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平潭综合实验区浅层地温能开发利用适宜性研究

发布时间:2018-07-23 19:03 论文编辑:lgg 所属栏目:工程论文 关键词: 工程论文层次分析法适宜性分区

本文是一篇工程论文,工程论文论文是学术作品,因此其表述要严谨简明,重点突出,专业常识应简写或不写,做到层次分明、数据可靠、文字凝练、说明透彻、推理严谨、立论正确。

本文是一篇工程论文,工程论文论文是学术作品,因此其表述要严谨简明,重点突出,专业常识应简写或不写,做到层次分明、数据可靠、文字凝练、说明透彻、推理严谨、立论正确,避免使用文学性质的或带感情色彩的非学术性语言。论文中如出现一个非通用性的新名词、新术语或新概念,需随即解释清楚。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 前言
 
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
浅层地温能:又称浅层地热能,是指温度低于 25℃,储蓄在地下一定深度(一般为恒温带到 200m 埋深)的岩土体和地下水中,具有开发利用价值的热能[1]。地源热泵是浅层地温能的开发利用的方式主要。地源热泵是以浅层地热能为热源,通过热交换装置进行热交换[2]。平潭综合实验区地处海峡西岸经济区,也是国家重点发展的自贸区。围绕该区长远发展目标,主要发展绿色能源、电子科技、海洋生物等现代产业体系,打造城一个绿色生态型海岛。以构建绿色生态海岛城市为目标,形成低排放、高效率的经济发展方式,把平潭岛建设成为一个现代化的生态海岛城市。
 
1.1.2 研究意义
福建省为能源资源贫乏的我国东南地区经济较发达的省份,其能源多经过海外进口或从西气东输、西煤东送等工程中获取;平潭综合试验区的发展同样受能源资源的制约,能源资源供应存在一定的风险,且经济价格较高。其次传统的能源已经无法满足平潭综合实验区向生态城市发展的需求。浅层地温能作为一种新型的可再生环保能源,适应国家能源战略发展,对构建生态文明社会也具有十分重要的意义。根据上述情况开展平潭综合实验区浅层地温能开发利用适宜性研究,整理分析研究区的基础地质资料,结合当地的实际情况,野外通过现场热响应试验和抽水回灌试验,综合分析及数值模拟,为研究区地源热泵的发展提供可靠的技术保障。
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1.2 国内外研究现状
 
1.2.1 国外研究现状
国外地源热泵的发展可以大致分为四个阶段[3]:第一阶段:试探、起步阶段, 1946 年,第一台地源热泵设备在美国诞生;两年后,首个完整的地下水地源热泵系统在美国俄勒冈州波兰特市联邦大厦正式投入运行使用[3,4]。这一阶段,国外主要集中在地下换热器方面对地源热泵进行研究。第二阶段:欧洲开始兴趣对地源热泵的研究,供热方面在一些北欧国家得到很好的应用,很多的基础性理论也在这一阶段形成。1955 年由于当时能源充足、价格低廉,再加上当时的地埋管在使用寿命上有很大的局限性,导致对地源热泵的研究就此停止[5]。第三阶段:上世纪 70 年代中期由于能源危机,促使西欧各国重新开始研究地源热泵,尤其在北欧各国。1000 多台地源热泵在瑞典短短的几年内共完成;1977年在美国能源部的积极鼓励和扶持下,美国再次进行大规模的地源热泵研究。为下一步的大规模商业化推广应用做足了准备。从这时候开始人们更加关注绿色能源的开发利用,地源热泵的研究重新进入了热潮[6]。第四阶段:20 世纪 70 年代末,中东战争成为了能源危机的导火索,使人们彻底认识到传统能源的局限性以及对新兴绿色能源的向往,日益严峻的环境问题也使世界各国重新开始认识传统能源。地源热泵技术作为一项新兴的绿色可再生能源在这样的历史背景下得到了迅猛发展。到 90 年代末,欧美各国的地源热泵无论在数量还是规模上都是前所未有的,市场份额也达到了相当大的比例[6]。与此同时地源热泵技术在与相关领域的综合应用也取得了良好的成效。目前,世界各国对地源热泵的研究,以欧美为代表主要研究方向为地源热泵系统与空调系统相结合,以及如何解决在这一结合过程中出现的问题,从专业培训到资格认证形成了较健全的机构体制。
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第 2 章 研究区概况
 
2.1 自然地理概况
2.1.1 地理位置
平潭综合实验区位于福建省境内,是近年新成立的海岛自贸区。位于台湾海峡西岸,地理坐标为:北纬 25°15′—25°45′,东经 119°32′—120°10′西面海坛海峡使得该区与长乐区、福清市隔海相望,莆田市南日岛与该区南面较近,北面与白犬列岛隔海相望。具体详见交通位置图 2-1。研究区位于海峡西岸经济区最东部,北接苏、沪、浙等我国长三角经济区,南启粤、港、澳等珠三角经济区,中部连通我国江西、湖北、湖南、安徽等中部崛起经济圈,距台湾仅 68 海里,现为全国重点发展自贸区,区位优势极为明显(如下图 2-2)。研究区浅层地温能的开发利用具有较大区位优势。平潭岛平面上近似于行进中的麒麟,其头向北,两脚踩着东海,背靠海坛湾峡与东南大陆。在多种区域地质动力共同作用下,形成的地貌类型较为复杂,主要包括平原、台地和丘陵三类共 10 种地貌类型。研究区北西、北东、西南部丘陵分布区地势较高,其中北东部的君山为最高峰,高程 434.60m,中部平原、台地分布区地势较低。研究区包括岸平沙地、前沙丘和覆盖沙丘等海岸风沙地貌类型较为发育。研究区地形地貌见下图 2-3,该图来源于福建省地质测绘院完成的《数字平潭》项目。
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2.2 研究区地层分布
根据收集的福建省地质科学研究所《1:5 万三山、高山、平潭县、观音澳幅、区域地质调查报告》,研究区地层出露简单,前第四纪地层仅见前泥盆纪澳角群亲营山组(AnDq)动力变质岩、晚侏罗世南园组(J3n3)火山岩。第四纪地层主要有:第四纪残积层(Qpel)、更新世龙海组(Qplm)海积层、全新世长乐组(Qhcm)海积层及全新世长乐组(Qhceol)风积层,火山岩出露面积约为 127km2,第四系堆积层面积为 140 km2。各地层从老到新如下表 2-1。研究区域侵入岩分布较广,出露面积达 97.55km2,按侵入时间分为燕山早期、燕山中期、燕山晚期,岩性主要为花岗岩和闪长岩等。另外还有一些后期限侵入的辉长岩、辉绿岩等。本区的北部、南部的低丘多为侵入岩分布区,第四系地层的基底也多为侵入岩。研究区侵入岩的风化层普遍不厚,仅在第四系地层下局部分布较厚的残积层,研究区中的残丘及周边山地多基岩裸露。平潭区域地质概况详见下图 2-5,该图根据收集的福建省地质调查研究院《福建省平潭综合实验区水工环地质调查(1:5 万)报告》底图修编得到。
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第 3 章 浅层地温能赋存条件......11
3.1 第四纪地层结构特征........... 11
3.2 水文地质条件............. 14
3.3 岩土体热物性特征..... 16
3.4 浅层地温场特征......... 23
3.5 地层热响应特征......... 27
3.6 环境地质条件............. 30
第 4 章 浅层地温能开发利用适宜性分区 .......33
4.1 适宜性分区....... 33
4.2 地下水地源热泵适宜性分区......... 35
4.3 地埋管地源热泵适宜性分区......... 41
4.4 浅层地温能开发利用适宜性分区........... 47
第 5 章 浅层地温能资源评价......49
5.1 浅层地温能热容量计算....... 49
5.2 浅层地温能换热功率计算............. 53
5.3 浅层地温能潜力评价........... 57
 
第 5 章 浅层地温能资源评价
 
5.1 浅层地温能热容量计算
综合平潭综合试验区地质、水文地质和地温场特征,结合野外相关调查数据,本人参照《全国重点城市浅层地温能调查评价技术要求》和《浅层地热能勘查评价规范》DZ/T0225-2009 计算 100m 深度范围浅层地温能热容量和换热功率,最终对研究区进行潜力评价。平潭综合实验区地下水水位埋藏浅,包气带在工程实际应用中作用小。因此,本次只计算适宜性好区与适宜性中等区饱水带的浅层地能的热容量,这代表了平潭的浅层地温能的热容量,反应了平潭的地质、水文地质结构、岩土热物性特性的区域特点。按上述分区结果进行计算,共可分为 12 个子区,取其中 11 号子区计算作为实例分析说明。11 号子区岩性自上而下可分为细砂、淤泥质土、中粗砂、全风化花岗岩及基岩,其厚度分别为 0.7m、30.3m、0.7m、6.45m 及 61.85m,11 号子区面积 M=10020496m2,其物理参数、热物性参数统计如下表 5-1。
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结论
 
本文主要通过野外现场热响应试验和抽水回灌试验,采用层次分析法选取如下指标:回灌能力、富水性、含水层厚度、环境地质条件、结垢性、腐蚀性、矿化度和各热物性指标,对平潭综合实验区浅层地温能适宜性分区展开分析、研究,为该区浅层地温能开发利用提供科学依据。主要得到以下结论: