第十四章-地热资源开发利用-(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,/103,第十四章 地热资源的评价和开发利用,第一节 中国地热资源的分布,第二节 研究地热资源的水文地球化学方法,第三节 地热资源评价,第四节 地热资源的开发利用和保护,地球是一个巨大的能源宝库，越向地球深部，温度就越高。这种以热能为主要形式储存于地球内部的热量就是地热能。,地热能一部分来源于地球深部的高温熔融体，另一部分来源于岩石中放射性元素（,U,、,Tu,、,40,K,）的衰变。,按照形成机理与传热属性，地热能可分为四种类型：,水热型地热能，即地壳浅处,(,地下,100-4500m),暴露的热水或蒸汽地压地热能，即在某些大型含油气盆地深处,(3-6km),存蕴含着的高温高压热流体，其中含有大量甲烷气体；,干热岩地热能，由于特殊地质构造条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体蕴含的热能，需用人工注水的方法才能将其热能取出；,岩浆热能，即储存在高温,(7001200),熔融岩浆体中的巨大热能,但如何开发利用这类地热能源目前仍处于探索阶段。,通常所说的地热资源是指在我国当前的技术条件下，地壳表面以下一定深度内具备现实或潜在开发利用价值的已经勘查和待勘查的地热能、地热流体及其伴生有用组分的总和。,根据地热流体温度及开发利用目的,可将水热型地热资源分为高温,(150),、中温,(90,150),和低温,150),及中低温,(,中温,90-150,，低温,90),两类，而从热量传递的方式又可将上述地热资源分为传导型和对流型。据此，将我国地热资源分为：高温对流型地热资源、中低温对流型地热资源、中低温传导型地热资源三大类。,图,14-2,中国地热资源分布,一、高温对流型地热资源,我国高温对流型地热资源主要分布在藏南,-,川西,-,滇西地热带以及台湾地区。,从全球地热系统及地球资源分布来看，藏南,-,川西,-,滇西地热带,(,或称,“,喜马拉雅地热带,”,),实际上是地中海地热带的东延部分，是喜马拉雅造山运动的产物。,图,14-3,西藏羊八井热田的概念模型,在西藏南部，地表共有,600,多处高温地热显示，包括间歇喷泉、沸泉、喷气孔、冒汽地面、水热爆炸等，目前确定的西藏境内高温地热系统有,129,个。,四川西部有,38,个热储温度超过,150,的水热活动区，其中,34,个分布于甘孜藏族自治州，,4,个分布于凉山彝族自治州。,滇西地区有,88,个水热活动区初步可定为高温地热系统。,图,14-4,西藏的地热显示,研究表明，藏南,-,川西,-,滇西地热带总的发电潜力为,5817.60MW,。其中西藏为,3040.04MW,，占整个地热带的,52,。西藏羊八井地热电站目前总的装机容量为,5.18MW,，只占西藏地热资源发电潜力的,1/121,。,台湾地热上属全球,“,环太平洋地热带,”,，即火山学上的,“,环太平洋火环,”,的一部分，高温地热资源丰富。台湾高温地热资源主要分布在大屯现代火山区和中央山脉变质岩带。,大屯火山群有,13,处温泉区；中央山脉及其周边地区有,83,处，其中变质岩区共有温泉,70,处，而其周边的沉积岩温泉区共计,13,处。另外在绿岛与龟山岛也各有,1,处温泉区。,目前台湾已在中央山脉地区的清水和土场建造了两座地热发电厂。,二、中低温对流型地热资源,我国中低温对流型地热资源主要分布在我国东南沿海地区，包括广东、海南、广西以及江西、湖南和浙江，胶辽山地和汾渭地堑边缘。这些都是新构造活动强烈的地区，活动断裂发育。,图,14-4,中低温对流型地热系统概念模型,我国中低温对流型地热资源分布有如下特点：,其一是没有特殊的附加热源，主要靠正常或略微偏高的区域大地热流供热和维持，这是与高温地热系统的主要区别。,其二是这类地热系统必须要有足够的水量和一定的循环深度，这样水在经由断层破碎带或裂隙发育带入渗时才能从围岩中汲取热量成为中低温热水。一般情况下，地热背景越高，下渗（或循环）深度越大，地下热水温度亦越高。,其三是这类地热系统多出现在断裂破碎带或两组不同方向的断裂的交汇部位，岩体本身的渗透性能很差，主要靠裂隙和破碎带导水，在地形高差和相应的水力压差下形成受迫对流，构成地下热水环流系统。,三、中低温传导性地热资源,我国中低温传导型地热资源是一类能源潜力巨大的地热资源主要埋藏在华北、松辽、苏北、四川、鄂尔多斯等大中型沉积盆地之中。,据估算，我国,10,个主要沉积盆地的可采资源量可达到,18.54,亿吨标准煤的量级。目前北京、天津、西安等大中城市及广大农村开发利用的就是这类地热资源。,图,14-6,天津地区地温场分布图,中低温传导型热水的赋存，受区域地质构造、地层组合及水文地质条件等因素控制。传导型中低温储热构造的地质要素可概括为：远离补给区，具有深循环径流特征的地下水系统；导热性和导水性均相对较差，连续性较好和一定空间发育范围的盖层；下伏热导率相对较高的地质体或沉积基底。地下水在含水构造中运动，并在运移过程中不断升温且能得以有效保持。,地下热水的运动规律总体符合地下水运动的基本规律，但热能的传输、聚集则遵循热力学定律。,图,14-7,中低温传导性地热系统概念模型,第二节 研究地热资源的水文地球化学方法,地热地球化学研究是以地热水中各种常量和微量元素及其同位素化合物（液态和气态）化学成分的分析测试为基础的。地热地球化学分析测试的必测的基本项目包括：,pH,，,Na,+,，,K,+,，,Ca,2+,，,Mg,2+,，,Cl,-,，,SO,4,2-,，,HCO,3,-,，,Si0,2,，,D,和,18,O,；选测项目包括：,Li,+,，,Rb,，,Cs,，,B,，,3,H,和硫化物中的,18,O,，对有气体逸出者还应包括：,CO,2,，,H,2,SH,2,，,He,，,Ar,，,O,2,，,N,2,，,CH,4,以及,C0,2,中的,13,C,和,H,2,S,中的,34,S,。,以上各类项目按照性质可划归两类，并分别有不同的用途：一类在地热水上涌至采样点的过程中基本保持不变，可以用作标记物或示踪剂；另一类对于地热系统内部发生的作用，如温度变化、水,-,岩反应、蒸气分离、混合作用等的影响十分敏感,这种特性使它们适合于充当这些作用过程的指示剂。,地热地球化学方法可用来研究以下几个问题：划分地热系统的成因类型、确定补给源、估算热储温度、计算地热水年龄、研究地热水与其它天然水之间的相互关系、研究与地热水成份的形成与演化有关的水热化学作用等另外，将地热地球化学方法和地质、水文地质、现代数学方法相结合可以建立地热系统的热储概念模型和数学模型。,地下水的基本化学类型在热水中均可见到。不同的是，地热水由于温度比较高，与围岩反应强烈些，因而溶解的化学物质总量较大，成分也比普通地下水复杂。地热水的化学成分影响着地热水利用方式与类型，如地热水的腐蚀性、结构性，医疗矿泉价值等。,地热水常见离子有,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Cl,-,、,SO,4,2-,、,HCO,3,-,、,Si0,2,，另外还有,H,+,、溶解氧、,NH,+,等。其中的,Cl,-,、,SO,4,2-,、,H,+,、,NH,+,、溶解氧等都对管材等地热开发设备有腐蚀作用，尤其是以,Cl,-,的腐蚀性为最强，在开发前需对地热水的腐蚀性进行评价，采取必要的防腐措施。,地热水的矿化度一般较高,当地热水从热储层向地面运移或在管道输送过程中，由于温度和压力的变化，其中溶解的某些固体物质析出并沉积在井管或管线上而发生结垢现象，在地热水利用过程中最普遍存在的是碳酸钙垢。因此可以说地热水中碳酸钙的溶解平衡决定着其结垢倾向，由碳酸钙的饱和状态可以粗略预测其在地热水中的结垢趋势。,地热水溶解有某些对人体有益的化学成分，有一定的矿泉医疗价值，如,H,2,S,、,CO,2,能刺激皮肤引起反射性治疗作用，引起皮肤毛细血管扩张，加速血液循环，改善心脏的血液供应而使血压下降。,西安华清池、北京小汤山、黑龙江五大连池、庐山等都是全国闻名的温泉，有着长久的温泉文化，在现在城市经济文化发展中仍起着重要作用。,二、地热水的稳定同位素,世界上有代表性的地热系统中地热水氢氧同位素组成特征级相应的大气降水的同位素组成。地热水的氘（,D,）值接近大气降水表明它的大气起源特征，而地热水中的氧,-18,（,18,O,）较高则是热水在较高温度下与围岩发生同位素交换的结果。,大气降水渗入地下后，有多个作用过程影响着其同位素组成。对它进行分析，可以有效地解决地热水的起源与补给源，确定热储温度范围，研究混合作用等。,（一）确定地热水成因与热储温度范围,绝大部分地热系统中的地热水来自于大气降水，因此在研究一个地区的地热水起源时，首先要探讨其与大气降水的关系。可以通过地热水同位素组成在,D,18,O,图上的位置，特别与大气降水线的关系来判断。,一般来说，高温热储中地热水的,18,O,值较大，即存在,“,氧漂移,”,现象。这是由于高温下地热水与岩石发生同位素交换所致，而且温度越高，地热水从岩石中获得的,18,O,越多，氧漂移现象越明显。可据此初步判断热储温度的范围。,（二）确定地热水的补给高度,大气降水的氘和氧,-18,值随地形高程增加而降低，称之为高程效应。借助研究区内大气降水的高程效应可以推测地下水补给区的位置和高度。,为避免,“,氧飘移,”,的影响，常用,D,来估算地下水补给区的高程。地热水补给区的海拔高度可用下式加以确定：,式中,:H,为同位素补给高度（补给区标高），,m,；,h,为取样点标高，,m,；,S,为地下水的,D,值，,；,P,为大气降水中的,D,值，,；,K,为同位素高度梯度，相当于海拔高度每变化,100 m,时的,D,值变化量，,D,高度梯度约为,-2.5,100m,-2.0,100m,。,计算出补给高程后，结合研究区的地质条件和地质构造就可判断地热田的补给区范围。,（三）计算不同补给源之间的混合比例,假设地热水是由两个不同补给水源的水混合而成。若已知两补给源的同位素组成，按照质量守恒原理可计算两补给源各自所占的份额，其计算公式为：,式中的,D,混合、,D1,、,D2,分别为地热水和两个补给源的,D,值，,。,用同位素法确定各种来源水的混合比例时，必须具备下列条件：,参加混合的两种以上的水中,D,或,18,O,含量必须存在明显差异；,同位素含量必须在时间上保持稳定；,水的同位素成分不因同含水层岩石相互作用而发生改变。,三、地热流体的放射性同位素,利用地热水中溶解的,3,H,和,14,C,，,36,Cl,、,81,Kr,等放射性同位素可以测定热水的年龄，计算公式如下：,式中：,t,为地热水的年龄，,a,；,T1/2,为放射性同位素的半衰期，,14,C,为,5730,40a,，,3,H,为,12.26a,；,A0,为放射性同位素的初始浓度，,%,；,At,为放射性元素,t,时刻的浓度或实测的浓度，,%,。,从定义来看，由于弥散、混合、源汇等多个因素的影响，,At,的值是多个因素影响后的结果。因此，应用放射性同位素计算地热水年龄时要注意适用条件，通常只有能概化为无混合的活塞流（,“,活塞模型,”,）或沉积层中的封存水计算出的年龄才有意义。,对于均值含水层，若能同时判断两个点上的年龄值，则可以计算两点间地热水运移的速度。,活塞流：又称平推流，理想置换流，理想排挤流或栓式流等，是理想流动的一种。,特征是在流动方向上，即轴向不存在混合，而在径向则达到完全混合，因而在垂直于流动方向的横截面上，其流速均一，浓度均一。,四、地球化学温标,热储温度是划分地热系统的成因类型和评价地热资源潜力所不可缺少的重要参数。而地球化学温标则是提供这一参数经济而有效的手段，特别是在勘探初期无法直接取得温度参数时。,地球化学温标的原理是：在一定温度下，经过漫长时间后，地热流体与围岩矿物的化学反应将达到平衡，在随后即使热储温度降低，这个化学平衡也不会被马上破坏，而是维持一段时间。因此可用化学成份来确定热储温度。,目前，不同作者提出的温标方法已有,20,多种。已有的温标法可分为两大类：一类是,SiO2,温标，另一类是阳离子温标。,由于所依据的原理及实际资料均不相同，故应用条件各异。因此，应在了解各类温标方法应用条件的前提下，针对当地热储层的埋藏分布特征，选择合适的温标方法进行研究。,二氧化硅温标是根据实验室不同温度时,SiO,2,矿物溶解度建立起来的经验公式。适用范围比较宽，精度较高，是用得最早和最普遍的方法。,一般来说，,SiO,2,温标的应用条件是：,适用于近代火山活动地区的地下热流系统；,适用于阳离子含量低且,pH8,的地下热流系统；,应用最佳温度区间是,150-225,。当水沸腾时，水中,SiO,2,随蒸汽闪蒸而浓度增大，应采用,“,最大蒸汽损失的石英温标,”,公式；,对于取样之前可能发生,SiO,2,聚合和沉淀作用，应试算非晶质,SiO,2,温度，若有勘查钻孔时应同采样时的实测温度进行对比，以验证是否发生了这种聚合或沉淀；,取样后随温度降低，在样品运输和保存期间亦可能发生,SiO,2,聚合作用，当水中,SiO,2,浓度大于,115 mg/L,时，取样时需做稀释处理；,除石英外，还应注意其他硅酸盐对水中,SiO,2,的控制；,当,pH,值大于,8.5,时，应先进行水中,H,4,SO,4,形式的,SiO,2,含量计算；,温标公式不适用于已稀释的热水；,温标公式不适用于,pH,值远小于,7,的酸性水。,阳离子温标是利用热水中阳离子比值与温度之间关系建立起来的经验近似方法，主要有,K-Na,、,K,Mg,地热温标等。,K-Na,地热温标不适用于,pH,远小于,7,的酸性、富钙热水（如出现钙华）及发生了混合的热水。,K,Mg,地热温标适用于热储层埋藏不太深尤其是中低温地下热流系统。,第三节 地热资源评价,地热资源的评价包括地热资源,/,储量计算、地热流体质量评价和地热资源开发利用评价三部分。,一、地热资源,/,储量评价,（一）基本概念,1,、热储：埋藏于地下、具有足够有效空隙率和渗透性的地层、岩体或构造带，其中储存有一定的地热流体可供直接开发利用。,2,、地热田：经过调查、勘查或研究，证实赋存有一定质量和数量可供经济开发利用地热资源的地热区。,3,、地热系统：构成相对独立的热能储存、运移、转换的系统。,4,、地温梯度（地热增温率）：地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率，单位为,/100m,。,5,、地热异常区：地表热流量显著高于地球热流平均值的地区。（实际工作中，常将地温梯度大于,3/100m,的区域称为地热异常区）,6,、热储工程：涉及热储性质的工程数据和为取得这些数据需要进行的测试和研究，包括地热井井试、动态拟合和热储模型及回灌等。,7,、热储概念模型：对地热田包括热储、盖层、热源和热传递、流体运动等要素的几何和物理形态的简化描述。,8,、热储模型：在充分掌握热田机制和开采生产的全系列工程测试数据的基础上，依靠类比、统计、解析等数值模型，随时拟合热储生产和条件现状，为地热资源规划、利用、管理和保护等服务。,9,、地热储量：在当前经济技术可行的勘查深度内，经过勘查工作在一定程度上查明贮存于热储岩石及其空隙中的地热流体所赋存的地热资源量。相对于地热资源勘查的四个阶段（调查、普查、详查和开采），地热资源储量可分为探明的、控制的和推断的三类。,10,、可开采量：经可行性勘查或经开采验证的在当前开采经济技术条件下能够从热储中开采出来的那部分量，即基础储量的一部分。通常是指在热田勘查、开采和监测的基础上，考虑到可持续开发，经拟合计算允许每年合理开采的地热流体量。,11,、比热容：单位体积的物质温度升高（或降低）,1,时所吸收（或放出）的热量。,（二）地热资源储量计算,地热资源储量计算的重点是地热流体的可开采量（包括可利用的热能量）。计算方法主要有地表热流量法、热储法、此拟法、统计分析法、解析法和数值法，方法的选择主要决定于地热资源的勘查阶段。,1,地表热流量法,根据地热田地表散发的热量而估算地热资源量的方法。地热田向外散发的热量包括通过岩石传导散发到空气中的热量和通过温泉、热泉和喷气孔等散发的热量。,这种方法仅能对地热资源进行很粗略的估，一般只在勘查程度低、无法用热储法计算地热资源的情况下使用。,2,热储法,热储法的计算公式如下：,利用热储法计算地热资源储量时，岩石的热物理参数（比热容、密度等）如果没有实测值，可以参考经验数据，而热储体积和温度的确定最为重要。,对于传导型地热系统而言，热储体积和地温梯度的计算比较简单，而对流型地热系统由于在热储的不同深度都存在热水与冷水的混合作用，不仅热异常的面积随深度变化，而且地温梯度在随深度变化的同时在水平方向的变化也是不可忽略的。,3,比拟法,比拟法又称类比法，即利用已知地热田的地热资源量推算地热地质条件相似的地热田的地热资源量，或者用同一地热田内已知地热资源量的部分推算其他部分的地热资源量。,类比必须是在地热的储藏、分布条件相似的两者之间进行，否则类比的结果与实际情况可能会存在很大差异。,4,统计分析法,在地热田经历一定时间开采且存在相应的监测资料时，可以建立适当的统计模型来预测地热田对开采的反映。建立统计模型要对监测资料进行深入分析，选择适当的统计变量。,使用的统计学方法可以是相关分析、回归分析、时间序列分析等可以采用简单的统计模型，也可以采用复杂的多元统计方法。,最为常用的是压力和开采量之间的相关分析、压力降低和开采量的相关分析。当所建立的模型具有较高的相关系数时方可用于地热田的预测。预测的时限应考虑建立模型时采用实际监测资料的时段长度，不可使预测时间长度超过实际监测资料的时段长度。,5,解析模型法,在勘查程度比较低、可用资料比较少时，可以采用解析法计算地热井或地热田的可开采量。,当热储可以概化为均质、各向同性、等厚、各处初始压力相等的无限（或存在直线边界）的承压含水层时，可以采用,“,地下水动力学,”,中的非稳定流泰斯公式计算单井的开采量、水位（压力）随开采时间的变化，从而对单井的地热资源进行计算和评价。,当地热田中有多个地热井时，可以采用叠加原理计算在给定压力允许下降值下地热水的可开采量。,6,数值模型法,在地热田的勘查程度比较高且具有一定时期的开采历史、具有比较齐全的监测资料时，应建立地热田的数值模拟模型，用以计算评价地热储量。,数值模型的求解方法主要包括有限差分法、有限单元法和边界元法等，有关原理和计算步骤可参考相关教材。,（三）地热资源储量评价,利用上述方法进行地热资源储量计算后，可按照表,14-3,和表,14-4,评价地热田的开采规模和开发利用途径。,二、地热流体质量评价,地热流体质量，主要是指地热流体的物理性质、化学成分、微生物指标及其能量品位。,地热流体质量评价，应与地热资源储量计算和评价同步进行，以提供地热资源的质量品位，作为地热资源开发的基础和依据。,（一）按用途划分的地热流体质量评价,1,、医疗热矿水评价,应根据热矿水的化学成分判断其是否具有医疗价值，或是否达到命名浓度以及类型等。具体评价标准见表,14-5,，医疗矿泉的分类见表,14-6,。,2,、饮用天然矿泉水评价,作为饮用天然矿泉水开发的低温地热水，其水质标准应根据,饮用天然矿泉水,(GB 8537-2008),进行评价。,3,、生活饮用水质评价,有的地热区只产地热水而没有凉水，为解决当地人、畜饮水问题，应根据,生活饮用水卫生标准,(GB 5749-2006),并结合当地实际情况做水质评价。,4农业灌溉用水水质评价,低温地热水可用做农业灌溉水，由于地热水中通常含有较高浓度的氯化物和氟、硼等，其是否适用于农业灌溉，需对照,农田灌溉水质标准,(GB 5084-2005),进行评价。,5,、渔业用水水质评价,低温地热水亦可适用于鱼类的养育越冬及孵化等，并可适用于高密度工厂化养殖罗非鱼等喜温热带鱼种，其水质标准应按照,渔业水质标准,(GB 11607-89),进行水质评价。,6,、工业用水水质评价,根据热流体质量特性、结合不同工业对水质要求、依据相关技术标准做出水质评价。,7,、有用矿物组分评价,对于高浓度地热流体，可以从中提取锂、碘、溴、硼等成分还可生产食盐、芒硝等，是否达到工业利用价值可参照表,14-7,予以评价。,（二）地热水腐蚀性和结垢趋势评价,由于地热水温度较高且含有多种化学组分，往往对地热水开发和输送设备造成严重腐饨性破坏和发生结垢现象，从而影响设备的效率和寿命，因此应开展地热流体腐蚀性和结垢趋势评价。,1,、地热流体腐蚀性评价,地热流体中的腐蚀成分主要有：,Cl,，,SO,4,2-,、,NH,3,、,H,+,、,H,2,S,、,C0,2,、溶解氧、悬污物含量等。其中，以氯离子的腐蚀性最强，其他成分的腐蚀性相对较弱且容易防治。,根据国内外经验，氯离子含量小于,200 mg/L,时地热水不具有腐蚀性，反之则有腐蚀性。除经验方法外，氯离子的腐蚀性常用拉申指数,(LARSON),进行判断。,LI,计算式如下：,当,LI0.5,时，为无腐蚀性的地热水；,当,0.5LI3.0,时，为轻微腐蚀性地热水；,当,3.0LI10.0,时，为强腐蚀性地热水。,2,、结垢趋势评价,当地热流体从热储层向地面运移，或在管道输送过程中由于温度和压力变化其中溶解的某些固体物质超过饱和度时即析出并沉积在井管或管线上，生成结垢。地热水水垢按其主要化学成分可分为碳酸钙垢、硫酸钙垢、硅酸盐垢和氧化铁垢等，在地热水利用过程中最普遍存在的是碳酸钙垢。,可以利用地热水中碳酸钙的溶解平衡判断其结垢趋势。由碳酸钙的饱和状态粗略预测其在地热流体中的结垢趋势，如果地热流体中的碳酸钙处于不饱和状态，那么该地热流体不会发生结垢现象；如果处于过饱和状态，那么该地热流体具有结垢趋势。大量实践表明，碳酸钙处于过饱和状态并不意味着结垢一定发生，尤其是在溶解度曲线附近时。,碳酸钙结垢趋势亦可用拉申指数评价，计算式与腐蚀性拉申指数计算式相同，其氯化物浓度、硫酸盐浓度和总碱度均以等当量,CaCO,3,(mg/L),表示。,当,LI0.5,时，不结垢。,第四节 地热资源的开发利用和保护,一、开发利用方式,地热水的温度不同，利用的范围和方式也不同。按温度高低，地热能的利用方式可分为地热发电和直接利用两大类。,地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带，变温带之下的一定深度为恒温带，地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同，水温范围,10,22,。恒温带向下，地下水温随深度增加而升高，升高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。,地表以下,5-10,米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化,常年维持在,15-17,。,（一）地热发电,我国大规模开发利用地热资源用于发电始于,20,世纪,70,年代初期，先后在河北后郝窑、广东邓屋、湖南灰汤、江西温汤、广西象州、山东招远、辽宁熊岳等地建地热试验电站。,西藏羊八井地热电站，目前装机容量,25.18MW,，实际发电稳定在,15.0MW,左右，开发利用地热水温度,130-170,，开采地热水总量为,10.95,万,m3,/d,主要为拉萨市提供电力资源。,（二）地热供暖,用于供暖的地热水温度一般在,60,以上，也有采用,50,60,的，有直接供暖和间接供暖两种方式：直接供暖是将地热水直接送入供热系统，其对地热水的水质要求高，不得对供暖管道系统产生腐蚀和结垢，一般适用于矿化度较低的地热水；间接供暖是使地热水通过热交换器将热转换给供热系统进行供暖。开采具有腐蚀性和易产生结垢的地热水供暖，一般采用间接供暖方式。,（三）医疗洗浴,用于医疗洗浴的地热水对水温和水质均有要求，一般来说适于医疗洗浴的地热水温度是,40-60,（人体洗浴感觉舒适的热水温度在,42,左右），而水质需满足医疗热矿水水质标准的要求。,据统计，用于医疗保健的地热田在全国已有,126,处，遍及全国,20,多个省、自治区和直辖市。,（四）水产养殖,温度在,30-45,，符合,渔业水质标准,的低矿化的地热水，可用于水产养殖。,我国利用地热水进行水产养殖始于,70,年代，北京、天津、福建等地起步较早，现已遍及,20,多个省、自治区和直辖市的,47,个地热田，养殖场地,200,多处，鱼池面积近,200,万,m,2,，主要养殖罗非鱼、鲤鱼、草鱼、鳗鱼、甲鱼、青虾、牛蛙等。,（五）矿泉水生产,不少低温地热水，因其来源于深部未受人为污染，并含有一些有益于人体健康的微量元素，可作为饮用天然矿泉水开发利用。我国近年来开发的一些饮用天然矿泉水中，就有相当一部分是低温地热水。,据统计全国利用地热水生产或准备生产饮用天然矿泉水的有近,40,处，主要是北京、河南、河北、安徽、广东、广西、重庆、贵州、云南、陕西、青海等省（自治区、直辖市），以利用矿化度,0.6 g/L,以下、温度,50,以下的地热水为主。,（六）农业利用,一是利用地热建立温室，种植名贵花卉、蔬菜等作物；二是用于农田灌溉或给土壤加温。前者利用地热水温度在,30-75,之间，后者利用地热水温度一般在,40,以下。用于农田灌溉的地热水水质应满足农田灌溉用水水质标准。,目前，我国建有地热温室面积,600,多万,m,2,，分布在,13,个省市自治区内，其中河北,300,万,m,2,，北京,79,万,m,2,，天津,9,万,m,2,。,二、可持续开发,地热资源可通过地下水系统的循环进行补给，具有一定的恢复性、可再生性。同时，地热田开发过程中，若不加限制，过量开采，地热田中的热能量和质量将会在一段时间过后失去平衡而逐渐衰竭。为避免超采地热资源产生的不良后果，保证地热资源的可持续利用，要适时进行地热资源开采潜力评价，科学地制定地热资源可持续开发利用规划和管理的策略与措施，使地热资源利用最优化。,（一）地热梯级利用技术,地热水资源是具有多种用途的自然资源，既可应用其蕴藏的能源，又可利用其水资源，因此开发地热资源要重视实行梯级开发，综合利用。,北京小汤山对水温,44,的地热水按照下述模式开发：地热水抽出后，经除砂进入热交换器，首先采暖，采暖回水经管道泵循环进热交换器循环使用，地热水失热后，部分分配给养鱼池、花房等进行二次供暖；部分经处理后送至生活区供应各生活用热水点，使低温热水资源得了充分的利用。,（二）降低地热水利用后的排放温度,这是减少热资源浪费，提高地热资源利用率的重要途径。,目前天津市现有的热水排放温度高达,45,，资源的利用率仅为,56,，在河东区应用地板辐射采暖技术就可将尾水温度降到,30,以下，在塘沽区引进热泵技术之后，尾水温度可以降至,25,，地热资源的利用率大约可以提高到,84,，总热能量可增加,50,。,（三）建立地热田开采动态的监测系统,热田开采过程的监测包括地热井产量、温度、压力和水质的长期观测，及时掌握地热流体的开采动态，特别是压力下降漏斗的形成与变化。对于热水排泄区土壤中的微量元素、放射性元素和气体成分进行定期采样分析。,（四）建立尾水回灌系统,回灌是维持热储压力和热储中能量质量守恒的必要手段之一，能够有效减缓热储层水位下降速度，同时避免地热尾水排放对环境造成的污染。采灌结合、尾水回灌是减少地热流体的能量消耗，提高地热能的利用率，实现地热资源可持续开发利用的关键。,目前许多地方都在进行回灌试验，天津等地区已经积累了不少的经验。回灌的一般模式有同层对井回灌、异层对井回灌（开采地层回灌非常困难时）和同层两采一灌。回灌的方式有自然回灌和加压回灌。,五）完善政策制度措施和经济措施,要制订指导性政策使地热资源开发利用法规更加科学、客观、可行；,要制订地热行业标准和地热从业单位与人员资格认证制度，使地热行业管理与资源开发走规范化、专业化的道路；,制定一系列切实可行的具体调控政策和合理的矿产资源补偿费征收标准。,课程结束！,考试时间,第,20,周星期五（,2013,年,1,月,11,日）,晚,7:00-9:00,？,复习参考题,一、名词解释（,30,分）,补给量、水文地质勘查、多孔抽水试验、地下水动态、给水度、成垢作用、相关分析法、岩浆矿床、矿坑正常涌水量、地面沉降,允许开采量、溶解性总固体、渗水试验、均衡区、弹性释水系数、起泡作用、地下水资源管理、气水热液矿床、天窗、矿坑最大涌水量,二、填空（,20,分）,与地球上的其它资源相比较，地下水资源具有，包括,、,、,和,等特点。,按目的、任务和勘查方法及精度要求等，水文地质勘查可分为以下三种类型：,、专门性水文地质勘查、,。,水文地质化探中，表示地下水水化学组分检测结果的图示法又可分为圆形图示法、,、多边形图示法和,。,地下水质量评价一般分为单项组分评价和,两种。,地下水对混凝土的破坏是通过,、结晶性侵蚀及,作用进行的。,是地下水资源评价的基本方法，理论基础是质量守恒原理。,将划归公司或矿务局开采的矿体称,，公司或矿务局下设一个或几个矿山，划归一个矿山企业开采的矿体称,。在一个矿山中划归一个矿井,(,坑口,),开采的矿体则称,。,矿床开采一般采用,或,两种方式。,补给量按开采前后形成的条件不同可分为天然补给量和,。,在水文地质勘查中，应编制的图件主要有三种：,、,、示意图件。,根据地下水（主要是浅层地下水）的补给、排泄条件及地下水动态特征的不同，灌溉区潜水可分为以下几类：渗入,蒸发型，渗入,径流型，渗入,蒸发、径流型和,。,饮用水标准中规定水的总矿化度不应超过,g/L,。,锅垢中包括硬质的垢石（,）及软质的垢泥（,）两部分。,解析法中常用的有两种方法：井群干扰法和,。,对倾斜的矿体,(,层,),，多沿倾斜按一定标高分成若干个平行于走向的长条，称其为,。在水平矿层中一般都先在井田中部开掘主要运输平巷，然后在其两侧将井田划分成若干个,。每个采区沿倾斜亦应布置几个开采工作面，称为,。,矿床顶板的类型以煤矿床最为复杂，依据生产经验顶板可分为：伪顶、,和,。,三、简答题（共,35,分）,地下水开采补给增量是开采前不存在，因开采地下水产生水动力条件改变而进入含水系统的水量。试说明地下水开采补给增量的来源组成。,试说明水文地质测绘的主要任务。,试说明水文地质钻探的基本任务。,试说明用解析法进行地下水资源量评价的步骤。,充填法是回采时对地压的处理方法之一，试说明其优点及适用条件。,试说明水文地质勘查工作的程序。,试说明影响水文地质物探方法的自然与人为因素有哪些。,相对于各种地表水体，地下水污染有其独特的特征。试说明地下水污染的特点。,虽然矿坑涌水量预测的原理方法与供水水资源评价类同，但其预测条件、预测要求与思路各有不同，试说明其主要表现。,四、论述题（共,15,分）,对大中型集中供水水源地选择取水地段的具体位置而言，水源地位置选择得正确与否，不仅关系到水源地建设的投资，而且关系到是否能保证水源地长期经济、安全地运转和避免产生各种不良的环境地质作用。试论述在选择集中式水源地的位置时，一般应考虑的技术和经济条件。,岩溶塌陷的成因极复杂，但主要发生在抽、排水过程中。试说明抽、排水对岩溶塌陷影响的几个方面及预测方法。,