我国陆区浅层地温场空间分布及规律研究_一_王贵玲
浅层地热能简介
我国浅层地热能适宜性评价简介
• 概述 • 国内发展现状 • 热泵技术及适宜性评价的理论方法 • 层次分析法 • 结论
概述
• 浅层地热能是地球热能的重要组成部分，温度稳 定且分布广泛，是一种清洁的可再生资源，开发 利用前景较好。适宜性评价是开发利用浅层地热 能重要的环节，本文中浅层地热能适宜性评价在 确定评价因子的基础上分为计算与作图两个步骤， 其中计算包括确定权重体系与确定评分体系两部 分。本文采用层次分析法(AHP)确定适宜性评价 中各要素的权重，评分体系则通过专家的综合打 分来确定，最后将各要素权重与其相应的评分相 乘相加得出最终的综合评分，依据综合评分进行 浅层地热能适宜性分区。
地下水源热泵适宜性评价层次结构图
土壤源热泵系统
• 影响土壤源热泵建设的因素很多，本文根 据我国目前的实际情况，初步确立了土壤 源热泵适宜性分区的评价因子为:潜水水位 埋深、第四系厚度、含水岩组介质类型、 潜水(承压)含水岩组水质、综合热传导系数、 平均比热容、地形地貌、地质灾害类型分 布以及水源地保护区范围分布共10个
地下水源热泵系统
• 地下水源热泵系统是以地下水作为冷热介 质，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物 供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排 放，实现对建筑物制冷。
• 地下水源热泵系统是由水源系统、热泵机 组和末端系统三部分组成 。
• 图中抽水井用于抽取地下水及释放热量;回 灌井用于地下水回灌;热泵主机用于提取热 量;风机盘管用于向建筑物制冷、供热。
国内发展现状
• 伴随着20世纪70年代世界石油危机而掀起的地热新能源开 发，在30多年的发展历程中又发现了新的亮点，那就是利 用浅层地热能的地源热泵开发技术。近10余年来，世界利 用热泵技术的潮流给我们指引出一条光明大道，地源热泵 史无前例的高效率和高环保效益，也必将在我国有巨大的 发展前景。
北京浅层地温能勘查开发利用情况调查
北京浅层地温能勘查开发利用情况调查经济快速增长，能源形势日趋严峻，节能减排呼声日益高涨。
作为重要的新型能源，浅层地温能的利用和开发已经成为实现可持续发展的一个重要途径。
近年来，我国浅层地温能开发迅速，但勘查评价滞后一直就是制约浅层地温能发展的瓶颈。
浅层地温能资源家底不清，给城市的专项规划和管理工作造成被动；缺乏勘查评价的技术标准，为浅层地温能资源无序开发带来隐患；因为缺乏长期监测数据，开发利用后地质环境变化无从得知……2006年4月28日，北京市地勘局向北京市政府提交了《北京市浅层地温能开发利用现状、问题与对策战略研究》成果的报告。
报告得到北京市政府的高度重视，北京市财政局同意开展浅层地温能资源地质勘查工作。
三年项目周期结束，2009年8月7日，“北京市平原区浅层地温能资源地质勘查”成果报告会在京召开。
由北京市地质勘察技术院、水文队、地调院、勘察院联合实施的这一项目，查明了北京平原区6400平方公里范围内3米～150米的浅层地温能资源特征和分布规律，研究评价了浅层地温能的资源量，并进行了开发利用方式适宜性区划，成果内容居世界科学前沿，总体达到国际领先水平。
一年前，在举世瞩目的第29届奥林匹克运动会期间，北京市地勘局地质勘察技术院实施的奥运村再生水热泵冷热源系统工程，让41.3万平方米的奥运村真正实现了制冷供暖零排放、无污染，也实现了中国政府向世界的“绿色奥运”的承诺。
2009年8月7日，“北京市平原区浅层地温能资源地质勘查”成果报告会在位于北京西四环的地质大厦召开。
历时3年，由北京市财政出资，北京市地勘局承担，北京市地质勘察技术院、水文队、地调院、勘察院联合实施的这一项目，查明了北京平原区6400平方公里范围内3米～150米的浅层地温能资源特征和分布规律，研究评价了浅层地温能的资源量，并进行了开发利用方式适宜性区划，成果内容居世界科学前沿，总体达到国际领先水平。
为使地质工作成果更好服务于首都经济发展，北京市地勘局邀请国土资源部和全市10余家委办局参加成果报告会暨交接仪式，向其介绍项目取得的最新进展，并无偿地与相关政府部门、研究机构成果共享，回报社会，希望藉此大力推动浅层地温能健康有序发展，有效缓解北京化石燃料紧张和环境压力巨大的问题。
未来10~15年中国浅层地热能发展方向战略分析
01/(1.北京市地质矿产勘查院，北京 100195；2.中国地调局浅层地温能研究与推广中心，北京 100195)摘 要：过去15年（2005—2020年），我国浅层地热能产业发展迅猛。
在理论和技术等方面取得了重大突破，主要成就包括：创立了浅层地热能地质学理论体系，开展了一系列关键技术及浅层地热能成因机理的研究，创新了浅层地热能规模化开发理念，建成了一批具有重大影响的示范项目，创建了浅层地热能研究和创新体系，推广工作取得了显著成效，促进了我国浅层地热能事业快速发展。
当前，我国浅层地热能开发利用项目区域规模化趋势愈加明显，由此带来的科学、技术、资源、环境等问题愈发突出。
“摩托罗拉”“水源热泵”“浅层地热能谁都行”三大现象的出现警醒行业从业者：解决好浅层地热能开发的科学问题，才能实现浅层地热能的高质量发展。
因此，提出推进浅层地热能的“四化”发展路线：成因机理研究“定量化”、勘探评价“精细化”、系统管控“智慧化”、多源耦合“科学化”，科学支撑浅层地热能高效、可持续、大规模开发利用。
关键词：浅层地热能；成就；规模化发展；成因机理；中国；发展趋势基金项目：浅层地温能成因机理研究（DKJ-JCYJ-2016-001）引用格式：卫万顺，李翔，2021. 未来10~15年中国浅层地热能发展方向战略分析[J].城市地质，16(1):1-8Analysis on the Development Strategy of Shallow Geothermal Energy in Chinain the Next 10～15 Y earsWEI Wanshun 1,2, LI Xiang 1,2（1. Beijing Institute of Geology, Beijing 100195;2.Shallow Geothermal Energy Promotion Center, China Geological Survey, Beijing 100195）Abstract: In the past 15 years (2005_2020), the industry of shallow geothermal energy has developed rapidly in China. Major breakthroughs have been made in theory and technology such as: creating the system of shallow geothermal geology022021年3月 第16卷 第1期研究也不断取得新成果，主要进展集中表现在浅层地热能“资源化”方面，围绕“提出概念”→“创建理论体系”→“关键技术攻关”→“示范工程建设”→“成因机理研究”→“创建研究和创新体系” →“成果推广应用”这条主线发展。
四川地热资源类型、分布及成因模式
四川地热资源类型、分布及成因模式罗敏;任蕊;袁伟【摘要】从区域地质构造及地热地质背景出发,将四川省的地热资源归属为隆起山地型和沉积盆地型.对这两大类型地热资源的地质构造条件、分布、产出特征进行分析,总结出四川地热资源分布和产出主要受构造和地形地貌控制的规律.通过两大类型地热资源典型区进行成因模式分析,为地热资源合理开发利用提供依据.【期刊名称】《四川地质学报》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】5页(P47-50,59)【关键词】地热;类型;成因模式;四川【作者】罗敏;任蕊;袁伟【作者单位】四川省地质工程勘察院,成都610072;四川省地质工程勘察院,成都610072;四川省地质工程勘察院,成都610072【正文语种】中文【中图分类】P618我国西南部位于欧亚板块内部及印度板块与欧亚板块的碰撞边界，在强烈的构造运动作用下，呈现高热流异常[1]。
四川处于这样的地质构造和热背景区域，全省有三大构造体系：西部青藏川滇歹字型构造头部至中部的转折部位；北部一系列叠置的弧形构造；东部新华夏和华夏系。
其间的界线为北东向龙门山断裂带、北西向鲜水河断裂带和南北向安宁河断裂带，它们在泸定以南交汇成“Y”字型（图1）。
印支运动、燕山运动使区内褶皱、断裂发育，并伴有大规模中酸性岩浆侵入，尤其是四川西部，出现若干南北向岩浆岩带，反映了南北向断裂处于引张状态，这是四川热水形成与分布的主要构造线方向[2]，具有产生强烈水热活动和孕育高温水热系统必要的地质构造条件和热背景。
地热资源类型按热储介质、构造成因、水热传输方式可划分成不同的类型。
王贵玲研究员在综合分析已有地热资源分类的基础上，将我国地热资源分为沉积盆地地热资源、隆起山地地热资源、浅层地温能和干热岩四大类型[3]。
根据四川所处的地质构造和地热地质背景分析，地热水主要由大气降水通过岩石的断裂裂隙系统循环至地下深处，受不同类型热源加热后，在静水压力和热动力驱动下，回升至地表形成温、热泉或埋藏在一定深度形成热水层的水热系统[4]。
浅层地温能开发利用现状和存在的问题及对策研究
RESOURCES/WESTERN RESOURCES2020浅层地温能是近年来新兴发展的一种可再生的绿色环保能源，并且具备储量大、分布广、埋藏浅的特点，借助热泵技术对浅层地温能进行收集能够有效利用于日常供暖与制冷方面。
发展浅层地温能是当前我国构建资源节约型与环境友好型社会重要能源利用结构，并且加强对浅层地温能开发利用效率是降低化石能源应用比例，减少污染物排放，实现我国社会、经济可持续发展的重要措施。
1.我国浅层地温能开发利用现状在浅层地温能开发利用研究方面，我国起步相对较晚，首次对浅层地温能进行系统研究始于1989年。
20世纪90年代我国实现了对地源热泵技术进一步研究，逐渐兴起了热泵技术在我国能源领域发展热潮，并相继在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价、系统材质等方面获得较大进步。
我国“十一五”正式将地源热泵技术列为科技攻关重要内容，浅层地温能系统关注与扶持力度进一步加大。
在国家相关部门重视与支持下，浅层地温能技术实现了较快发展速度。
2005年至2010年间，我国相关部门相继组织多次浅层地温能开发利用现场经验交流会，出台了《地源热泵系统工程技术规范》《浅层地温能资源评价规范》等文件，以及出版了相关论文集进行支持、宣传。
虽然我国浅层地温能开发利用技术起步相对较低，但基于较高技术水平发展优势，获得了较快发展速度。
目前，我国已经超过30个省、市、区开展了浅层地温能开发项目，浅层地温能供暖制冷的单位超过3400多个，采用浅层地温能进行供暖制冷的建筑面积也超过了1.4亿（m 2）。
并且，随着热泵技术越来越完善，应用越来越广泛，浅层地温能开发利用效率将获得进一步提升。
2.影响浅层地温能开发利用因素分析（1）气候地质条件我国幅员辽阔，地大物博，地质气候等也是复杂多样。
在南方，浅层地热能主要用于夏季制冷，北方则主要用于冬季供暖。
地表热输入量要远小于地源热泵系统热输入量，地下水径流出现变化、地下温度上升，形成局部蓄热现象，地源热泵制冷效率将大受影响。
中国大陆浅层地壳实测地应力分布规律研究
第26卷第10期岩石力学与工程学报V ol.26 No.10 2007年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2007中国大陆浅层地壳实测地应力分布规律研究景锋1，2，盛谦1，张勇慧1，罗超文1，刘元坤2(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071；2. 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉 430010)摘要：通过收集中国大陆地区450多个钻孔的地应力实测资料，筛选出受局部因素影响小的450组数据，建立我国垂直应力、最大和最小水平主应力随埋深的分布变化图，研究其变化趋势，并与全球的回归结果进行对比；建立我国最大水平主应力与最小水平主应力之比随埋深的散点分布图，分析水平应力的差异性以及其沿埋深的变化规律；鉴于最大和最小水平主应力的差异大，尤其是在浅部，用最大水平主应力与垂直应力之比更能反映水平构造应力的作用，改进Hoek 和Brown用平均水平应力与垂直应力之比进行统计分析的方法和形式，建立我国最大水平主应力与垂直应力之比、最小水平主应力与垂直应力之比随埋深的散点分布图，并进行相应的回归分析。
上述统计分析系统总结我国大陆地区地应力场的分布规律，部分统计形式为新的尝试，可为中国地应力场的宏观分布特征研究及相关行业的工程建设提供参考。
关键词：岩石力学；中国大陆；地应力；分布规律；回归分析中图分类号：TU 45；P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)10–2056–07RESEARCH ON DISTRIBUTION RULE OF SHALLOW CRUSTALGEOSTRESS IN CHINA MAINLANDJING Feng1，2，SHENG Qian1，ZHANG Yonghui1，LUO Chaowen1，LIU Yuankun2(1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China；2. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan，Hubei430010，China)Abstract：Through collecting the measured geostress data from about 400 drillings up to now in China mainland，450 groups of data with less local influence are selected. The trend of the vertical stress，the maximum and the minimum horizontal principal stresses with depth are established；and the results are compared with the world-wide corresponding regression analysis results. The dispersed point charts of ratios of the maximum and the minimum horizontal principal stresses varying with depth in China are established；and the change rules of the ratios with the depth are studied. As the difference between the maximum and the minimum horizontal principal stresses is great，especially in shallow positions，the ratios of the maximum horizontal stresses to the vertical stresses reflect the horizontal tectonic stress better than the average horizontal stress. The geostress statistic analysis method of Hoek and Brown，which uses the ratio of the average horizontal stress to the vertical stress to study the change rules of geostress with depth，is improved. The dispersed point charts of the ratio of the maximum horizontal stress to the vertical stress and the ratio of the minimum horizontal stress to the vertical stress with depth in China are established；and the corresponding regression analysis is also done. The distribution rules of geostress in China mainland is systematically summarized；some statistic forms are used firstly；and the research results can provide references to the study of macroscopic distribution characteristics of geostress in China收稿日期：2007–04–28；修回日期：2007–07–12基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412708)；国家自然科学基金资助项目(50579071)；中国科学院优秀博士论文科研启动基金资助项目作者简介：景锋(1974–)，男，1997年毕业于武汉理工大学资源与环境工程学院，现为博士研究生，主要从事岩石力学及工程安全监测和地应力测试等方面的研究工作。
我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式
将系统科学应用于地球 科 学 起 始 于 ２０ 世 纪 ７０ 年代末，８０年代我国开始大力普及 系 统 分 析 和 系 统 工 程 ，应 该 怎 样 用 系 统 科 学 思 想 指 导 、发 展 中 国 地 热 系统理论也成为我国地热工作者思考的重要课题， ＷａｎｇＪｉｙａｎｇ（１９９３）、ＬｉａｏＺｈｉｊｉｅ（１９９９）等 学 者 先 后 开展了我国中低温 对 流 型 水 热 系 统、高 温 水 热 系 统 等 相 关 研 究 ，但 总 体 上 学 术 交 锋 不 够 ，缺 乏 整 体 性 的 地 热 系 统 研 究 ，不 同 系 统 间 也 缺 乏 对 比 分 析 ，尚 未 形 成关于我国地热系统的系统科学理论。
第９４卷 第７期 ２０２０ 年 ７ 月
地
质
学
报
ＡＣＴＡ
ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＳＩｕｌｙ２ ０ ２ ０
我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式
王贵玲１，２），蔺文静１，２）
１）中 国 地 质 科 学 院 水 文 地 质 环 境 地 质 研 究 所 ，石 家 庄 ，０５００６１； ２）自 然 资 源 部 地 热 与 干 热 岩 勘 查 开 发 技 术 创 新 中 心 ，石 家 庄 ，０５００６１
系统 是 由 相 互 联 系、相 互 作 用 的 若 干 要 素 组 成 的 ，具 有 一 定 整 体 功 能 的 有 机 整 体 。 在 一 个 系 统 中 ， 至少有２个以上的要素存在，这些 要素 是按 一定 规 则联系在一起的有序组合，通 过这 种组 合形 成具 有 整体功能的复合 体。 客 观 世 界 的 一 切 事 物、现 象 和 过程都是以系统形式存在的。在地热地质研究中， 根 据 研 究 对 象 的 不 同 ，大 至 整 个 华 北 盆 地 ，小 至 一 个 小 汤 山 温 泉 ，都 可 称 之 为 一 个 地 热 系 统 。
对浅层地温能开发利用的探讨
对浅层地温能开发利用的探讨浅层地温地源热泵系统作为一项新兴技术，在欧洲和北美等国家已经进入实用阶段，在实验的基础上提出了各种传热模型理论，主要应用于乡村无其它能源供应的独立别墅区。
为促进我国浅层地温能资源高效合理开发利用，应尽快加强开发研究工作。
本文主要探讨了浅层地温能开发利用中出现的问题及解决措施。
标签：浅层地温能原理开发利用解决措施1浅层地温能概述与利用原理1.1浅层地温能概述浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度（一般小于200 m）范围内岩土体、地下水和地表水中，具有开发利用价值的低于25℃的热能。
该范围内温度与地表气温存在常年温差而形成的能量，正是由于这一温度差的存在，我们才能把它变成供暧、制冷的热冷源。
由于浅层地温能的温度大大低于传统地热的温度，所以不能直接利用，它需要热泵来提温（供暧）或降温（制冷），而传统地热能可以直接利用于供热或发电等，传统地热能只分布于地热田中，而浅层地温能分布于广大地区。
1.2利用原理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，供给室内采暖，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”。
热泵系统按照室外换热方式不同可分为三类：（1）地埋管地源热泵系统（图1）;（2）地下水地源热泵系统（图2）;（3）地表水地源热泵系统。
2浅层地温热能开发利用过程中存在的问题由于浅层地热能利用较传统地热资源利用发展晚，且涉及多领域、多行业，开发利用过程中也存在一些问题。
2.1工程前期未进行浅层地热能资源勘查评价《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）强制要求地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地现状调查，并对浅层地热能资源进行场地勘察。
然而，很多工程设计前都没有进行勘察工作，一方面在地下水地源热泵不适宜区采用了此换热方式，造成系统建成后产生耗电量大、系统COP低、运行不稳定、回灌困难，甚至系统报废等问题;另一方面根据其经验布设换热孔，导致大量浪费。
河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析
河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析刘海风;王春晖;梅棚里;时平平;王昕【摘要】本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了河南省城市浅层地温场分布特征,分析了不同地貌类型城市恒温带特征.全区地下水恒温带深度平均深度24.8m,温度一般15.5℃~17.5℃;冲积平原区松散层恒温带深度最浅、温度最高,内陆河谷盆地区松散层恒温带深度最深、温度最低.近山前地带基岩浅埋区,地温梯度低;沿深大断裂带和构造隆(凸)起区,地温梯度高;济源—商丘断裂的新乡—延津段、内黄凸起和通许凸起地温梯度高.通过分析地温增温率特征和地温恢复能力,得出颗粒越粗地温恢复能力K值较大,富水性越强、水力坡度越大K值越大.对影响浅层地温场的多种因素的系统研究表明,该区浅层地温场受城市、人类活动、地下水流场、地下水埋深、构造、地下水补给、排泄等因素影响明显.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2017(012)004【总页数】6页(P61-66)【关键词】浅层地温场;恒温带;增温率;地温恢复能力;影响因素;河南;城市【作者】刘海风;王春晖;梅棚里;时平平;王昕【作者单位】河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院,郑州 450000;河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院,郑州 450000;河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院,郑州 450000;栾川县地质矿产局,栾川 471500;河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院,郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】P314这里所指的浅层地温场为200m以上松散层地温的综合反映，以该深度混合水的温度来表征（浅层地热能勘察评价技术规程，2009）。
浅层地温能是深层地热能与太阳辐射能共同作用的产物，影响浅层地温的因素主要包括地质构造、地层岩性和层序、地下水、地形地貌、太阳辐射以、气候等。
前人对地温场开展了一些研究，并取得了丰富的成果，主要分析了浅层地温分布特征及其影响因素（刘彩波等，2013；谭静强等，2009；王贵玲等，2015；卫万顺等，2010；胡玉禄等，2003；刘晓燕等，2007）。
复杂地形上的低层风场特征_王桂玲
文章编号:1009-3443(2006)05-0491-05复杂地形上的低层风场特征王桂玲1,2, 蒋维楣2(1.解放军理工大学气象学院,江苏南京211101;2.南京大学大气科学系,江苏南京210093)摘 要:为了获得复杂地形上的城市地区低层风场特征,结合各个分散站点的实测风场资料,利用质量守恒风场调整模式M CF 进行了三维风场模拟分析。
以北京为例,对该地区低层大气的平均流动状况和局地扰动状况进行了模拟,获得了该地区流场总体平均状态和局地扰动状态的时空变化。
结果表明:该地区风场季节变化主要受大尺度背景风场决定;流场的垂直分布主要由地形和背景风场共同决定。
冬季流场主要受地形动力作用,而夏季则受热力作用,具有很强的局地环流;晴稳天气条件下,低层流场受地形扰动影响较强,其影响表现为水平涡旋形态,城市对涡旋产生也具有显著的影响。
关键词:质量守恒风场调整模式;低层风场;平均流动;局地扰动中图分类号:P 425文献标识码:ACharacteristics of wind field in low layer over complex terrainWA N G Gui -ling1,2, J IA N G W ei -mei 2(1.I nstitute of M eteor olog y ,PL A U niv.o f Sci.&T ech.,N anjing 211101,China;2.Depart ment of A tmo spher ic Sciences ,N anjing U niv ersity ,Na njing 210093,China )Abstract :In order to acquir e the surface w ind fields of the urban ar ea over the complex ter rain ,thr ee -di-mensional w ind fields w ere analyzed w ith mass consistent m odel fo r w ind fields (M CF)based on the his-to rical data from isolated observ ation stations.A sample of the Beijing ar ea w as presented.The character-istics of the m ean w ind and per turbation over the area w ere studied .Results show that the mean w ind of seaso nal variatio n depends o n w ind fields of large scale sy stem.The v er tical w ind pro file w as determined by the local terr ain and the backgr ound w ind field.It w as influenced by the dy namic and ther modynam ic interaction of surface .In w inter ,it w as mainly contro lled by the backgro und w ind field ,but in sum mer by the local topog raphic effect .In the fine and stable w eather ,the topographic perturbation displays as a hor-izontal sw irl and it is also obviously influenced by the urban locatio n.Key words :m ass co nsistent m odel for w ind fields;w ind field in lo w layer;mean flow ;local perturbation 收稿日期:2006-01-18.基金项目:国家自然科学基金资助项目(40333027).作者简介:王桂玲(1967-),女,讲师,博士;研究方向:大气物理学与大气环境;E -m ail:wanggling@yah . 随着人类活动加剧,自然下垫面状况发生了急剧的变化,导致了一系列环境问题,如沙尘暴和空气污染等。
浅层地温能调查评价技术要求(王贵玲)
温度 (℃)
深度 (m)
利用性
建筑中 利用
平面 分布
垂向 分布
地热 ＞25
n×10２ ～n×10３
发电、 直接利 用
供暖、 供热水
地热田
热储中
浅层 地温
5～25
1～2×10２
需热泵 供暖、
提高品 空调、
位
供热水
广大 地区
盖层中
地热资源与浅层温能区别
热物性测试（thermophysical properties test） 采用人工或天然热源对岩土体样品的热物理参数
浅层地温能评价应划分换热方式适宜区，计算换热功率、 浅层地温容量，论证采暖期取热量和制冷期排热量的保证 程度，评价浅层地温能热均衡，并进行浅层地温能开发利 用环境影响预测。
（三）基本调查内容 气象、水文 区域地质 水文地质条件
（四）专门调查内容
1、岩土体物理、热物性参数 （1）岩土体物理性质，包括比重、含水率、密度、干密度和孔隙率 （或裂隙率）。 （2）岩土体热物理性质，包括比热容、导热系数、热扩散系数、单位 深度钻孔总热阻。 2、浅层地温能开发利用 （1）制热期的进口平均温度、出口平均温度、循环水量或流体量、制 热时间、制热量、制热面积。 （2）制冷期的进口平均温度、出口平均温度、循环水量或流体量、制 冷时间、制冷量、制冷面积。 （3）水平地埋管热泵的埋管面积、制热期/制冷期单位面积换热功率。 （4）垂直地埋管热泵的钻孔数量、钻孔密度、钻孔深度和制热期/制冷 期单位长度换热功率。 （5）地下水源热泵的平均井深、抽水井数量、回灌井数量和灌采比。
调查技术方法及要求
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（3）收集钻孔应具备完整或较完整的地质、水文 地质测试数据和观测数据。
（4）在系统收集钻孔资料的基础上，每100km2调 查区应部署不少于2个勘查孔，每个勘查孔分别进 行现场采样、热响应试验和地温观测等。
中国大陆浅层地壳实测地应力分布规律研究
1、工程扰动现象和基本特点
1、工程扰动现象和基本特点
工程扰动是指在工程建设过程中，由于施工等因素对地质环境造成的干扰和 破坏。其基本特点包括人为性、局部性和可逆性等。人为性是指工程扰动是由人 为因素引起的；局部性是指工程扰动对地质环境的影响主要局限于施工区域附近； 可逆性是指工程扰动在一定时间内是可恢复的。
谢谢观看
目前，针对工程扰动特征的研究已经取得了一定的进展。然而，仍然存在一 些不足之处。首先，工程扰动特征的数值模拟方法需要进一步发展和完善，以便 更好地模拟实际施工情况。其次，对于工程扰动对环境和建筑物的影响评估方面 也存在一定的困难，需要更加准确和实用的方法。
4、探究工程扰动特征的研究方 法和途径
4、探究工程扰动特征的研究方法和途径
规律总结
3、与地震活动的关系：实测地应力数据还表明，地震活动区的地应力场表现 出更为复杂的特征，地应力值较高且变化频繁。同时，地震活动与地应力分布之 间存在一定关系，高地应力值区域更易发生地震活动。
参考内容
引言
引言
地壳地应力场是地球动力学研究的重要领域之一，对于地质工程、地震工程 和资源工程等领域具有重要意义。特别是在中国大陆地区，由于其特殊的地理环 境和地质构造，地应力场的分布规律和工程扰动特征更加复杂和多样化。因此， 研究中国大陆浅层地壳地应力场分布规律及工程扰动特征具有十分重要的现实意 义。
2、地应力场对工程建筑和环境 的影响
2、地应力场对工程建筑和环境的影响
地应力场对工程建筑和环境具有重要影响。对于工程建筑，地应力场分布规 律直接关系到建筑物的地基稳定性、抗震性能等。不合理的地应力分布可能导致 建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌等现象。此外，地应力场对环境的影响也十分显 著，如地形地貌的形成、地下水资源的分布等。
中国区域土壤温度的时空变化特征
Open Journal of Natural Science 自然科学, 2021, 9(1), 87-99Published Online January 2021 in Hans. /journal/ojnshttps:///10.12677/ojns.2021.91012中国区域土壤温度的时空变化特征杨江艳成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川成都收稿日期：2020年12月16日；录用日期：2021年1月13日；发布日期：2021年1月20日摘要本文利用全球陆面数据同化系统(GLDAS)CLM陆面模式的土壤温度月资料，对1982~2019年中国区域土壤温度时空变化特征进行研究。
采用线性回归、Morlet小波分析以及MK趋势检验方法，分析中国区域两个深度土壤层(0~10 cm、10~50 cm)的年、四季土壤温度的空间变化特征，月、年际、年代际变化趋势和周期变化特征。
结果表明：1) 中国区域两个深度层土壤温度时空变化特征基本一致；2) 年、四季土壤温度空间分布均为中国东南部大于西北部，青藏高原西北侧土壤温度变化趋势会随着季节发生明显变化；3) 土壤温度月变化呈现“倒U型”，春夏季大于秋冬季。
年际变化中土壤温度最高值出现在1998年，最低值出现在2003年。
年代际变化最高值出现在20世纪90年代，最小值出现在21世纪初；4) 年、四季土壤温度均存在两类尺度的周期变化，其中春、夏季时间尺度周期相似，秋、冬季时间尺度周期相似；5) 20世纪末，年、春季、夏季、秋季土壤温度有增暖的突变现象。
21世纪初，冬季有降温的突变现象。
关键词陆面模式，土壤温度，小波分析，MK检验Temporal and Spatial DistributionCharacteristics of Soil Temperatureover ChinaJiangyan YangPlateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province, College of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu SichuanReceived: Dec. 16th, 2020; accepted: Jan. 13th, 2021; published: Jan. 20th, 2021杨江艳AbstractIn this paper, we use the monthly soil temperature data of the Global Land Data Assimilation Sys-tem (GLDAS) CLM land surface model to study the spatial and temporal changes of soil tempera-ture in China from 1982 to 2019. Linear regression, Morlet wavelet analysis and MK trend test were used to analyze the spatial variation characteristics of annual and seasonal soil temperature, monthly, interannual and interdecadal trends and periodic variation characteristics of soil tem-perature in two deep soil layers (0~10 cm, 10~50 cm) in China in year. The results show that: 1) The spatial and temporal changes of soil temperature in two depth layers in China are basically the same. 2) The spatial distribution of annual and seasonal soil temperature in southeastern China is greater than that in northwestern China. The change trend of soil temperature on the northwestern side of the Tibetan Plateau will change significantly with the seasonal changes. 3) Monthly changes in soil temperature show an “inverted U shape”, which is greater in spring and summer than in autumn and winter. The maximum value of soil temperature in the inter-annual variability occurred in 1998, while the lowest value occurred in 2003. The maximum value of the inter-decadal change occurred in the 1990s, while the minimum value appeared in the early 21st century. 4) There are two types of periodic changes in the annual soil temperature and the soil temperature in the four seasons. The spring and summer time scale cycles are similar, and the autumn and winter scale cycles are similar. 5) At the end of the 20th century, there was a sudden change in soil temperature in years, spring, summer and autumn. At the beginning of the 21st century, there was a sudden change in temperature in winter. KeywordsLand Surface Model, Soil Temperature, The Wavelet Analysis, Mann-Kendall Mutation Test Copyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 前言陆地作为大气环流的下垫面之一，陆面过程是气候系统的重要成分[1] [2]。
近30年陈巴尔虎旗地区40厘米浅层地温场变化特征
近30年陈巴尔虎旗地区40厘米浅层地温场变化特征郝清华;吴昊;吴婕【摘要】本文收集并整理陈巴尔虎旗气象观测站的气温资料和其近30年浅层地温（即40厘米）数据，对陈巴尔虎旗浅层地温的变化趋势与气温变化、地形起伏变化的相关性进行分析。
总结近30年的浅层地温变化规律，分析浅层地温变化与气温变化的关系，分析浅层地温气候异常变化年份其前后气温的波动情况。
结果表明：陈巴尔虎旗地区浅层地温近30年来在逐步变暖，这与其气候变化的特点基本一致。
分析其月浅层地温和月平均气温的变化可知，其变化规律一致，但是存在一定的滞后现象。
地形的起伏对浅层地温的变化也存在着一定的影响，但是影响幅度较小。
【期刊名称】《吉林农业》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】2页(P82-83)【关键词】陈巴尔虎旗;浅层地温;气温变化;地形【作者】郝清华;吴昊;吴婕【作者单位】阿荣旗气象局，内蒙古呼伦贝尔162750;呼伦贝尔市气象局，内蒙古呼伦贝尔021000;图里河气象局，内蒙古呼伦贝尔022176【正文语种】中文【中图分类】P314浅层地温是影响农作物生长、城市建设等诸多人类活动的重要影响因素。
其是大气圈、岩石圈热交换的媒介，大气圈气温的波动会直接影响浅层地温的变化[1]。
针对工程、勘探以及种植等多方面的需求，不同的科研学者对浅层地温的变化从不同角度进行了探索和研究[2]。
根据近代科学家研究表明由于全球气温的变暖导致浅层地温也呈现出升高的趋势，例如前苏联科学家研究发现近100年来俄罗斯地区浅层地温呈现升高的趋势，中国大兴安岭阿木尔地区多年冻土在上世纪70年代至90年代期间其浅层地温呈现升高的趋势[1]等。
而针对此项观点陆晓波等通过研究近50年来的地温场资料提出了不同的观点，其认为全国的平均地温变化大致应分为3个阶段，即地温下降阶段，相对气候冷期及90年代后期的升温阶段。
陈巴尔虎旗位于内蒙古呼伦贝尔市西北部地区，其地温场的变化规律分析较少[1]。
河北沽源、饶阳地区浅层地温场特征
河北沽源、饶阳地区浅层地温场特征张杰;王兴春;赵敬洗;郭鑫;杨毅;邓晓红;武军杰【摘要】通过在河北沽源和饶阳地区建立的40m深试验孔,进行了长期(＞1年)定时(1次/天)的浅层地温观测,分析研究了浅层地温场的特征,并确定了恒温层参数,沽源地区的恒温层深度约为24 m,温度约为5.6℃；饶阳地区的恒温层深度约为18 m,温度约为14.7℃.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2013(037)002【总页数】5页(P237-241)【关键词】沽源;饶阳;浅层地温场;恒温层【作者】张杰;王兴春;赵敬洗;郭鑫;杨毅;邓晓红;武军杰【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;河北省区域地质矿产调查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P631恒温层是地球内部热扩散与外部热侵入的平衡点，其温度不受地球外部大气冷热周性变化的影响，是地球内部热作用过程最直接的显示，蕴含着丰富的地质、地球物理和地球动力学信息［1－2］。
了解一地区的恒温层深度及其对应的温度对浅层低温能评价［3］、地热资源勘查、油气勘探、基础地质以及地震研究［4］方面具有实际意义。
但由于恒温层实际观测需要的周期长、效率低［5］，目前国内有关恒温层实测的数据资料较少，大都通过理论计算恒温层深度，以年平均气温代替恒温层温度［6－8］。
笔者利用河北沽源和饶阳地区大于1年的实测地温资料，分析、研究了两地区浅层地温场的特征，获取了恒温层参数。
1 试验区概况沽源县和饶阳县分别位于河北省的北部、南部，如图1所示。
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２０
３
２５
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３７．１
２．９４
变温带厚度呈正相关关系。基岩埋深越大的地区、地 下水对地温的干扰越强，变温带厚度越大。福州的研 究表明，水动力条件较好的区域变温带厚度较大，这 主要是由于含水层与地表水、大气降雨等联系紧密， 易受外部环境的影响所致。
综上，恒温层的温度受多种因素共同制约，其
中气候最大，控制整体变化趋势。断裂的存在一般
会使局部地温增大，地下水的影响则较复杂，会使
地温向水温方向变化。在一定程度上，基岩浅埋区
的地温略大于深埋区。
（未完待续）
54 ２０１５ 年 ０２ 月
２． 陆区浅层地温场恒温带特征及影响因素
在地表下面一定深度范围内，地温变化逐渐消失， 在此深度上，地温常年基本保持恒定不变。这一深度 范围内的地层即恒温带（层），也称常温带或中性层。
恒温带上部为变温带，下部为增温带。变温带 温度变化主要受太阳辐射的影响，越向地层深处所 受影响越小。增温带主要受地球内部热能的影响， 越向地层深处所受影响越大，温度越高。在恒温带 处，地球内部热能与太阳能的影响达到一种平衡，
层地温场的状况。研究恒温带的温度、厚度等参数 的影响因素，对于浅层地温能的研究与开发利用具 有非常重要的意义。 ２．１ 恒温带温度特征及影响因素
根据表 １ 的数据作出我国陆区恒温带温度与年 平均气温等值线图（见图 ２、图 ３）。两图温度变化趋势 十分相近，总体都表现出随纬度的升高而降低，同一 纬度东部大于西部的特点。说明在我国陆区范围内， 恒温层温度受太阳辐射影响最大。本次调查数据表
上恒温带温度由盆地四周向盆地中心逐渐升高，显
示出地下水由补给—径流— — —排泄区径流条件的
变化，一般地下水的排泄区也是地温高值区。
基岩热导率则主要控制地层对外来温度反应
的灵敏程度。一般，结构紧密孔隙度小的岩石热导
率大；而结构疏松孔隙度大的岩石热导率小，外部
热源对地层的影响也越小，越缓慢。
断裂的影响：有断裂存在的地区，活动断裂是地
１． 陆区浅层地温场变温带特征及影响因素
变温带的厚度即恒温带埋深，是变温带最重要 的参数。如图 １ 所示，我国陆区浅层地温场变温带 厚度总体上呈东南低，西北、东北地区高的特征。按 气候条件分，亚热带地区由沿海向内陆厚度逐渐增 大，一般不超过 ２０ｍ。暖温带地区等值线平直，由南 向北逐渐增大，埋深范围为 ２０￣ ３５ｍ。中温带与青藏 高寒区变温带厚度普遍较高，最高达 ３０￣ ４５ｍ。从全 国范围看，变温带厚度变化与气候变化基本一致， 温度越低，厚度越大。东南沿海地区气候温暖，年温 度变化较小，太阳辐射影响范围小，变温带厚度小， 中温带与青藏高寒区由于冻土层的存在，温度变动
空调热泵 Air Conditioning Heat Pump
浅层地温场是浅层地温能的表现形式，研究其形成、分布等特征对浅层地温能的 开发、管理具有非常重要的作用。本文通过对 ２９ 个全国省会级城市浅层地温场数 据的分析整理，分析得出浅层地温场在全国范围内的分布特征与影响因素。
我国陆区浅层地温场空间分布 及规律研究（一）
中国地质科学院水文地质环境地质研究所 ／ 王贵玲 刘峰 王婉丽
目前我国浅层地温能的研究较少，但也取得了 一定成果。全国主要省会城市浅层地温场数据如表 １ 所示。其中城市年平均气温与恒温层埋深、温度数 据较全，恒温层厚度、增温带平均地温梯度数据略 有不足。大地热流值数据缺失较多。浅层地温场的 形成与特征与太阳辐射、地球内部热能、当地的水 文地质条件有关，分析各参数的影响因素，也要从 这些方面综合考虑。
平均气温
８．９（℃） ７．６ ５．３ ４．８ ７．５ ７．８８ ６．５ １ ３．３ ９．５
１ ４．２５ １３ １ ４．７ ９．１ １ ０．１ １ ６．３ １ ６．５ １ ５．５ １ ５．４ １ ７．７
１ ７．７５ １７ ２０．６ ２１．９ １ ６．２ １８ １ ５．３ １ ４．７ ２１．６ ２４．５
地下水与地表水的影响：水易于流动且热容量
大，广布于地壳浅部的地下水，在流动过程中可不断
与围岩进行热交换，对地温场有重要的影响。冷水不
断地把热量带走，对围岩起着冷却作用，从而降低地
温。温度较高的地下水则相应地会将热量传导到围
岩中，从而使地温升高。有地表水存在的地区，恒温
层温度相对偏低，如郑州的东北郊黄河侧渗区。
温度 ／℃
２６ ２４ ２２ ２０ １８ １６ １４ １２ １０ ８ ６
图 ２ 我国陆区浅层地温场恒温带温度等值线
ｗ ｗ ｗ ．ｃｈｉｎａｇｒｚｌ．ｃｎ 53
空调热泵 Air Conditioning Heat Pump
温度 ／℃
２６ ２４ ２２ ２０ １８ １６ １４ １２ １０ ８ ６
图 ３ 我国陆区年平均气温等值线
温和高地温梯度。上海市地温水平方向上的分布受
基岩起伏的控制，基岩浅埋区的地温略高于其他地
区，但同一深度上不同地区的地温差异较小，说明
基岩起伏与埋深对恒温层温度的影响较小，在有其
他影响因素共同作用时更易被抵消，南京市的基岩
浅埋区由于上覆地层颗粒较粗，岩石导热率较高，
受补给的冷水影响大，温度就明显偏低。
52 ２０１５ 年 ０２ 月
表 １ 全国主要省会城市浅层地温场参数汇总
区域位置 青藏高寒区
中温带 暖温带
亚热带
热带
城市
拉萨 西宁 哈尔滨 长春 沈阳 乌鲁木齐 呼和浩特 西安 太原 郑州 石家庄 济南 兰州 银川 武汉 杭州 合肥 南京 上海 南昌 长沙 福州 广州 成都 重庆 贵阳 昆明 南宁 海口
综上，变温带的厚度在大范围内主要受气候影 响，气候寒冷地区厚度大，温暖地区厚度小，地层条 件（基岩热导率）在一定程度上对气候影响有干扰。 基岩热导率越低的地区变温带厚度越小。地下水的 一般仅在局部范围内有影响，受地下水影响越大， 变温带厚度越大。
使得该处地层温度常年保持不变。 因此，恒温带的特征在某种程度上反映地壳浅
增温带
浅层大地热流
埋深
平均地温梯度 平均值
６３．２（ｍ） ２．５（℃／１００ｍ） （ＭＷ／ｍ·２ ℃）
３０
３．９９
６０．５７
４６．１
３．３
４０
３．３
６０
３５
１．７
４０
１．７５
４６．０５
２０
３．１ ２
５５．８１
２５
２．８
３５
２７
３
３０
０．９４
３３．３
２．７１ ５
２８．８
３．５
５７
３０
２０
２．５２
４７．６４
下热能向地表释放的重要通道。通常地层深度越深，
构造影响越大，银川市 ８０ｍ深度以下地温由中部向
东、西部递减，与主要断裂走向一致。对恒温层的直接
影响较小，主要通过加热流经的地下水，在浅层地温
场地下水与围岩的热交换过程中使地温增加。
基岩起伏的影响：地壳浅部地温分布与基岩面
的起伏呈正相关关系， 在基岩隆起区的浅部形成高
（１）
式（１）
Ｒ２＝０．９６
其中，Ｔ 恒为恒温带温度，Ｔ 大气为同位置的年平 均气温。按气候条件分，青藏高原与中温带等寒冷
地区 Ｔ 恒与 Ｔ 大气相差较大，最高相差 ５℃，平均 ３．５℃。暖温带以南较温暖的地区两者相差较小，一
般相差 ０￣ ３℃，平均 ２℃。前人的研究中，一般认为
恒温带的温度大致相当于当地的年平均气温。本文
地下水影响的程度及范围，则受水动力条件的
控制。水动力条件好的地区，地温受地下水影响大，反
之影响变小，在远距地下水补给区的大型盆地腹部，
地下水径流缓慢甚至处于停滞状态，这种影响即逐渐
减弱以至消失。华北平原水动力条件较好，不仅山麓
地带受到冷水流的影响，山前 ３０ｋｍ￣ ６０ｋｍ的范围
内，仍然不同程度受到冷水流的影响。南宁市，总体
图 １ 我国陆区浅层地温场变温带厚度等值线
厚度 ／ｍ ４３ ４０ ３８ ３５ ３３ ３０ ２８ ２５ ２３ ２０ １８ １５ １３ １０
范围广，变温带厚度特别大。 除气候外，变温带厚度大小也受其他因素制约。 热导率较低的岩土体导热性能较差，受气候环
境影响的深度也较浅。因此表层岩土热导率越差，变 温带厚度越小。这在东南沿海的丘陵地区表现尤为明 显（见图 １）。在表层地层为导热性能较好的砂性土区 域，变温带厚度较大，受外部气候环境影响的深度较 大，华北平原地区第四系地层广布，变温带厚度变化 趋势与年平均气温变化趋势较为吻合（见图 １、图 ３）。 还有一些因素在全国范围内对变温带影响较小，仅在 局部地区有影响。如基岩埋深、水文地质条件等，主要 是地下水的影响。太原盆地的研究表明，基岩埋深与
８．１
１５
１ １．２
１０
１ １．６
５
１ ０．５
５
１５
１ ２．９
１６
１５
１ ６．５
９
１ ２．３
１２
１０
１ ８．３
１ ７．３
１ ９．１ ４
１ ７．４
１１
１ ８．４
９．７
１ ７．９
１８
１ ９．６２
１ ９．８７
３２．６
１ ８．４
３０
１ ９．８
１０
１ ６．２５
１５
１９
５
２３．８
６
２７．５
３０
２５
Ｔ恒 ＝０．９１Ｔ大气 ＋３．６