沉积钙质粉砂岩和泥质灰岩，沉积钙质粉砂岩和泥质灰岩，沉积厚度为厚度为厚度为厚度为190-210m190-210m。炒米店组炒米店组炒米店组炒米店组3c3c：主要为杂：主要为杂：主要为杂：主要为杂色泥晶竹叶灰岩、泥质条带灰色泥晶竹叶灰岩、泥质条带灰色泥晶竹叶灰岩、泥质条带灰色泥晶竹叶灰岩、泥质条带灰岩夹钙质粉砂岩与页岩，沉积岩夹钙质粉砂岩与页岩，沉积岩夹钙质

10、粉砂岩与页岩，沉积岩夹钙质粉砂岩与页岩，沉积厚度约厚度约厚度约厚度约200m 200m 奥陶系奥陶系奥陶系奥陶系OO 其岩性主要为深灰色中其岩性主要为深灰色中其岩性主要为深灰色中其岩性主要为深灰色中-巨厚层巨厚层巨厚层巨厚层泥晶灰岩与粉晶白云岩夹竹叶灰泥晶灰岩与粉晶白云岩夹竹叶灰泥晶灰岩与粉晶白云岩夹竹叶灰泥晶灰岩与粉晶白云岩夹竹叶灰岩与页岩，沉积厚度约岩与页岩，沉积厚度约岩与页岩，沉积厚度约岩与页岩，沉积厚度约500-500-600m 600m 石炭系石炭系石炭系石炭系C C 只有中上石炭统，为一套灰黑只有中上石炭统，为一套灰黑只有中上石炭统，为一套灰黑只有中上石炭统，为一套灰黑色页岩与粉砂

11、岩夹煤层，其沉积色页岩与粉砂岩夹煤层，其沉积色页岩与粉砂岩夹煤层，其沉积色页岩与粉砂岩夹煤层，其沉积厚度约厚度约厚度约厚度约200m200m 二叠系二叠系二叠系二叠系P P 岩性主要为灰黄、灰绿、灰黑岩性主要为灰黄、灰绿、灰黑岩性主要为灰黄、灰绿、灰黑岩性主要为灰黄、灰绿、灰黑色粉砂岩、细砂岩、长石石英砂色粉砂岩、细砂岩、长石石英砂色粉砂岩、细砂岩、长石石英砂色粉砂岩、细砂岩、长石石英砂岩，下部夹砾岩，其沉积厚度约岩，下部夹砾岩，其沉积厚度约岩，下部夹砾岩，其沉积厚度约岩，下部夹砾岩，其沉积厚度约500m500m地地 层层uu中生界中生界中生界中生界 ：三叠系三叠系三叠系三叠系T T 岩性为粉

12、砂岩，细砂岩，岩屑岩性为粉砂岩，细砂岩，岩屑岩性为粉砂岩，细砂岩，岩屑岩性为粉砂岩，细砂岩，岩屑砂岩夹页岩砂岩夹页岩砂岩夹页岩砂岩夹页岩侏罗系侏罗系侏罗系侏罗系J J 岩性主要为安山岩、凝灰岩与岩性主要为安山岩、凝灰岩与岩性主要为安山岩、凝灰岩与岩性主要为安山岩、凝灰岩与沉积碎屑岩，揭露的最大视厚沉积碎屑岩，揭露的最大视厚沉积碎屑岩，揭露的最大视厚沉积碎屑岩，揭露的最大视厚度达度达度达度达2208m2208m 白垩系（白垩系（白垩系（白垩系（KK）只有下白垩系，岩性主要为砾只有下白垩系，岩性主要为砾只有下白垩系，岩性主要为砾只有下白垩系，岩性主要为砾岩、泥岩与岩屑砂岩，夹凝灰岩、泥岩与岩屑砂岩

13、，夹凝灰岩、泥岩与岩屑砂岩，夹凝灰岩、泥岩与岩屑砂岩，夹凝灰质砂岩，主要分布在北京迭断质砂岩，主要分布在北京迭断质砂岩，主要分布在北京迭断质砂岩，主要分布在北京迭断陷内，揭露的视厚度达陷内，揭露的视厚度达陷内，揭露的视厚度达陷内，揭露的视厚度达1755m1755muu新生界新生界新生界新生界第三系（第三系（第三系（第三系（RR）划分为上第三系（划分为上第三系（划分为上第三系（划分为上第三系（E E）与下第三）与下第三）与下第三）与下第三系（系（系（系（NN）。下第三系岩性为深灰）。下第三系岩性为深灰）。下第三系岩性为深灰）。下第三系岩性为深灰色砂页岩夹多层玄武岩，上第三色砂页岩夹多层玄武岩，上

14、第三色砂页岩夹多层玄武岩，上第三色砂页岩夹多层玄武岩，上第三系主要为棕红色泥岩、砂岩与砾系主要为棕红色泥岩、砂岩与砾系主要为棕红色泥岩、砂岩与砾系主要为棕红色泥岩、砂岩与砾岩，主要分布在北京迭断陷与大岩，主要分布在北京迭断陷与大岩，主要分布在北京迭断陷与大岩，主要分布在北京迭断陷与大厂新断陷内。北京市平原区上下厂新断陷内。北京市平原区上下厂新断陷内。北京市平原区上下厂新断陷内。北京市平原区上下第三系揭露的最大视厚度分别为第三系揭露的最大视厚度分别为第三系揭露的最大视厚度分别为第三系揭露的最大视厚度分别为1743m1743m与与与与2595m2595m 第四系（第四系（第四系（第四系（QQ）岩性

15、主要为粘性土与砂砾石层，岩性主要为粘性土与砂砾石层，岩性主要为粘性土与砂砾石层，岩性主要为粘性土与砂砾石层，区内均有分布，揭露的厚度最大区内均有分布，揭露的厚度最大区内均有分布，揭露的厚度最大区内均有分布，揭露的厚度最大达达达达1000m1000m以上以上以上以上地地 层层地质图地质构造地质构造uu北京地区大地构北京地区大地构北京地区大地构北京地区大地构造位置处于中朝造位置处于中朝造位置处于中朝造位置处于中朝准地台燕山台褶准地台燕山台褶准地台燕山台褶准地台燕山台褶带中段以及华北带中段以及华北带中段以及华北带中段以及华北断拗的西北隅。断拗的西北隅。断拗的西北隅。断拗的西北隅。燕山台褶带（1）：承

16、德迭隆断（1）；密云怀柔中隆断（2）；兴隆迭拗褶（3）；蓟县中拗褶（4）；西山迭拗褶（5）；华北断拗（2）:北京迭断陷（6）；大兴迭隆起（7）；大厂新断陷（8）；固安-武清新断陷(9)第四系河流沉积作用第四系河流沉积作用摘自倪晋仁、马蔼乃河流动力地貌学世界上大冲积平原都是由河流摆动、泥沙堆积而成。粗细不同的泥沙沉积在河流的不同部位，称之为相。相可分为沿程分异（上游粗下游细）、横向分异（弯曲性河流深槽部分粗，凸岸细；河漫滩因水浅砂细，多粘土沉积）和垂向分异（二元结构）。2水文地质条件水文地质条件 概念概念概念概念 一个地区地下水埋藏、分布、运动、以及水质和水一个地区地下水埋藏、分布、运动、以及水

17、质和水量等特征的总称。根据工作目的水文地质条件可分为区量等特征的总称。根据工作目的水文地质条件可分为区域水文地质条件、供水水文地质条件、矿区水文地质条域水文地质条件、供水水文地质条件、矿区水文地质条件等。只有正确掌握地区水文地质条件，才能合理开发件等。只有正确掌握地区水文地质条件，才能合理开发地下水资源。地下水资源。在实际工作中在实际工作中,往往需要反映某一地段在一定深度内往往需要反映某一地段在一定深度内的含水层的埋藏与分布、地下水位以及地下水的补给、的含水层的埋藏与分布、地下水位以及地下水的补给、径流、排泄情况，地下水化学类型及其垂向变化资料和径流、排泄情况，地下水化学类型及其垂向变化资料和

18、图件图件。n n地下水概念：以各种形式埋藏在地壳岩石中的水。地下水概念：以各种形式埋藏在地壳岩石中的水。a a、按其存在形式可分为、按其存在形式可分为:气态水、吸着水、气态水、吸着水、薄膜水、毛薄膜水、毛 细管细管 水、重力水和固态水等。水、重力水和固态水等。b b、按含水层埋藏特征可分为、按含水层埋藏特征可分为:包气带水、潜水和承压水。包气带水、潜水和承压水。c c、按含水层空隙特点可分为、按含水层空隙特点可分为:孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水、裂隙水和岩溶水。d d、按水质和水温的特点可分为：矿化水、高矿化水、热水等。、按水质和水温的特点可分为：矿化水、高矿化水、热水等。n n潜水：地表以

19、下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。潜水：地表以下第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。自由水面称潜水面，潜水面相对于基准面的高程称潜水位。自由水面称潜水面，潜水面相对于基准面的高程称潜水位。n n承压水：充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水。承压水：充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水。2水文地质条件水文地质条件n n含水层：地下水面以下饱水的透水层。含水层：地下水面以下饱水的透水层。n n构成含水层的条件：有储存重力水的空隙；下伏有隔水构成含水层的条件：有储存重力水的空隙；下伏有隔水层。根据含水层的岩性和单井出水量，可以编制富水性层。根据含水层的岩性和单井出

20、水量，可以编制富水性分区图，作为开采利用地下水的依据和参考。分区图，作为开采利用地下水的依据和参考。n n隔水层：重力水不能透过的土层或岩层。一般孔隙很小隔水层：重力水不能透过的土层或岩层。一般孔隙很小的粘土层、重亚粘土、以及致密岩层（如页岩、火成岩、的粘土层、重亚粘土、以及致密岩层（如页岩、火成岩、变质岩）等都是隔水层。由于隔水层的存在，使上下含变质岩）等都是隔水层。由于隔水层的存在，使上下含水层没有水力联系。水层没有水力联系。2水文地质条件水文地质条件地地形形地地貌貌山区：太行山脉、燕山山脉山区：太行山脉、燕山山脉平原：山前冲洪积扇、冲积平原平原：山前冲洪积扇、冲积平原延庆盆地：湖相沉积延

21、庆盆地：湖相沉积第四系厚度第四系厚度第四系地质结构第四系地质结构密云水库往南东向水文地质剖面门头沟往南东向水文地质剖面大石河往南东向水文地质剖面地层自冲积扇的顶部到下游，地层颗粒由粗变细，由单一层变为多层结构，富水性降低，水井单位降深的出水量减少。不同流域地质剖面不同流域地质剖面中心区域联合地质剖面中心区域联合地质剖面北京平原西部、北部和东北部三面环山，受拒马河、大清河、永定河、北运河、潮白河5大河流冲、洪积而成，第四系地层结构具有典型的冲、洪积平原特征，地质、水文地质条件复杂多变。北京市中心城区主要分布在永定河冲洪积扇。平原区地下水系统划分平原区地下水系统划分含水层结构图含水层结构图含含水水

22、层层富富水水性性第四系地下水补给、径流和排泄第四系地下水补给、径流和排泄uu补给补给补给补给大气降水入渗大气降水入渗大气降水入渗大气降水入渗河渠入渗河渠入渗河渠入渗河渠入渗灌溉水回归灌溉水回归灌溉水回归灌溉水回归山区侧向径流流入山区侧向径流流入山区侧向径流流入山区侧向径流流入基岩顶托补给基岩顶托补给基岩顶托补给基岩顶托补给uu径流径流径流径流天然状态下，由冲洪积扇天然状态下，由冲洪积扇天然状态下，由冲洪积扇天然状态下，由冲洪积扇顶部向下游径流顶部向下游径流顶部向下游径流顶部向下游径流因人为影响，形成了降落因人为影响，形成了降落因人为影响，形成了降落因人为影响，形成了降落漏斗，改变了局部的地下漏

23、斗，改变了局部的地下漏斗，改变了局部的地下漏斗，改变了局部的地下水径流方向水径流方向水径流方向水径流方向uu排泄排泄排泄排泄开采开采开采开采向下游边界的径流排泄向下游边界的径流排泄向下游边界的径流排泄向下游边界的径流排泄局部的潜水蒸发局部的潜水蒸发局部的潜水蒸发局部的潜水蒸发地下水水位及其动态变化地下水水位及其动态变化潜水位等值线及埋深分区图3、换热井、换热孔的施工工艺和成、换热井、换热孔的施工工艺和成井工艺井工艺n n施工工艺：包括钻机选择、钻头与钻具组合、循环液、防斜和事故处理等环节。n n成井工艺：包括下管（井壁管和滤水管）、填料、止水和洗井等主要工序的钻探工艺。4、抽水试验和现场换热试

24、验、抽水试验和现场换热试验n n抽水试验抽水试验：测定含水层富水性和水文地质参数的试测定含水层富水性和水文地质参数的试测定含水层富水性和水文地质参数的试测定含水层富水性和水文地质参数的试验活动。可分为：稳定流、非稳定流抽水试验；单孔、验活动。可分为：稳定流、非稳定流抽水试验；单孔、验活动。可分为：稳定流、非稳定流抽水试验；单孔、验活动。可分为：稳定流、非稳定流抽水试验；单孔、多孔、干扰抽水试验等。目的是通过在水井或钻孔中多孔、干扰抽水试验等。目的是通过在水井或钻孔中多孔、干扰抽水试验等。目的是通过在水井或钻孔中多孔、干扰抽水试验等。目的是通过在水井或钻孔中抽水，观测记录水量、水位随时间的变化，

25、利用水位抽水，观测记录水量、水位随时间的变化，利用水位抽水，观测记录水量、水位随时间的变化，利用水位抽水，观测记录水量、水位随时间的变化，利用水位与流量间的函数关系，计算含水层渗透系数和井、孔与流量间的函数关系，计算含水层渗透系数和井、孔与流量间的函数关系，计算含水层渗透系数和井、孔与流量间的函数关系，计算含水层渗透系数和井、孔的出水能力。如果有一定数量的观测孔，还可同时确的出水能力。如果有一定数量的观测孔，还可同时确的出水能力。如果有一定数量的观测孔，还可同时确的出水能力。如果有一定数量的观测孔，还可同时确定影响半径和降落漏斗的形状、岩层给水度和含水层定影响半径和降落漏斗的形状、岩层给水度和

26、含水层定影响半径和降落漏斗的形状、岩层给水度和含水层定影响半径和降落漏斗的形状、岩层给水度和含水层与地表水及各含水层间的水力联系等。与地表水及各含水层间的水力联系等。与地表水及各含水层间的水力联系等。与地表水及各含水层间的水力联系等。n n稳定流抽水试验：稳定流抽水试验：稳定流抽水试验：稳定流抽水试验：要求在一定的持续抽水时间内流量要求在一定的持续抽水时间内流量要求在一定的持续抽水时间内流量要求在一定的持续抽水时间内流量和水位同时相对稳定（即不超过一定的允许波动范围），和水位同时相对稳定（即不超过一定的允许波动范围），和水位同时相对稳定（即不超过一定的允许波动范围），和水位同时相对稳定（即不超

27、过一定的允许波动范围），一般进行一般进行一般进行一般进行1313个落程的抽水，抽水后还要对水位恢复情况个落程的抽水，抽水后还要对水位恢复情况个落程的抽水，抽水后还要对水位恢复情况个落程的抽水，抽水后还要对水位恢复情况进行观测和记录，稳定流抽水试验主要用于计算含水层的进行观测和记录，稳定流抽水试验主要用于计算含水层的进行观测和记录，稳定流抽水试验主要用于计算含水层的进行观测和记录，稳定流抽水试验主要用于计算含水层的渗透系数。渗透系数。渗透系数。渗透系数。n n非稳定流抽水试验：非稳定流抽水试验：非稳定流抽水试验：非稳定流抽水试验：在抽水钻孔中仅保持水量稳定并在抽水钻孔中仅保持水量稳定并在抽水钻孔

28、中仅保持水量稳定并在抽水钻孔中仅保持水量稳定并使水位不断变化，或仅保持水位稳定使水量不断变化的抽使水位不断变化，或仅保持水位稳定使水量不断变化的抽使水位不断变化，或仅保持水位稳定使水量不断变化的抽使水位不断变化，或仅保持水位稳定使水量不断变化的抽水试验。目的是用人工控制的方法，使钻孔周围含水层中水试验。目的是用人工控制的方法，使钻孔周围含水层中水试验。目的是用人工控制的方法，使钻孔周围含水层中水试验。目的是用人工控制的方法，使钻孔周围含水层中发生地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间的变化过发生地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间的变化过发生地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间的变化过发生

29、地下水的非稳定运动，通过测定水位随时间的变化过程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水程（或水量随时间的变化过程），来测求含水层中地下水的水文地质参数。如导水系数、压力传导系数、渗透系数、的水文地质参数。如导水系数、压力传导系数、渗透系数、的水文地质参数。如导水系数、压力传导系数、渗透系数、的水文地质参数。如导水系数、压力传导系数、渗透系数、给水度或释水系数等。给水度或释水系数等。给水度或释水系数等。给水度或释水系数等。4、抽水试验和现场换热试验、抽水试验和现场换热试验n n现场换热试

30、验：现场换热试验：现场换热试验：现场换热试验：利用地埋管换热系统采用人工冷（热）利用地埋管换热系统采用人工冷（热）利用地埋管换热系统采用人工冷（热）利用地埋管换热系统采用人工冷（热）源对测定岩土体的热传导性能的试验。（浅层地热能勘查源对测定岩土体的热传导性能的试验。（浅层地热能勘查源对测定岩土体的热传导性能的试验。（浅层地热能勘查源对测定岩土体的热传导性能的试验。（浅层地热能勘查评价技术规范送审稿）评价技术规范送审稿）评价技术规范送审稿）评价技术规范送审稿）n n原理图原理图原理图原理图4、抽水试验和现场换热试验、抽水试验和现场换热试验换热孔施工换热孔施工 4、抽水试验和现场换热试验、抽水试验

31、和现场换热试验概念：概念：n n蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资源。源。20062006年年1 1月月1 1日颁布实施的地源热泵系统日颁布实施的地源热泵系统工程技术规范（工程技术规范（GB 50366GB 50366一一20052005）n n蕴藏在地表以下一定深度（一般为蕴藏在地表以下一定深度（一般为200 m200 m）范围内）范围内的地质体中具有开发利用价值的热能。由国土的地质体中具有开发利用价值的热能。由国土资源部编写的浅层地热能勘查评价技术规范资源部编写的浅层地热能勘查评价技术规范（送审稿）（送审稿）5 浅层地热能浅层地热能地球内部

32、的温度分布地球内部的温度分布（引自（引自A.A.A.A.斯梅斯洛夫等人，斯梅斯洛夫等人，19791979）地球表层的热状态（以河北省怀来县某地地球表层的热状态（以河北省怀来县某地地球表层的热状态（以河北省怀来县某地地球表层的热状态（以河北省怀来县某地为例）为例）为例）为例）引自地热，引自地热，引自地热，引自地热，19721972年，火山温泉地热能作者年，火山温泉地热能作者年，火山温泉地热能作者年，火山温泉地热能作者稍加修改稍加修改稍加修改稍加修改引自火山温泉地热能引自火山温泉地热能 某深某深某深某深井地井地井地井地层岩层岩层岩层岩性与性与性与性与温度温度温度温度变化变化变化变化曲线曲线曲线曲线

33、1 1泥岩泥岩2 2页岩页岩3 3砂岩砂岩4 4灰岩灰岩5 5白云岩白云岩地球的散热量和生热量地球的散热量和生热量引自火山温泉地热能引自火山温泉地热能引自火山温泉地热能引自火山温泉地热能热热能能释释放方式放方式卡年卡年热热流流单单位位大地大地热热流（流（E EHFHF）2.45102.451020201.471.47火山活火山活动动能（能（E EV V）7.80107.801018180.0470.047温泉、地温泉、地热热能能(E(EWW)5.00105.001018180.0030.003地震能地震能(E(ES S)1.75101.751017170.0010.001总总 计计2.5410

34、2.541020201.521.52热热源源类别类别卡年卡年热热流流单单位位放射性衰放射性衰变变能（能（Q QR R）2.37102.371020201.421.42潮汐摩擦能（潮汐摩擦能（Q QT T）5.00105.001018180.030.03化学反化学反应应能能总总 计计2.42102.421020201.451.45浅层地热能的基本特征浅层地热能的基本特征n n浅层地热能是热能的一种形式。浅层地热能从不同分类角度可以划归为：浅层地热能是热能的一种形式。浅层地热能从不同分类角度可以划归为：可再生能源，清洁能源，非燃料能源、新能源、过程能源、低品位能源和可再生能源，清洁能源，非燃料能源

35、、新能源、过程能源、低品位能源和非商品能源。浅层地热能既是一次能源，又是二次能源。非商品能源。浅层地热能既是一次能源，又是二次能源。n n分布的不平衡性和规律性；有限性和无限性；多功能性；系统性；分散性；分布的不平衡性和规律性；有限性和无限性；多功能性；系统性；分散性；低品位性等。低品位性等。n n在不同地温区域生长不同种类的植物，孕育不同的动物种群，和阳光、空在不同地温区域生长不同种类的植物，孕育不同的动物种群，和阳光、空气、水一样，浅层地温能同样是万物生息繁衍的要素之一。气、水一样，浅层地温能同样是万物生息繁衍的要素之一。n n单位时间内单位面积的地球表面在一定深度内其能提供的热量是有一定

36、界单位时间内单位面积的地球表面在一定深度内其能提供的热量是有一定界限的，这个界限随着科学技术的发展而增加，超过这个量的部分将由其它限的，这个界限随着科学技术的发展而增加，超过这个量的部分将由其它能源转化弥补，地温不会一直降下去。制约了开发项目规模，需要引起足能源转化弥补，地温不会一直降下去。制约了开发项目规模，需要引起足够重视。够重视。n n在利用换热器提取和排泄热量的状态下，岩土体中温度的分布发生了剧烈在利用换热器提取和排泄热量的状态下，岩土体中温度的分布发生了剧烈的变化，天然状态下的的变化，天然状态下的“恒温层恒温层”已经不复存在。地埋管取热区域及其影已经不复存在。地埋管取热区域及其影响范

37、围内的岩土体的地温场成为干扰下的响范围内的岩土体的地温场成为干扰下的“人工变温层人工变温层”。浅层地热能影响因素浅层地热能影响因素地下水地源热泵系统地下水地源热泵系统：项目实施高度依赖于工程场区内水文地质条件，主要影响因素有：地下水类型，含水层的结构、连通性、渗透系数，地下水的径流、静水位、动态变化、单位涌水量等水文地质条件；水温、水质等物理化学特性。地埋管地源热泵系统：地埋管地源热泵系统：项目实施受工程场区内地质、水文地质条件影响较大，主要影响因素有：地层结构、岩土体热物性参数等地层条件；地下水含水层的分布、静水位、流速等水文地质条件；地温、水质等物理化学特性。6 地热地质条件评估地热地质条

38、件评估uu踏勘踏勘踏勘踏勘uu收集资料收集资料收集资料收集资料uu浅层地热地质调查浅层地热地质调查浅层地热地质调查浅层地热地质调查uu周围地源热泵项目调周围地源热泵项目调周围地源热泵项目调周围地源热泵项目调查查查查uu试验和测试试验和测试试验和测试试验和测试uu资料整理和报告编写资料整理和报告编写资料整理和报告编写资料整理和报告编写准备工作准备工作勘查实物工作计划勘查实物工作计划报告评审和提交报告评审和提交实物勘查工作实物勘查工作如果已有资料比较如果已有资料比较充分，可以省略这充分，可以省略这些实物工作些实物工作勘勘查查工工作作内内容容踏踏 勘勘uu了解项目的基本情况了解项目的基本情况了解项目

39、的基本情况了解项目的基本情况uu确定具体位置（确定具体位置（确定具体位置（确定具体位置（GPS-GPS-坐标）坐标）坐标）坐标）收集资料收集资料uu地形、地貌地形、地貌地形、地貌地形、地貌uu气象、水文气象、水文气象、水文气象、水文uu区域地质区域地质区域地质区域地质uu水文地质水文地质水文地质水文地质uu地热地质地热地质地热地质地热地质uu工程地质工程地质工程地质工程地质uu遥感、遥测遥感、遥测遥感、遥测遥感、遥测uu钻探钻探钻探钻探uu地球物理勘探地球物理勘探地球物理勘探地球物理勘探uu地球化学地球化学地球化学地球化学uu试验和测试试验和测试试验和测试试验和测试uu周围已有热泵工程周围已有

40、热泵工程周围已有热泵工程周围已有热泵工程uu周围正在设计、施工的周围正在设计、施工的周围正在设计、施工的周围正在设计、施工的热泵工程热泵工程热泵工程热泵工程浅层地热地质调查浅层地热地质调查uu地质调查：岩性、地质构造地质调查：岩性、地质构造地质调查：岩性、地质构造地质调查：岩性、地质构造uu水文地质调查：水井、泉水等水点的调水文地质调查：水井、泉水等水点的调水文地质调查：水井、泉水等水点的调水文地质调查：水井、泉水等水点的调查（参考水文地质测绘工作内容）查（参考水文地质测绘工作内容）查（参考水文地质测绘工作内容）查（参考水文地质测绘工作内容）uu地下水位统测地下水位统测地下水位统测地下水位统测

41、uu浅层地温测试：已有水井、钻孔不同深浅层地温测试：已有水井、钻孔不同深浅层地温测试：已有水井、钻孔不同深浅层地温测试：已有水井、钻孔不同深度的温度资料度的温度资料度的温度资料度的温度资料周围地源热泵项目调查周围地源热泵项目调查uu位置及和勘查项目区的距离位置及和勘查项目区的距离位置及和勘查项目区的距离位置及和勘查项目区的距离uu浅层地热地质条件及其和勘查项目区的相似浅层地热地质条件及其和勘查项目区的相似浅层地热地质条件及其和勘查项目区的相似浅层地热地质条件及其和勘查项目区的相似性性性性uu占地面积、建筑类型、建筑面积等占地面积、建筑类型、建筑面积等占地面积、建筑类型、建筑面积等占地面积、建筑

42、类型、建筑面积等uu热泵系统负荷热泵系统负荷热泵系统负荷热泵系统负荷uu埋管类型、数量、设计、安装情况埋管类型、数量、设计、安装情况埋管类型、数量、设计、安装情况埋管类型、数量、设计、安装情况uu热泵系统运行状况热泵系统运行状况热泵系统运行状况热泵系统运行状况uu存在问题存在问题存在问题存在问题试验和测试试验和测试uu抽水试验抽水试验抽水试验抽水试验uu地球物理测井地球物理测井地球物理测井地球物理测井uu岩石热导率和比热容测试岩石热导率和比热容测试岩石热导率和比热容测试岩石热导率和比热容测试uu埋管换热能力测试埋管换热能力测试埋管换热能力测试埋管换热能力测试uu抽水试验抽水试验抽水试验抽水试验

43、一般考虑在已有水井一般考虑在已有水井一般考虑在已有水井一般考虑在已有水井进行进行进行进行试验方法、步骤和技试验方法、步骤和技试验方法、步骤和技试验方法、步骤和技术要求参考水文地质术要求参考水文地质术要求参考水文地质术要求参考水文地质勘查规范勘查规范勘查规范勘查规范uu地球物理测井地球物理测井地球物理测井地球物理测井自然电位测井自然电位测井自然电位测井自然电位测井视电阻率测井视电阻率测井视电阻率测井视电阻率测井自然自然自然自然 测井测井测井测井温度测井温度测井温度测井温度测井声波测井声波测井声波测井声波测井试验和测试试验和测试uu岩土热导率和比热容测试岩土热导率和比热容测试岩土热导率和比热容测试

44、岩土热导率和比热容测试采取土体或岩石样品，送采取土体或岩石样品，送采取土体或岩石样品，送采取土体或岩石样品，送有资质的实验室测试有资质的实验室测试有资质的实验室测试有资质的实验室测试必要时送不同实验室测试必要时送不同实验室测试必要时送不同实验室测试必要时送不同实验室测试尽可能采取原状土样测试尽可能采取原状土样测试尽可能采取原状土样测试尽可能采取原状土样测试uu埋管换热能力测试埋管换热能力测试埋管换热能力测试埋管换热能力测试不是地质条件评估的必要不是地质条件评估的必要不是地质条件评估的必要不是地质条件评估的必要内容内容内容内容应严格控制试验条件应严格控制试验条件应严格控制试验条件应严格控制试验条

45、件应选择适当的物理、数学应选择适当的物理、数学应选择适当的物理、数学应选择适当的物理、数学模型对试验结果进行模拟，模型对试验结果进行模拟，模型对试验结果进行模拟，模型对试验结果进行模拟，比如在热对流起主导作用比如在热对流起主导作用比如在热对流起主导作用比如在热对流起主导作用时，采用单纯的热传导模时，采用单纯的热传导模时，采用单纯的热传导模时，采用单纯的热传导模型是不尽合理的型是不尽合理的型是不尽合理的型是不尽合理的试验和测试试验和测试资料整理和报告编写资料整理和报告编写uu浅层（浅层（浅层（浅层（150150米以内）地热地质条件的描述的内容米以内）地热地质条件的描述的内容米以内）地热地质条件的

46、描述的内容米以内）地热地质条件的描述的内容n n对松散层地区对松散层地区对松散层地区对松散层地区区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质构造构造构造构造第四系分布规律：岩性、厚度、结构等第四系分布规律：岩性、厚度、结构等第四系分布规律：岩性、厚度、结构等第四系分布规律：岩性、厚度、结构等含水层划分：包气带岩性和厚度，含水层类型、厚度、岩含水层划分：包气带岩性和厚度，含水层类型、厚度、岩含水层划分：包气带岩性和厚度，含水层类型、厚度、岩含

47、水层划分：包气带岩性和厚度，含水层类型、厚度、岩性、渗透性、富水性等，并应附相应平面和剖面图性、渗透性、富水性等，并应附相应平面和剖面图性、渗透性、富水性等，并应附相应平面和剖面图性、渗透性、富水性等，并应附相应平面和剖面图地下水的补给、径流和排泄及相应附图（如潜水等水位线地下水的补给、径流和排泄及相应附图（如潜水等水位线地下水的补给、径流和排泄及相应附图（如潜水等水位线地下水的补给、径流和排泄及相应附图（如潜水等水位线图、承压水等水压线图等）图、承压水等水压线图等）图、承压水等水压线图等）图、承压水等水压线图等）地下水水位动态（附图）地下水水位动态（附图）地下水水位动态（附图）地下水水位动态

48、（附图）不同深度地下水水质及地下水污染状况（实际资料）不同深度地下水水质及地下水污染状况（实际资料）不同深度地下水水质及地下水污染状况（实际资料）不同深度地下水水质及地下水污染状况（实际资料）浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等地层的热导率和比热容（可采用经验值）地层的热导率和比热容（可采用经验值）地层的热导率和比热容（可采用经验值）地层的热导率和比热容（可采用经验值）n n对基岩区（尽可能比较完整）对基岩区（尽可能比较完整）对基岩区（尽可能比较完整）对基

49、岩区（尽可能比较完整）区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质区域地质背景：所处地质构造单元，简述区域地层、地质构造构造构造构造地层分布规律：岩性、厚度、地质构造等（附地质构造图）地层分布规律：岩性、厚度、地质构造等（附地质构造图）地层分布规律：岩性、厚度、地质构造等（附地质构造图）地层分布规律：岩性、厚度、地质构造等（附地质构造图）含水岩组划分：包气带岩性和厚度，含水岩组类型、厚度、含水岩组划分：包气带岩性和厚度，含水岩组类型、厚度、含水岩组划分：包气带岩性和厚度，含水岩组类型、厚度

50、、含水岩组划分：包气带岩性和厚度，含水岩组类型、厚度、岩性、渗透性、富水性等岩性、渗透性、富水性等岩性、渗透性、富水性等岩性、渗透性、富水性等地下水的补给、径流和排泄地下水的补给、径流和排泄地下水的补给、径流和排泄地下水的补给、径流和排泄地下水水位及动态（实际资料）地下水水位及动态（实际资料）地下水水位及动态（实际资料）地下水水位及动态（实际资料）地下水水质及地下水污染状况（实际资料）地下水水质及地下水污染状况（实际资料）地下水水质及地下水污染状况（实际资料）地下水水质及地下水污染状况（实际资料）浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等浅层地温及浅层地温梯度、恒温带的深度和温度等浅层地温及