地質環境監測系統在淺層地熱能的應用

費中良

（安徽地質礦產勘查局325地質隊安徽淮北235037）

地質環境監測系統在淺層地熱能的應用

費中良

（安徽地質礦產勘查局325地質隊安徽淮北235037）

本文針對淮北地區淺層地熱能項目的調查與評價，闡述了淺層地熱能地質環境監測系統的應用，這項工作不僅關系到項目本身的完整性也真實的體現了可再生資源的數據建設對于可再生資源的開發的可持續和重要性。

地熱能監測系統應用

0　引言

隨著我國經濟持續快速發展及人口的不斷增加，能源消耗越來越大，能源供給越來越緊張。其節約能源及保護環境的壓力越來越大，并已成為國家戰略需求。淺層地熱能是一種新型的優質環保能源，具有可再生、儲量大、清潔環保等優點。

1　項目概況

為合理開發利用安徽省淺層地熱能資源，安徽省國土資源廳、安徽省財政廳下達安徽省淺層地熱能調查與評價項目任務書（皖國土資[2009]295號文）,立項開展安徽省淺層地熱能調查與評價工作。簽訂了安徽省公益性地質工作項目委托合同（編號：公益項目合同2009-11），項目起止時間為2009年11月～2011年5月(后續作)。根據安徽省淺層地熱能調查評價總項目的統一部署，淮北市工作區淺層地熱能調查與評價是該項目子項目之一。

淮北市淺層地熱能調查與評價的工作區范圍包括相山、烈山、杜集三區的建成區、濉溪縣城和周邊因城市發展需要實施控制范圍，。地理坐標：116°37ˊ18″～116°58ˊ25″、北緯33°52ˊ52″～34°06 ˊ29″。工作區（規劃區）面積約420km2。

2　淺層地熱能賦存條件

工作區地層屬華北地層大區晉冀魯豫地層區淮河地層分區淮北地層小區。根據區內鉆孔和區域資料，本區北東—西南大部均被第四系松散層覆蓋，僅東南及北部基巖出露。

依據全省淺層地熱能賦存的地質條件及其開發利用特點，總項目將150m以淺地層巖性主要按不同地質時代及其固結程度進行了分類，即將第四系、新近系劃分為松散巖類地層，古近系、白堊系劃為半固結巖類地層，除松散巖類、半固結巖類之外的為固結巖類巖石。

根據地下水的賦存條件及含水介質的空隙類型，本區地下水類型分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水及碎屑巖類裂隙水三類。

地溫在地層中的變化就是巖土體熱導率的效應，恒溫帶以下地層主要受地球內部熱能控制。根據地溫場溫度隨深度的變化，將200m以淺自上而下劃分為變溫帶、恒溫帶和增溫帶。

3　淺層地熱能資源開發利用

淺層地熱能資源分別賦存于巖土體、地下水及地表水中，針對不同的賦存條件借助地源熱泵系統采取不同的開發利用方式。分為地源型（地埋管）、地下水源型和地表水源型三種開發利用方式。

4　開發利用適宜性分區及資源評價

淺層地熱能開發利用適宜性分區是調查評價工作的基本任務，貫穿于整個工作的全過程；其目的是為勘查評價方法和開發利用方式的選擇、資源評價以及能源建設規劃的編制提供技術依據。

5　地質環境監測系統建設

5.1地質環境監測布置方案

在渠溝鎮鐘樓村和劉橋鎮附近松散層厚度50-100m區內，布置2處監測（井）孔，監測第二雙層結構150m以淺地溫場地質環境；選取南湖塌陷積水區為地表水監測點，監測地表水水溫、水質及氣溫變化情況。

5.2地溫場監測技術要求

5.2.1區域性監測

監測孔（井）原則上不是開采井，孔（井）深100—150米。如遇在抽水井中測溫時，要在停泵24小時后測量。數字化測溫工具屬于精密儀器，需要妥善使用和保管。測量記錄使用專用表格，監測地溫前，先測氣溫和水位；然后測地溫（水溫），50m以淺每2.5m測一次溫度，50m以下每5m測一次溫度。每月10日測一次，溫度值讀取記錄以數字不跳躍，并穩定5秒后為準。氣溫、地溫均精確到0.1℃。同時記錄坐標、地理位置、天氣狀況、水位（精確到0.01m）、孔口（井臺）高度（精確到0.01m）、是否為開采井等。在測量過程中及時進行數據分析，如遇異常，需查找原因，確保測溫數據真實可靠。監測資料于當月完成后及時交專人整理、保管。

5.2.2地表水水溫監測

選取南湖公園塌陷積水區為地表水觀測點，位置確定湖心水深大于3m處，每次測量的物理量位置和深度相同。地表水體溫度監測點為地表水面以下1、3、5、7、9、11m……水底各測量一次水溫,并測即時氣溫。測溫數據記錄在“地表水地溫監測記錄表”內，氣溫觀測、地理位置、坐標、天氣狀況及水體名稱等同時填寫。每次在同一固定地點測量，監測時間為每月10日，如遇極端氣溫，適當加密測量。監測資料于當月完成后及時交專人整理、保管。

6　 GPRS遠程數據傳輸系統建設

6.1系統組成

中心服務站：發出命令和接受數據。

中心站計算機配置：為品牌計算機，主流配置。

系統軟件的操作平臺是WindowXP，采用128點組態軟件。

6.2系統功能

以光電直讀的方式讀取流量計所計量的水量值，并將其轉換為相應的數字信息。；

接收由變送器輸入的信號，并將其轉換為相應的數字信息。

將所采集信息通過天線以短信的方式發送至中心站。

將溫度傳感器采集到的數據自動保存、自動形成曲線。

6.3測量元件精度要求

溫度傳感器：PT1000電工電阻，4～20ma輸出，防磁防腐，加長導線調試標定，精度0.1℃；巡檢儀：24路，4～20ma輸入，0.2%FS；控制箱：巡檢箱；軟件：128點組態；編程：自動保存數據，自動形成曲線；數據采存卡：ACCESS庫保存，存儲量512K；加長導線：聚四氟乙烯導線，三芯屏蔽，鍍銀；流量計、計量器具名稱：電磁流量計；型號規格：LDC-15C。量程：10～100L/H；精度：1.0級；傳感器基本誤差：±0.25%。線性度：0.15%，重復性：0.03%；電流輸出：4～20MA。

7　結論

淺層地熱能的開發利用有著重要的作用，而建立地質環境監測系統更是重中之重，它不僅為以后的工作開展提供了寶貴的資料也為全面系統的建設地熱能監控系統打下了堅實的基礎，工作中要嚴謹、科學、精確、認真的完成地質環境監測任務獲得準確的數字為祖國的可再生資源提供可開采依據，也為了廣大民眾的根本利益，所以地質環境監測系統的建設具有深遠的意義。

[1]《淺層地熱能勘查評價規范》（DZ/T0225-2009）；

[2]《巖土工程勘察規范》GB50021-2001；

[3]《區域水文地質工程地質環境地質綜合勘查規范》GB14158-93；

[4]《地下水動態監測規程》（DZ/T0133-1994）等；

P314[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-343-1