基于层次分析法的浅层地温能适宜性评价分析—以兰州市中心城区为例
地热资源评价浅层地温能
工提供埋管工艺和埋管材料热
传导性能等。 砂质粉土
土壤的传热性能取决于土
细砂
壤的热导率、密度、比热容等。 粘土
土壤的含水量对其密度和导热
性有决定性影响，潮湿土壤的
热导率高于干燥土壤。
F
场地浅层地热资源调查
2. 热响应试验
取得换热孔的有 效传热系数、岩 土体平均导热系 数、地层初始温 度等参数，计算 确定换热孔的合 理间距
D 提出可持续开发利用
E 提出可持续开发利用的方案建议
浅层地热能勘查的目的与分区
需要解决的问题： 1、特定水文地质条件和气候特征下，地
下含水层的流动和传热机制； 2、地下含水层储能与水热调蓄的能力。
由于各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性，导 致各地区岩（土）层的导热性和水文地质参数差异巨大，在 一个地区能成功应用的地下换热系统，在另一地区往往并不 适用。
勘查要求：
• 勘察井深度一般宜小于200m，当有多个含水层组 且无水质分析资料时，应进行分层勘查，取得各 层水化学资料；
• 勘察井工作量按下表确定。
地下水换热方式浅层地热能调查
勘察井工作量
工程热负荷q/ kW
q<500
勘察井数量数量/ 个
1~2
500≤q<2000
2~3
q≥2000
≥3
注：工程热负荷取冷、热负荷中较大者。
地热资源与浅层地热能区别
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
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。
基于环境承载力的中深层地热资源评估方法
益等ꎮ 在传统的地热资源评估中很少考虑地热开发
禀赋条件、社会经济技术条件和环境影响作用条件
经济效益等因素ꎬ因此ꎬ难以得出综合性评价体系来
３ 个部分构成ꎬ涉及地热热储深度、热储温度、地热资
源可开采量和人口密度等评价指标ꎬ得出目标区域内
指导地热开发ꎮ
２ ２ 体系的评价指标和原则
的中深层地热资源承载力ꎮ 再结合典型区域的地下
深层地热资源评价体系的分级标准ꎬ结合大量地热数
Ｑ ｗ 为水质储存的热量ꎬＪꎻ
Ｖ Ｌ 为热储中存储的水量ꎬｍ３ ꎻ
Ｖ１ 为截至计算时刻ꎬ热储孔隙中热水的静储量ꎬｍ３ ꎻ
Ｖ２ 为水位降低到目前取水能力极限深度时ꎬ热
储释放水量ꎬｍ３ ꎻ
４１
ＫＯＮＧ Ｗｅｉｚｈｅｎｇ ꎬ ｅｔ ａｌ . Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｅｄｉｕｍ ａｎｄ Ｄｅｅｐ Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃａｒｒｙｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ
Ａ 为计算区面积ꎬｍ２ ꎻ
市的 经 济 水 平 进 行 评 价ꎮ 此 外ꎬ 参 考 国 标 ＤＺ /
Ｍ 为热储层厚度ꎬｍꎻ
Ｔ０３３１—２０２０ 确定地热井开采经济性ꎮ 人口密度也是
ρ ｒ 为热储岩石密度ꎬｋｇ / ｍ ꎻ
３
地热资源开发时的社会经济水平的重要指标ꎬ本文根
ｃ ｒ 为热储岩石比热容ꎬＪ / ( ｋｇＫ) ꎻ
ｅｎｄｏｗｍｅｎｔ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ. Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ
ｓｈａｌｌｏｗ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ ｅｎｅｒｇｙꎬ ａｎｄ ｄｏ ｎｏｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
我国陆区浅层地温场空间分布及规律研究_一_王贵玲
２０
３
２５
２．４７
４５．５４
２３
３．０３
３３
３．４１
２０
１．４
２８．９７
５０
２．５４
２６
１．８３
５０．６２
６０
１．５
４０
２．２
３５
２
３５
１．７４
２０
３．８５
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
兰州城市建筑高度分析与研究
兰州城市建筑高度分析与研究
兰州市的城市建筑高度受到多种因素的影响，如城市规划、地形地貌、气候、经济与人口等。
在城市规划方面，兰州市的城市总体高度控制较为严格，中心城区的建筑高度一般不超过100米，而外围新区则有适当的提高，但多数建筑也不超过150米。
这一方针的制定主要考虑到保护市区天际线形象和城市历史文化遗产，确保城市建筑环境的视觉和文化价值。
在地形地貌方面，兰州市位于黄土高原与青藏高原的过渡地带，地势起伏不平，建筑高度的限制也受到一定程度的影响。
市区内大多数建筑高度在6层以下，而沿黄河两岸的少数建筑高度可达到20层左右。
在气候方面，兰州市雨水较少、气候干燥，这也影响了建筑高度。
因为夏季高温干燥，建筑应当有良好的通风和散热。
同时，冬季气温低，建筑应该保持温暖舒适，需要考虑节能和保温实用性。
在经济与人口方面，兰州市的发展速度相对较慢，建筑行业的投资与规模较为有限。
同时，市区内的人口密度和人均住房面积相对较低，不需要过多地提高建筑高度。
因此，综合考虑城市规划、地形地貌、气候、经济与人口等多方面因素，兰州市的建筑高度限制比较严格，以市中心为主的建筑多为中高层住宅和商业综合楼，而位于兰州市郊的一些新区则有适当提高建筑高度的政策和规划。
浅谈某市城市地质调查工作部署
浅谈某市城市地质调查工作部署摘要：在某市部署城市地质调查工作，秉持立足城市规划、着眼资源需求、针对地质环境、突出成果服务的工作思路，贯彻部署原则，根据总体目标任务和具体工作任务的分解与协调，结合区域工作程度和现有资料，从五个方面部署具体工作。
关键词：城市地质；三维地质；土地质量；地热资源；地质灾害一、部署思路本着“立足当前，着眼未来，以人为本，构建和谐”的指导思想，以某市规划发展蓝图为工作部署的导向，将满足地方对地质工作的需求做为地质工作努力的目标之一。
［1］分析整理前人资料，梳理区域突出的环境地质问题，主动有效地服务城市建设和地质环境保护。
（1）立足城市规划根据某市中长期规划，核定工作部署区域为两个规划区整体区域，面积920km2，为本项目主要调查区域。
调查成果将直接服务于某市发展建设。
（2）着眼资源需求工作区除了矿产资源调查程度较高外，其余资源调查程度较低。
随着经济发展，对资源需求量增加。
工作部署充分考虑当地条件，拟开展地下空间资源调查、土地资源调查、地热能资源调查、地下水资源，调查成果为当地经济发展提供资源数据支撑。
（3）针对地质环境问题原生地质环境问题及人类活动造成的环境地质问题是制约经济发展的重要因素。
某市存在较典型的水土污染问题、地质灾害（软土、液化沙土）广泛分布问题。
（4）突出成果服务城市地质调查是应用性环境地质调查工作，调查成果将全面服务于城市经济、社会、民生发展领域。
工作部署突出调查评价数据集成、整合、转化内容。
成果将通过有效信息平台服务于各级政府，争取成为“智慧城市”建设重的主要信息源。
二、部署原则统筹部署，突出重点。
以问题和需求为导向，分清轻重缓急，统筹部署某市地质调查工作。
紧密结合地方发展规划，全区展开，层次分明，突出重点，分阶段进行。
拓展领域，强化服务。
针对城市发展需求，积极拓展工作领域，注重调查成果产品设计和转化应用。
作为应用型较强的地质调查项目，为城市发展服务，提供地方建设发展所需要的地质成果，让地方政府对地质成果满意。
绿色”浅层地温能阅读题及参考答案
绿色”浅层地温能阅读题及参考答案绿色”浅层地温能阅读题及参考答案①你听说过“浅层地温能”吗？它是蕴藏在地表以下一定深度（一般150米左右）范围内岩土体、地下水中，一般低于25℃的热能。
浅层地温能的以太阳辐射为主，还有一小局部地心热量。
②我们的地球可以称得上是一个宏大的热库，它的资源量非常丰富，其内部的总热能约为地球储存的全部煤炭所蕴含能量的1.7亿倍，具有经济价值的浅层地温能大约是现在全球能源消耗总量的45万倍。
据专家测算，我国地处北纬30°—42°的许多城市，地下近百米深度内，土壤中每年可采集的浅层地温能能量是目前国内发电装机容量的3750倍，地下水中每年可采集的浅层地温能能量也有2亿千瓦。
③浅层地温能是一种清洁无污染的能源。
这种能源的开发利用只需消耗少量的电能，就可以提取大量的能量，也不向大气排放二氧化碳等气体，对外界环境影响极小。
由于浅层地温能资源无处不在，人们还可以就近利用，就地取（排）热，为建筑物供暖或制冷，而地下水的水质、水量不发生任何变化。
与传统能源相比，可节省大量运输、传输和存放本钱。
④可见，浅层地温能具有众多的优点，开发利用浅层地温能已是社会开展的必然趋势。
现在的问题是，我们该如何利用这种比人类体温还要低很多的能源呢？科技人员采用了“热泵”原理。
“热泵”和“水泵”类似。
大家熟悉“水泵”吧，它是一种利用管道将水从低位抽到高位的机械，只不过“热泵”传递的是热能。
我们居住的室内环境和地层土壤中的温度一般情况下具有一定的温差。
冬季时，我们利用热泵可以把地下的`热能“抽”出来，供应室内采暖；夏季时，再把室内的热能“取”出来，排放到地下储存起来。
这样，可以通过自然和人工等补给方式，保持地温能量的动态平衡，使浅层地温能得以长期循环利用。
由于电流只是用来传热，而不是用来产生热，因此热泵只需消耗较少的能量便可以提供较多的能量，通常情况下热泵每消耗1000瓦的能量，就可以得到4000瓦以上的能量。
基于层次分析法一模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价——以山东省昌乐县为例
第N 卷"第!期中"国"地"质"调"查`.@%N"].%!!,!!年,P 月!"#$#!%&'$()*+",#-&.%/'Q ;G %!,!!J.>"',%'N*))b D %V 0JV J?%!,!!%,!%,N引用格式"张承斌%基于层次分析法T 模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价,,,以山东省昌乐县为例)2*%中国地质调查!!,!!!N #!$"N'TNN%#K 49/03B %-H>F 9L>@>F <5O 9@H9F >./.U =49@@.W05.F 45G &9@5/5G 0<L9=5J ./9/9@<F >?4>5G 9G ?4<;G .?5==9/J U HV V <?.&;G 545/=>O 55O 9@H9F >./"Q?9=5=F HJ<.U 349/0@53.H/F <>/-49/J./0E G .O >/?5)2*%75.@.0>?9@-HG O 5<.U 34>/9!!,!!!N #!$"N'T NN%$基于层次分析法T 模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价,,,以山东省昌乐县为例张承斌山东省煤田地质局第三勘探队 山东泰安"!$',,,摘要 层次分析法T 模糊综合评价模型可有效解决传统评价分析方法难以对模糊概念进行定量评价以及受主观影响较大等问题!使评价结果更加合理&精确%综合选取单一岩体厚度&地下水埋深&含水层总厚度&地层岩性&导热系数&比热容和地温等$个评价因子!运用层次分析法T 模糊综合评价模型对山东省昌乐县浅层地热能适宜性进行了评价!将研究区划分为适宜性中等区和适宜性差区!适宜性中等区面积为PP%$'_&!!适宜性差区面积为',%!N _&!%结合昌乐县城市规划!将研究区进一步划分为一般开发区&鼓励开发区&大力发展区和限制开发区%研究区浅层地热能开发利用潜力较大!合理开发利用可带来巨大的经济和社会效益%关键词 浅层地热能-适宜性分区-模糊综合评价-层次分析法中图分类号 E#P'-E *'P"""文献标志码 Q """文章编号 !,N(T )$,##!,!!$,!T ,,N'T ,N"收稿日期 !,!,T ,$T !N -修订日期 !,!!T ,'T !#%基金项目 山东省自然资源厅'山东省重点县#市&区$浅层地温能调查评价及示范工程建设#编号"-Z 7E *$,,,,!,'N,!,,!P*$$(项目资助%作者简介 张承斌#'N)#,$!男!硕士!工程师!主要从事水文地质调查评价工作%S &9>@"),!P#*#,c^^%?.&%,"引言浅层地热能指从地表至地下!,,&储存于水体&土体&岩石中的温度d !(e !采用热泵技术提取!用于建筑物供热或制冷的地热能)'*!具有分布广泛&储量丰富&埋藏较浅&易于开发&可循环再生&清洁环保等特点!可替代化石能源!减少污染物排放%自!,'(年开始!山东省先后完成了区域以及各地市的浅层地热能调查评价!随后开展了重点县#市&区$浅层地热调查评价及示范工程建设)!*%山东省潍坊市昌乐县周边县市区均已完成浅层地热能资源调查评价工作%随着昌乐县社会经济的发展!其节能减排压力日益增大!因此!针对昌乐县城区开展浅层地热能适宜性区划及资源潜力评价!对于当地发展清洁能源&落实新旧动能转换&实现经济社会可持续健康发展有重要意义%目前!浅层地热能适宜性评价采取的主要方法为指标法和层次分析法#9/9@<F >?4>5G 9G .4<;G .?5==!Q M E $%.Z K b X ,!!(,!,,N 浅层地热能勘查评价规范/)'*中推荐浅层地热能适宜性分区采用指标法!该方法可方便&快捷地对区域浅层地热能适宜性进行评价!但由于选取指标较少!无法做出精确&定量的评价%层次分析法是一种定量与定性相整合的多目标决策剖析方法!具有系统性强&层次分明&简洁实用等特点!近年来被广泛应用于浅层地热能适宜性评价工作!效果良好)*T #*!但其权重因子的确定常常因人而异!评价过程受主观影响较大%模糊综合评价法是一种基于模糊数学的隶属度理论!对受多种因素影响的对象进行综合评价的方法!它将定性评价转化为定量评中"国"地"质"调"查!,!!年价!即去模糊化%进行浅层地热能适宜性评价时!采用层次分析法考虑各因素对系统评价的贡献程度!再引入模糊综合评判对适宜性进行模糊综合分析)$*!可避免因个人主观影响而造成的系统误差%在充分收集研究区区域地质&水文地质&地热地质等资料的基础上!应用模糊综合评价模型对该区浅层地热能适宜性进行了评价分区!有效解决了传统评价分析方法难以对模糊概念进行精确定量评价及受主观影响较大的问题!为昌乐县浅层地热能可持续开发利用提供了依据%'"浅层地热能赋存条件A%A#浅层地质结构根据本次施工钻孔资料!!,,&以浅岩土体结构大致以岩土二元结构为主#表'$%上部土体结构主要为第四系松散岩类-下部岩体主要为临朐群玄武岩!下伏五图群砂岩&泥岩地层!部分地表A#本次施工钻孔情况B.8C A#D0'%207%3(&0'-.130(73*1钻孔编号地理位置成井深度b&第四系厚度b&基岩岩性3R,'昌乐县经济开发区前于留村),%'($%!玄武岩3R,!昌乐县宝都街道冯家庄村'!,%,*(%#玄武岩3R,*昌乐县经济开发区八里庄村'!,%'!*%)玄武岩3R,P 昌乐县宝都街道五里庄村'!,%''N%,玄武岩&砂岩&泥岩3R,(昌乐县宝都街道吴家池子村),%,)%P玄武岩3R,#昌乐县朱刘街道山坡村'!,%'!(%'砂岩&泥岩&灰岩3R,$昌乐县朱刘街道钱家庄村!,,%#*)%P玄武岩&灰岩3-,'昌乐县经济开发区黄埠村#,%)(N%(砾岩&玄武岩3-,!昌乐县经济开发区黄埠村#,%((N%!砾岩&玄武岩3-,*昌乐县经济开发区东萧村),%'!(%$玄武岩&泥岩区缺失五图群!下伏下九龙群灰岩&白云岩%'%'%'"上部土体结构研究区上部主要为第四系松散岩类!厚(f#,&!由南向北逐渐变厚!主要为大站组!局部分布黑土湖组和沂河组%岩性主要为褐黄色粉土&黏土!底部含少量碎石及土黄色姜状钙质结核!垂直节理发育%'%'%!"下部岩体结构研究区下部主要以新生界和古生界为主!隐伏于第四系之下%岩性以玄武岩&砂岩及灰岩为主%#'$临朐群#]8?$%该地层大多呈隐伏分布!局部沿低缓丘陵地带有不同程度的出露!与下伏古近系五图群呈喷发不整合接触%牛山组#]')$在研究区广泛分布!大多隐伏于第四系之下!在首阳山大面积 露%岩性主要为火山喷发沉积的灰黑色致密块状&杏仁状&气孔状玄武岩!局部夹河湖相沉积的泥岩&砂岩!底部砂砾岩%依据钻孔揭露情况!研究区南部厚约$,&!向北逐渐变厚至N#%*&以上!研究区东部厚'!f'$&%尧山组#]/$呈孤岛状零星分布于牛山组之上!二者呈不整合接触%岩性以火山喷发沉积的灰黑色致密块状玄武岩为主!在首阳山一带零星出露%#!$五图群#S'@+$%五图群在研究区呈隐伏分布!依据钻孔揭露情况!岩性主要为泥岩&砂岩!厚度一般在!,&以上%#*$九龙群#第!期张承斌""基于层次分析法T 模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价,,,以山东省昌乐县为例'%松散岩类孔隙水#单井涌水量(,,f ',,,&*b J $-!%松散岩类孔隙水#单井涌水量',,f (,,&*b J $-*%松散岩类孔隙水#单井涌水量d ',,&*b J $-P%碎屑岩类孔隙裂隙水#单井涌水量d ',,&*b J !裸露型$-(%碳酸盐岩裂隙岩溶水#单井涌水量d(,,&*b J !裸露型$-#%碳酸盐岩裂隙岩溶水#单井涌水量d (,,&*b J !覆盖型$-$%碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶裂隙水#单井涌水量d (,,&*b J !裸露型$-)%块状岩类裂隙水#单井涌水量d ',,&*b J !裸露型$-N%块状岩类裂隙水#单井涌水量',,f (,,&*b J !裸露型$-',%块状岩类裂隙水#单井涌水量(,,f ',,,&*b J !覆盖型$-''%块状岩类裂隙水#单井涌水量',,f (,,&*b J !覆盖型$-'!%研究区范围-'*%断层-'P%含水层类型及富水性分区界线-'(%水系-'#%县界-'$%本次施工钻孔及编号%图A#研究区综合水文地质略图E 36C A#+/(12%13)2/5'06%07063).7-.40&12%*1,5/.'%.'%!%'"松散岩类孔隙含水岩组主要分布于昌乐县北部地区!含水层包括第四系砂砾石&粉细砂及粉土等!厚度一般在(&左右!单位涌水量d',,&*b #J +&$%地下水位埋深一般在!%)#f 'N%$(&%地下水化学类型为M 3g *+3@T39++0型&M 3g *T39++0型!矿化度为,%)$'f ,%N!)0b A %'%!%!"喷出岩类孔洞裂隙含水岩组主要分布在研究区南部!大部分被第四系覆盖%含水层主要为新近系临朐群牛山组气孔状玄武岩#全风化,中等风化$!厚约$,&!单位涌水量一般d '!,&*b #J +&$%地下水位埋深约!,&!地下水化学类型为M 3g *+-g P T 39++0&M 3g +3@T 39型!矿化度为,%!)(f ,%(,N 0b A %'%!%*"碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组主要分布于研究区东部!五图断裂以北!在孤山一带裸露地表!大部分隐伏于石炭系&二叠系&新近系及第四系之下!分布范围较广%含水层岩性为奥陶系马家沟群和寒武系九龙群炒米店组质纯灰岩和白云质灰岩等%区内单井出水量一般为(,,&*b J 左右%水化学类型主要为M 3g *+-g P T 39型和M 3g *T 39+]9!矿化度为,%*!(f ,%#)(0b A %A %F#岩土体热物性特征本次共采集')$件岩土样品!测试岩土热物性+*N +中!国!地!质!调!查"#""年参数!测试结果"表"#表明$研究区松散岩类密度较小%基岩密度较大&比热容变化较小%其中粉土'黏土等第四系松散岩类比热容相对较大%为$%$&'$%"&()*"(+(,#&石灰岩的导热系数和热扩散率的均值分别为"%-./*"0(,#和$%#$00"*1%明显高于其他岩性%岩土体各类岩性导热系数与密度具有明显的正相关性!表!"研究区主要岩土体物性及热物性特征值#$%&!"'($)$*+,)-.+-*/$01,.234(5.-*$0$67+(,)824(5.-*$04)24,)+523+(,8$-6)2*9.$67.2-0.岩性密度*"+(203.#比热容*"()((+3$(,3$#导热系数*"/(03$(,3$#热扩散率*"00"(13$#玄武岩"%"4#%56$%7$#%-#石灰岩"%6-$%#$"%-.$%#$黏土$%4-$%"#$%67#%-7粉土$%46$%"&$%67#%-"粉质黏土$%5&$%$&$%75#%-.泥岩"%#.$%##$%7"#%-6砂岩"%$"#%54$%6$#%4# "!适宜性分区研究区内第四系以黏土'粉土为主%基岩埋藏较浅%区域地下水富水性较差%且松散层和玄武岩不利于地下水回灌!碳酸盐岩类裂隙岩溶水富水性极不均匀%且富水性普遍较弱%即便局部区域富水性较强%考虑到大量抽灌灰岩水容易引发或加剧区域岩溶塌陷等地质灾害%因此%不宜将其划分为地下水换热适宜区)$%4*!综合考虑研究区的水文地质条件%将全区划分为地下水换热系统不适宜区!本文主要阐述地埋管换热系统的适宜性分区!!%:"分区方法采用模糊综合评判法和层次分析法对浅层地热能适宜性进行评价!模糊综合评判法基于模糊数学%对不方便量化的系统合成模糊关系%将一些模糊因素定量化%从而对多个因素进行评判!该方法可定量研究和处理客观存在的模糊因素%充分考虑因素的中间过渡状态)53$$*!层次分析法是一种对多目标进行分析决策的方法%将$个多目标的复杂问题分解成若干个因素%并按关系分组形成层次结构%从而确定层次中各因素的相对重要性!!%!"建立综合评价因素集因素集是以影响评价对象的各种因素为元素所组成的一个普通集合%通常用!表示!本次评价地源热泵适宜性等级的指标集为!""#$%#"%#.%#&%#7%#6%#-#%其中$#$表示松散层厚度或单一岩体厚度%#"表示地下水埋深%#.表示含水层总厚度%#&表示地层岩性%#7表示导热系数%#6表示比热容%#-表示地温"$##0#!"%"%$!地质及水文地质条件选取松散层厚度或单一岩体厚度'地下水位埋深'渗透系数以及含水层总厚度等指标)$"3$.*!松散层厚度或单一岩体厚度直接影响钻孔的平均导热系数和换热孔的施工难度%进而影响工程投资回报率!地下水位埋深影响地埋管换热系统的换热效率%水位埋藏较浅的区域%换热器与地下水及岩土体间能更好地进行能量交换!含水层总厚度决定了地下热量传递效果%也反映了地下岩"土#体的热交换条件!"%"%"!地层属性选取地层岩性等要素指标%不同岩性反映出特定的地热生成环境%决定了热物性特征和单孔换热量的大小!"%"%.!热物性选取导热系数'比热容以及地温等要素指标!岩土体导热系数直接反映能量在岩土体中传递与交换的速率%决定了地埋管换热器换热能力的高低%也影响单孔换热量!比热容是岩土体温度改变时的吸收或释放的内能%代表了岩土体蕴藏的浅层地热能资源量的大小!地温%通过$##0深度的地温%表征不同地层地温梯度以及大地热流量的大小!!%;"建立综合评价集评价集是评价者对评价对象可能做出的各种结果所组成的集合%通常用$表示!本次评价地源热泵适宜性等级的评价集为""%$%%"%%.#%其中$%$表示好%%"表示中等%%.表示差!!%<"构建评价矩阵若因素集!中第&个元素对评价集$中第$个元素的隶属度为'&$%则对第&个元素单因素评价的结果用模糊集合表示为$(&""'&$%'&"%+%'&)#%以*个单因素评价集($%("%+%(*为行组成矩阵(&5(第!期张承斌""基于层次分析法T 模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价,,,以山东省昌乐县为例 3F )!称为模糊综合评价矩阵%本次评价依据研究区水文地质及热物性条件!通过专家打分!确定B h D 上每个有序对##$!>A $的隶属度%最终得到单因素评判矩阵 为C 4''4'!4'*4!'4!!4!*4*'4*!4**4P'4P!4P*4('4(!4(*4#'4#!4#*4$'4$!4 $*%"%I#确定因素权向量各因素的重要程度有所不同!为此!给各因素#$一个权重1$!各因素的权重集合的模糊集用G 表示"GC #1'!1!!1*!1!1(!1#!1$$%本次评价通过层次分析法#Q M E $构建权向量!其主要步骤是"首先!建立递阶层次结构模型-然后!构造出各层次中的所有判断矩阵!进行层次单排序及一致性检验-最后!进行层次总排序及一致性检验!确定各要素重要性排序的权值%!%(%'"评价模型地埋管热泵系统评价体系层次结构模型由*层构成!从顶层至底层分别为目标层&属性层和要素指标层)'P T '(*%本次评价目标是地埋管换热适宜性分区!由地质及水文地质条件&地层属性&热物性*项指标构成属性层!要素层细化为导热系数&比热容&含水层总厚度等$项指标#图!$%图"#地埋管换热系统适宜性分区评价模型E 36C "#+,31.83731/;0(3(6%=.7,.130(-05%70&8,'3%5434%2%.1%J)2.(6%*/*1%-!%(%!"因子权重确定因子权重采用层次分析赋权法确定%依据评价体系的层次结构模型!应用专家打分方法!通过各因素之间的两两比较确定合适的标度!构造判断矩阵%使用3R 值检验判断矩阵的一致性!如果没有通过一致性检验则需修改判断矩阵!直至达到可以接受的一致性!最后确定各因子权重#表*$%表F#地埋管换热系统适宜性分区指标权重B .8C F#K (5%J @%3621'.(H 3(61.87%0&*,31.83731/;0(3(60&434%2%.1%J)2.(6%'*/*1%-因素综合权重导热系数,%*!''含水层总厚度,%*松散层厚度或单一岩体厚度,%'*'N 比热容,%'!*$地温#',,&$,%,),!地层岩性,%,$#N 地下水位埋深,%,P*N"%L#建立综合评价模型确定单因素评判矩阵 和因素权向量 之后!通过模糊变化将 上的模糊向量 变为 上的模糊向量 !即 C 'F $H $F *C #I '!I !!I *$%其中H称为综合评价合成算子!本次评价取一般的矩阵乘法%"%M#确定系统总得分综合评价模型确定后!确定系统得分!即J C'F )+ X'F )!其中J 为系统总得分!为 中相应因素的级分%设适宜性好T 中等T 差的级分依次为=CN !(!()'%"%N#综合评分#'$绘制各要素图件%通过+9;7I -制图软件制作各要素指标的等值线#分区$图件!包括导热系数分区图&含水层厚度分区图等$幅分区图#图*$%+(N +中"国"地"质"调"查!,!!年图F#研究区各要素分区E 36C F#O 3&&%'%(1%7%-%(1;0(3(653.6'.-0&12%@0'H 3(6.'%.""#!$网格剖分%对研究区进行网格剖分!网格大小设为',,,&h',,,&%#*$网格赋值%将剖分网格与各因素指标等值线图叠加!并对网格中心点进行赋值!计算每个网格的分值!最终根据网格得分绘制地源热泵适宜性综合指数分区图#图P$%'%# 综合指数d $-!%( 综合指数d #-*%P 综合指数d (-P%综合指数等值线-(%研究区范围-#%水系-$%县界%图!#研究区地源热泵适宜性综合指数分区E 36C !#G 0-4'%2%(*3=%*,31.83731/3(5%J ;0(3(6-.40&6'0,(5P *0,')%2%.14,-43(12%*1,5/.'%.""#P $适宜性分区标准%结合专家意见并考虑实际情况!将总得分 $分的区域划分为适宜性好区!(f $分划分为适宜性中等区!d (分的区域划为适宜性差区%"%Q#分区结果!%N%'"模糊综合评价法分区结果结合研究区浅层地热能水文地质条件&地质条件及热物性&地层属性!利用层次分析法T 模糊综合评价模型!将研究区划分为地埋管换热适宜性中等区和适宜性差区#图(#9$$%适宜性中等区域面积PP%$'_&!!热导率在'%P)f*%!'8b #&+6$之间!松散层或单一岩层厚!!%(f #*%,&不等!含水层总厚度i *,&!地下水位埋深变化较大##%,f P!%(&$!属地埋管换热的较有利区域%适宜性差区面积为',%!N _&!!导热系数d '%$8b #&+6$!单一岩体厚度d #,&!属地埋管换热的相对不利区域%!%N%!"与指标法分区结果比对运用指标法对研究区进行了地埋管换热系统适宜性评价!结果表明研究区均为地埋管换热系统适宜性中等区#图(#L $$%+#N +第!期张承斌""基于层次分析法T 模糊综合评价模型的浅层地热能适宜性评价,,,以山东省昌乐县为例#9$模糊综合评价法评价分区#L $指标法评价分区'%适宜性中等区-!%适宜性差区-*%综合指数等值线-P%研究区范围-(%水系-#%县界%图I#研究区地埋管换热系统适宜性评价分区E 36C I#O 3=3*30(0&*,31.83731/;0(3(6%=.7,.130(0&6'0,(5P *0,')%2%.14,-4*/*1%-3(12%*1,5/.'%.""对比模糊综合评价法与指标法!两种方法的评价结果大致相同%由于模糊综合评价法选取的评价因子更多!并结合专家打分评价了局部适宜性差区!因此评价结果更趋于合理%模糊综合评价法对评价结果进行了定量化处理!使评价结果更加细化%同一适宜性分区内亦可通过综合指数等值线判别其适宜性的优劣程度%*"开发利用区划依据研究区浅层地热能开发利用适宜性评价结果!综合考虑研究区建筑密度&供暖供需情况及城市发展规划!通过定性评价!将昌乐县划分为一般开发区&鼓励开发区&大力推广区和限制开发区!共P 个大区!$个亚区#图#$%#'$ 区为一般开发区!位于研究区中部!属于昌乐县中心城区!面积',%()_&!%该区城镇化建设程度高!城市配套设施较为完善!供暖矛盾不突出%区内岩土体热导率较高!为地埋管换热系统适宜性中等区%可鼓励旧城改造及新建建筑采用地埋管地源热泵%#!$ 区为鼓励开发区!位于研究区北部!分为'& !!个亚区!面积共'#%()_&!%该区属昌乐县经济开发区!城镇化建设程度较低%区内岩土体热导率较高!有利于地埋管地源热泵建设%区内供暖等基础设施较为紧张!建议在做好前期勘察论证的基础上!做好相关审批及施工质量把关工作!建设一批示范工程!推广地埋管地源热泵技术!提高群众对浅层地热能的认识!为经济开发区发展助力%#*$ 区为大力推广区!分为!个部分% '区位于研究区南部!面积P%!#_&!%该区正处于大规模城镇化建设阶段!城镇化建设程度较低!新城区内供暖等基础设施较为紧张!属地埋管换热系统适宜性中等区%建议大力推广地埋管地源热泵技术!缓解环境压力!为新城区发展助力% !区位于研究区东部!属昌乐县朱刘街道!面积'*%!$_&!%该区城镇化建设程度很低!供暖等基础设施比较紧张%该区为工业园区!规划与潍坊开发区接轨!是下一步合村并居及新农村改造的重点区域!属地埋管换热系统适宜性中等区%建议大力推广地埋管地源热泵技术!鼓励新农村建设或旧村改造采用地埋管地源热泵%#P $ 区为限制开发区!面积共',%!N _&!!分为 '& !两个亚区!位于研究区西南及北部%该区浅层地热能适宜性评价为地埋管换热适宜性差区!不适宜大规模建设地源热泵系统%建议进一步提高勘查精度!结合工程建设实际情况!开展场地浅层地热能勘察工作!在严格论证的基础上!适度开发利用地埋管地源热泵系统%+$N +中!国!地!质!调!查"#""年$%一般开发区!"%鼓励开发区!&%大力推广区!'%限制开发区! (%研究区范围!)%房屋建筑!*%县界!+%水系!,%道路!$#%铁路! $$%山体及注记"图!"研究区浅层地热能开发利用区划#$%&!"'()(*+,-(./0.12/$*$30/$+.3+.$.%-0,+4 560**+7%(+/6(8-0*(.(8%9$./6(5/21908(0'!结论及建议#$$基于昌乐县的地质条件%水文地质特征%热物性及岩性组合条件等&将昌乐县城市规划区划分为浅层地热能适宜性中等区和适宜性差区&适宜性中等区面积''%*$-."&适宜性差区面积$#%",-.""#"$根据评价结果及昌乐县城市规划&将昌乐县研究区划分为一般开发区%鼓励开发区%大力发展区和限制开发区'个大区"建议在工程建设前先进行场地浅层地热能开发利用勘察&为地埋管热泵系统的设计提供依据"#&$相对于指标法&模糊综合评价法具有评价结果更合理且定量化的优点&其关键在于评价矩阵的构建和因子权重的确定"为保证评价结果的可靠性&建议选取&/(名浅层地热能研究领域相关专家进行打分"参考文献#:(4(8(.;(5$'$(!韩再生&冉伟彦&佟红兵&等%0123#""()"##,浅层地热能勘查评价规范'4(%北京*中国标准出版社&"##,%56714&8679:&3;7<5=&>?6@%0123#""()"##,4A>B C D C E B6?C;7D;F4G6@@;HI>;?G>F.6@J7>F<KL7M>N?C<6?C;767O J M6@P6EC;7'4(%=>C Q C7<*4?67O6F ON R F>N N;D S GC76&"##,%'"(!李卫洲%山东省临沂市浅层地热能特征及开发利用'0(%北京*中国地质大学#北京$&"#$,%T C91%3G>S G6F6B?>F C N?C B N67O0>M>@;A.>7?;D4G6@@;HI>;?G>F E .6@J7>F<K C7T C7K C S C?K&4G67O;7<R F;M C7B>'0(%=>C Q C7<*S GC76 U7C M>F N C?K;D I>;N B C>7B>N#=>C Q C7<$&"#$,%'&(!卫万顺&李宁波&冉伟彦&等%浅层地温能开发利用中的关键问题研究'V(%城市地质&"##,&'#&$*$W(%9>C94&T C X=&8679:&>?6@%4?POK;7?G>->K 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乐陵市浅层地热能开发利用资源潜力评价
乐陵市浅层地热能开发利用资源潜力评价发布时间：2022-10-10T07:53:03.656Z 来源：《工程建设标准化》2022年第11期第6月作者：孟锦尹承亮薛成永卢雨徐博凯[导读] 通过对乐陵市浅层地热能赋存条件的研究，结合岩土样测试及现场热响应试验等数据的分析[1]，孟锦尹承亮薛成永卢雨徐博凯山东钰镪地质资源勘查开发有限责任公司，山东泰安 271000摘要：通过对乐陵市浅层地热能赋存条件的研究，结合岩土样测试及现场热响应试验等数据的分析[1]，运用层次分析法对研究区进行了开发利用适宜性分区，同时进行了浅层地热能开发利用资源潜力评价及经济效益分析。
结果表明：研究区内均为地埋管热泵适宜性好区；研究区内全部应用地埋管地源热泵系统，120m深度内浅层地热能开发，夏季可制冷面积2497.00×104m2，冬季可供暖1303.20×104m2。
200m深度内浅层地热能开发，夏季可制冷面积3915.43×104m2，冬季可供暖2598.80×104m2。
因此，研究区浅层地热能开发利用潜力大，可带来巨大的经济效益。
关键词：浅层地热能；适宜性分区；资源潜力；层次分析法；乐陵市0 引言浅层地热能属于可再生绿色能源，具有地质环境和地下水恢复速度快、对大气无污染等特性，能源利用率高，比传统方式节能50%-75%。
真正实现了供暖（冷）建筑使用区域的零排放零污染。
一套设备，冬季供暖，夏季制冷，并提供日常生活热水，可实现一机三用功能，节约总体投资，占地少等优势。
因此，开展浅层地热能资源调查及适宜性区划研究具有重要的现实意义。
该文以地质勘查项目为依托，开展浅层地热能适宜性分区及资源潜力评价工作，为合理开发利用浅层地热能资源提供科学依据，对其他相近地区推广利用浅层地热能提供参考。
1 浅层地热能赋存条件1.1浅层地质结构特征研究区位于鲁西北平原（图1），属黄河泛滥冲击平原，形成了巨厚的第四系松散堆积层，200m以浅具多元结构，岩性为粉土、粉质粘土、细砂、粉砂。
汉中市浅层地热能开发利用适宜性及潜力研究
汉中市浅层地热能开发利用适宜性及潜力研究朱红玉;刘建强;杜少少【摘要】浅层地热能是清洁的绿色能源,合理的开发利用在能源结构调整、强化雾霾治理、应对气候变化等方面有非常重要的意义.以汉中市的浅层地热能资源为研究对象,在野外调查、现场热响应试验及分析整理前人研究成果的基础上,对汉中市浅层地热能资源进行调查评价.查明了浅层地热能赋存条件,对浅层地热能开发利用适宜性评价,可知汉中市全区均适宜或较适宜采用地下水热泵系统开发利用浅层地热能.同时对该市浅层地热能热容量、供暖/制冷潜力进行计算,分析环境效益和经济效益,为政府统一规划利用浅层地热能资源提供科学依据.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】5页(P46-50)【关键词】浅层地热能;适宜性分区;潜力;供暖/制冷潜力;社会经济效益【作者】朱红玉;刘建强;杜少少【作者单位】陕西省地质调查中心,陕西西安710016;陕西省地质调查中心,陕西西安710016;陕西省地质调查中心,陕西西安710016【正文语种】中文【中图分类】P314.1浅层地热能是蕴藏在地表以下200 m以浅岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能[1]，具有分布广、成本低、易开采、无污染、直接利用等特点。
在合理开采的情况下，浅层地热能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源[2]。
通常用于夏季制冷、冬季供暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。
浅层地热能的合理开发利用，在能源结构调整、强化雾霾治理、应对气候变化等方面有非常重要的意义。
汉中市位于陕西省西南部，是汉王朝的发祥地，长江第一大支流汉江的源头，秦巴山片区三大中心城市之一。
近年来，汉中市政府为优化能源结构，治理雾霾污染，改善生态环境，大力推广使用地热能，浅层地热开发与省内其它地区相比程度较高。
汉中市浅层地热能开发最早始于2007年，截至2015年底，已建和在建各类利用工程共33处，主要分布在汉江一级阶地，总建设面积132.66×104 m2，开发利用方式为地下水地源热泵。
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
/10
（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。
基于GIS和AHP的南通市主城区地下水地源热泵适宜性评价
基于GIS和AHP的南通市主城区地下水地源热泵适宜性评价周红卫;王琦;张沙莎;杨仪;郭华【摘要】将南通市主城区的地质和水文地质条件、地下水动力场、温度场与热物性、地下水化学场和环境地质等自然因素作为层次分析法(AHP)模型的评价因子,应用AHP获得各影响因子的权重值,并结合GIS的空间分析技术,将研究区地下水地源热泵适宜性分为适宜、较适宜和不适宜3个大区,其中适宜区和较适宜区占总调查区的97.78％.经检验,评价方法适合该研究区.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2016(040)001【总页数】5页(P178-182)【关键词】层次分析法(AHP);地下水地源热泵;MapGIS空间分析;适宜性分区;江苏南通【作者】周红卫;王琦;张沙莎;杨仪;郭华【作者单位】江苏省地质环境勘查院,江苏南京210002;江苏省地质环境勘查院,江苏南京210002;江苏省地质环境勘查院,江苏南京210002;江苏省地质环境勘查院,江苏南京210002;江苏省地质环境勘查院,江苏南京210002【正文语种】中文【中图分类】P314.9浅层地温能开发利用方式主要为地埋管式和地下水式地源热泵。
对于地埋管地源热泵方式，适宜性分区主要考虑岩土体特性、地下水分布和渗流情况等因素；对于地下水地源热泵方式，则主要考虑含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性、渗透性、地下水动态变化、地质灾害等因素(王贵玲等，2012)。
结合GIS的空间分析技术，按照层次分析法计算所得的分区标准，可将多个评价因子间交互计算后的属性结果在GIS图件上直观表达。
层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)(Saaty，1986)是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法，适合于针对浅层地温能开发利用适宜性评价(董殿伟等，2010;苑雷等，2013；杨泽等，2013;Chandio et al.，2013)。
南通市主城区地下水地源热泵适宜性的分区工作，可为浅层地温能资源量评价、开发利用规划及政府管理提供可靠依据。
城区建设用地地质适宜性评价方法探讨———以湖南省益阳市中心城区为例
0引言城市是人类文明的重要标志，但近年来随着我国城镇化进程的快速推进，乡村人口持续向城市流入，城市规模不断扩张，继而涌现出一系列问题：建设用地快速扩张，城市地质环境恶化、地质安全受到威胁。
如郑州市2021年“7·20”特大暴雨后城市道路出现2000多处地面塌陷，威胁人民生命财产安全。
针对上述地质环境问题进行成因分析，其中一类原因是城市规划对地质影响因素的考虑不够全面和深入，忽视了地质条件、地质资源、地质环境等因素对城市的影响，因此在城市建设中埋下潜在隐患。
对此，城市建设用地地质适宜性评价是避免地质环境问题、保障地质安全的必然举措。
同时在国土空间规划的背景下，如何运用好地质调查成果，科学合理地开展城区建设用地规划，也是本轮规划需要认真回答的命题。
城市建设用地地质适宜性评价是对城市建设过程中涉及的地质环境进行适宜性的分析与评价，其评价结果可为城市建设用地的合理性、科学性提供基础保证。
本文以湖南省益阳市中心城区为例，就城区建设用地地质适宜性评价体系构建作了探讨，同时传播相关科学知识。
1研究区域及方法1.1研究区域研究区域位于湖南省益阳市中心城区，涉及资阳、赫山两个行政区，地理坐标为北纬28°19′56″~28°38′51″，东经112°17′04″~112°31′49″，面积约为245.59km 2。
地形地貌较复杂，位于湖南省中北部资水下游的洞庭湖平原与雪峰山脉接合部，西南山丘起伏，东北江湖交错；地势自西南向东北，呈阶梯状倾斜递减。
区境以平原为主，山、丘、岗地貌齐全，海拔在29.5~239m 。
区内地层主要由新生界第四系砂质黏土、网纹状黏土、细沙层、卵石层多层结构土体和元古界板溪群冷家溪群石英砂岩、板岩、变质砂岩等构成。
地质构造上属于湘中-南地块基金项目:湖南省地质院科研项目(HNGSTP202210)。
作者简介:罗量,本科,工程师,研究方向为国土空间规划、水工环地质等研究。
城市景观格局与地表温度的定量关系——以兰州市为例
第36卷第9期2020年9月商丘师范学院学报JOUＲNAL OF SHANGQIU NOＲMAL UNIVEＲSITY Vol．36No．9Sep．2020收稿日期：2019－06－26作者简介：郝嘉楠（1996—），女，甘肃和政县人，兰州大学资源环境学院在读硕士研究生，主要从事城市与区域规划的研究．城市景观格局与地表温度的定量关系———以兰州市为例郝嘉楠，高泽阳（兰州大学资源环境学院，甘肃兰州730030）摘要：地表温度对研究全球资源环境和气候变化有着关键性的作用，同时它又是研究城市热环境、全球气候、土地利用等的重要因素．由于其对城市生态环境和城市整体生存能力的不利影响，城市热岛与城市景观格局之间的关系已经成为热点研究课题．本文利用兰州市2017年夏季Landsat 8遥感影像，基于AdaBoost 的算法（Adaptive Boosting ）提取了土地利用信息，地表温度通过辐射传导方程法来反演．采用回归分析和空间自相关分析方法，探讨不透水面和植被覆盖与地表温度之间的定量关系；使用最小二乘法回归方法模型对比得到不同城市景观格局对地表温度的影响．结果显示：兰州市地表温度从西北到东南逐渐升高，中部地区低于南北两山的温度；城市不透水面温度显著高于植被覆盖区域，城市地表温度介于18．45－45．34ħ；城市热岛效应明显；兰州市不透水面与地表温度呈现正相关关系，植被覆盖与地表温度呈现负相关关系；适当减少兰州市不透水面面积，加大不透水面的破碎程度，在一定程度上，能更有效降低城市区域的地表温度；通过增加兰州市植被多样性和密集度，可以有效缓解兰州市热岛效应．关键词：景观格局；地表温度；兰州市；关系中图分类号：P901文献标识码：A文章编号：1672－3600（2020）09－0050－05研究全球资源环境和气候变化问题，地表温度的重要性不言而喻．诸如城市热环境、全球气候、土地利用等课题，都离不开地表温度这一至关重要的因素．城市热岛效应，表现为城市四周农村地区温度明显低于城市温度［1］，形成类似高温孤岛的现象，这是城市化进程达到一定程度时的必然现象．城市热岛的出现，使得城市能源消耗增加，硫化物，碳氧化物、氮氧化物等空气污染物的排放量大大上升，其对人体的伤害也不容小觑．城市下垫面的性质、人工热源的增加、水气影响、空气污染、城市景观格局的变化、绿地减少、人口迁徙等，都是造成热岛效应不容忽视因素［2］．已有大量研究证明，土地利用组成及其空间格局会对地表温度产生影响．个别土地利用/覆盖类型对温度的影响研究，是目前研究最为普遍的方向，张震［3］通过主成分分析方法和相关分析方法，研究了青岛市下垫面、土地利用驱动因子和社会经济对地表温度产生的影响；李琳［4］结合了回归分析方法，主成分分析方法和相关分析方法，得到与成都市地表温度呈现正相关的景观格局类型是不透水面，与地表温度呈现负相关的景观格局类型是植被，而水体与地表温度呈现微弱负相关关系．但是定量化分析景观格局与地表温度之间的关系，应加以提高．邹婧［5］等通过研究土地利用类型与结构和地表热环境之间的关系，定量地探讨了深圳市景观格局与地表温度之间的关系．王雪［2］等利用最小二乘法和地理加权回归方法，分析北京市景观格局对地表温度的影响．研究城市景观格局与地表温度的定量关系，有利于合理规划城市土地资源，缓解城市热岛效应，为城市规划与发展提供科学的指导．作为西部地区重要的中心城市之一，兰州市的城市化步伐越来越快，由此引发的生态环境问题也日益增加．因此，土地利用与景观格局的变化导致的生态环境问题阻碍了兰州市社会经济的发展．本文以兰州市为研究区域，使用2017年夏季Landsat 8影像，定量地研究了不透水面和植被覆盖与地表温度的关系，并从景观角度出发，探讨兰州市景观类型空间格局和组成与地表温度空间分布之间的关系，旨在为兰州市城市生态改善以及合理规划城市布局提供科学支持．1研究区概况兰州市位于甘肃省中部，东经102ʎ36'－104ʎ34'，北纬35ʎ35'－37ʎ7'之间［6］．土地总面积为13085．6km 2，区域内地貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁，类型齐全，交错分布，地势自西南向东北倾斜，有着两山夹一河的特点，地形呈狭长型［7］．受兰州市自身地势高差的悬殊和复杂的地形的影响，兰州市局部气候差异性较大：兰州市的西侧、南侧均是石质山，属于温寒带湿润地区，海拔较高，年平均气温只有20－50ħ，年降水量仅为500mm ，其中北侧和东北地区平均气温在60ħ左右，年平均降水量小于250mm ，属于温凉带干旱区．兰州市中心城市地带属于温带半干旱地区，平均气温在11．20ħ左右［8］．年平均日照时数为2446h ，无霜期为180d ［9］．随着兰州市社会经济的发展，兰州市土地利用发生了巨大变化，城市热岛效应也越来越显著．2研究数据与方法2．1数据来源本实验选用美国陆地卫星Landsat 8OLI /TIＲS 影像数据（数据来源：USGS EarthExplorer ）作为地表温度反演和土地利用/覆盖分类的基础数据．影像选取时间为2017年8月3日，轨道号为131－35，研究区范围内云量覆盖为0．使用1ʒ200000兰州市土地利用总体规划图辅助进行土地利用/覆盖分类．并对原始影像进行辐射校正、研究区域裁剪等预处理．2．2研究方法2．2．1地表温度反演文章采用辐射传导方程法反演地表温度［10］．根据辐射传导方程法反演地表温度T s 的表达式为：T s =K 2lnK 1BT ()s +[]1式中，K 1、K 2为传感器的定标常数，在Landsat OLI 的取值分别为K 1=774．89W /（m 2*μm*sr ），K 2=1321．08K ；B （T s ）为温度T s 的黑体辐射亮度，计算公式如下：B （T s ）=L λ－L ↑－τ（1－ε）L ↓τε式中，τ为大气透过率，L ↑为大气上行辐射，L ↓为大气下行辐射；这三个参数值可通过美国航天航空局官网（https ：//atmcorr．gsfc．nasa．gov ）输入相关参数查询；L λ为传感器接收到热红外光谱辐射亮度；ε为地表比辐射率．使用NDVI 阈值法可计算地表比辐射率ε［11］：ε=0．004P V +0．986式中，P V 是植被覆盖度，采用像元二分法计算．原理如下：P V =NDVI －NDVI soilNDVI veg －NDVI soil式中，NDVI soil 为裸土覆盖区域的NDVI 值；NDVI veg 代表完全植被覆盖区域的NDVI 值；NDVI 为归一化植被指数，根据下式计算：NDVI =NIＲ－ＲNIＲ+Ｒ式中，NIＲ和Ｒ分别为Landsat 8影像的近红外波段和红波段．统计计算完的NDVI 值，NDVI soil 和NDVI veg 分别取为NDVI 累计5%和95%的像元值．2．2．2基于AdaBoost 算法的土地类型/覆盖提取遥感影像分类，通常情况下属于多分类问题范畴．首先，AdaBoost 赋予每个样本相同的权重，即样本被选择为基分类器的概率．此后，进行加权抽样，于样本集中提取训练样本，生成弱分类器，对样本总体进行弱分类，得到当前分类器的误差．利用误差计算各样本权重，这样便可提升错误分类样本权重；按此法，可在之后迭代过程中，再次集中选择更多，容易被错误分类的样本．同时，新生成的分类器也将对这些样本给予更多关注．这一系列的弱分类器，便是基于类似多次迭代过程形成的．这些弱分类器对未知实体进行分类，并最终利用加权投票的方式，集成所有分类结果［12］．AdaBoost 有很多不同的基分类算法，在AdaBoost 中，不同地物通过迭代次数的改变，而影响其分类的精度．本实验采用基于AdaBoost 算法的分类系统，把土地分为：林地、其他植被（包括园地、农用地、草地等）、其他用地（包括自然保留地、滩涂等）、不透水面和水体5种类型．2．2．3相关分析相关分析的任务，就是揭示地理要素之间相互关系的密切程度［13］．地理要素之间相互关系密切程度的测定，主要是通过对相关系数的计算与检验来完成的，两个地理要素间相关关系的计算方式为：r xy =∑ni =1（xi－x ）（y i －y ）∑ni =1（xi－x ）槡2∑ni =1（yi－y ）槡2式中，r xy为要素x 与y 之间的相关关系系数，其值介于［－1，1］之间，是表示两要素之间的相关程度的统计指标．rxy＞0，表示正相关，r xy ＜0，表示负相关，r xy 的绝对值越接近于1，表示两要素的关系越密切．15第9期郝嘉楠，等：城市景观格局与地表温度的定量关系2．2．4回归分析作为一种分析变量关系的强有力的工具，回归分析通过建立的回归模型来反映地理要素间的具体数量关系［14］．回归模型有线性与非线性两种．一元线性回归模型因变量与自变量单一对应．假设有两个地理要素（变量）x 和y ，x 为自变量，y 为因变量．则一元线性回归模型的基本结构形式为：y a =a +bx +εa本文通过回归分析定量研究兰州市不透水面、植被覆盖与地表温度的关系，并建立它们之间关系的回归方程．2．2．5空间自相关分析空间自相关分析是为了确定地理要素之间在空间上的相关性［15］．空间自相关系数可以用来定量地描述地理要素在空间上的依存程度，其计算公式为：I =nS O∑ni =1∑nj =1W （i ，j ）（x i－x ）（x j －x ）∑ni =1（xi－x ）2式中，x i 为观测值，x 为x i 的平均值，S O =∑ni =1∑n j =1W （i ，j ），W （i ，j ）为i ，j 之间的空间链接矩阵．如果地理要素之间随着测定距离的缩小而变得相似，则它们呈空间正相关关系；如果地理要素之间随着测定距离的缩小而存在明显的差异，则它们呈空间负相关关系．2．2．6景观格局指数景观格局指数属于定量分析因素，用以反映景观格局信息［16］．本文结合研究区域景观特点和空间特性，选取了8个景观格局指标研究兰州市土地利用格局．景观格局指数通过Fragstats4．2软件计算得到，如表1示：表1景观格局指数Tab．1landscape pattern index景观格局指数计算公式生态含义斑块面积（CA ）———制约斑块中物种的丰度、数量等最大斑块占景观面积比例（LPI ）LPI =max m j =1（a ij ）A 有利于确定景观的优势类型斑块密度（PD ）PD =n iA反映了斑块的破碎度，描述整个景观的异质性平均斑块大小（AＲEA _MN ）AＲEA _MN =AN 反映景观异质性的关键形状指数（LSI ）LSI =Emin E 反映整体景观的形状复杂程度边缘密度（ED ）ED =EA反映景观的边缘效应分维数（FＲACT ）FＲCAT =∑m i =1∑nj =12ln （0．25P ij ）ln （a ij ）a ij∑mi =1∑nj =1a ()[]ij测定斑块形状对内部斑块生态过程影响的指标聚合度（AI ）AI =∑ni =1（giig ii max）ˑP []i ˑ100表示同类斑块之间的凝聚程度3兰州市景观格局与地表温度的关系研究3．1不同土地类型之间温度比较表2不同土地利用类型的地表温度分布图Tab．2surface temperature distributions of different land use types地类水体林地不透水面其他植被其他用地均值26．66824．82336．82233．06238．585标准差2．6483．0151．9362．6683．074表2是兰州市2017年土地利用/覆盖类型的地表温度统计值．通过对比均值可以发现，2017年研究区地表温度序列为：其他用地＞不透水面＞其他植被＞水体＞林地．其他用地、不透水面的平均地表温度在5种土地利用类型中排名靠前．其他植被里包含有大量的草地、农用地、花园等土地类型，所以其平均地表温度比较高．兰州山地面积占全市面积的85%，连续的大面积裸土地直接导致了其他用地温度过高．林地的地表温度是所有土地利用类型中最低的，其次是水体．对比土地利用类型的地表温度的标准差，其顺序为：其他用地＞林地＞其他植被＞水体＞不透水面．不透水面地表温度的标准差最低，主要原因是因为兰州市城镇大多处在地势平坦的地区，建筑集中且分布均匀．黄河是兰州市的主要水域，水质差异小，均一性比较大，所以水体的标准差相对于其他地区比较小．其他用地是所有土地利用类型中标准差最大的，这主要是25商丘师范学院学报2020年因为其他用地里包含了裸土地、处在城镇中的未利用地等，其跨度比较大．兰州地区的林地主要集中在东南地区，其余地区林地稀疏、密度小，林地分布不均衡．3．2不透水面与地表温度的关系将不透水面与地表温度进行回归分析，二者的分析结果如图1所示．图1研究区不透水面与地表温度关系Fig．1relation between impermeable water surface and surface temperature in the studyarea图2研究区植被覆盖与地表温度关系Fig．2relationship between vegetation cover and surface temperature in the study area由图1可以发现，研究区不透水面与地表温度之间有着显著的线性正相关关系，随着不透水面程度的加深，地表温度也呈现明显的上升趋势．这就表明，不透水面可以增加地表温度，不透水面区域越多的地方，地表温度也就越高．因而，不透水面的扩展会导致城市热岛效应加剧．3．3植被覆盖与地表温度的关系将植被覆盖与地表温度进行回归分析，二者的分析结果如图2所示．由图2可以看出，植被覆盖与地表温度呈现显著的线性负相关关系，植被覆盖度越好，地表温度越低．这说明植被具有降低地表温度的作用，由于城镇用地密度大的地方，植被密度小、种类少，造成了地表温度增加．植被种类多而密集区域，温度比较低．植被对于减缓城市地表温度作用明显．3．4空间自相关分析结果本文通过GeoDa 空间分析软件，使用全局空间自相关模型统计检验地表温度与植被覆盖和不透水面二者分布的空间自相关性．空间自相关系数Moran＇s I 见表3．表3Moran＇s I 系数Tab．3Moran＇s I coefficient变量不透水面植被覆盖Moran＇s I 0．20900．1948P 值0．00010．0001标准化Z 值27．653031．2823Moran＇s I 系数显示，兰州市地表温度与植被覆盖和不透水面的分布均呈现空间正自相关．相对而言，不透水面分布的空间聚集性要强于植被覆盖．3．5最小二乘法回归模型分析结果本实验主要通过SPSS 软件，以5类土地利用类型为自变量，温度为因变量，为每个景观格局指数建立OLS 模型．表4为5类土地利用类型与地表温度的拟合优度．表4土地利用类型与地表温度的拟合优度Tab．4goodness of fit between land use type and surface temperature拟合优度CA LPI PD AＲEA _MN LSI FＲACT ED AI Ｒ20．6080．6320．1490．6080．1780．3670．5550．125Ad Ｒ20．4870．51－0．1340．477－0．960．1560．407－0．16635第9期郝嘉楠，等：城市景观格局与地表温度的定量关系45商丘师范学院学报2020年在OLS模型中，景观格局指数CA对地表温度解释率为60．8%，这就说明地表温度受不同土地利用类型面积大小的影响．景观格局指数LPI、AＲEA_MN对地表温度解释率分别为63．2%、60．8%，LPI代表最大斑块占景观面积的比例，说明某种土地类型越集中，对温度的影响越大．而AＲEA_MN表示的是景观的破碎程度，AＲEA_MN越大，温度就越高．ED对温度的影响程度一般，其他指数的Ｒ2和调整Ｒ2相对较小．4结论本文得到的结论有以下三点：（1）兰州市的林地主要集中在东南地区，而西北地区多为黄土裸地，中间过渡区域多为裸地、草地、耕地、城镇等用地．在空间格局上，兰州市有着两山夹一河的特点．所以研究区内的地表温度呈现出南北两山温度高于城市中部区域，西北地区温度略高于东南地区的特点．研究区最高温度为45．34ħ．不透水面密集的区域，温度普遍比较高，温度高值区主要分布在兰州市北山的区域．最低地表温度为18．45ħ．林地和水域分布广泛均一区域地表温度相对较低．总的来看，城市与郊区温差显著，城市地区存在着大面积岛屿状高温区域，热岛效应明显．由于不透水面对太阳辐射的反射率小，可以吸收更多的太阳辐射，导致温度升高．而城镇地区人口密度大，建筑密集，产生的人为热量对热岛的形成有促进的作用．（2）兰州市不透水面和植被覆盖与地表温度的分布呈不同程度的空间相关性，表现出一定的聚集分布状态．不透水面与地表温度的拟合优度为63%，植被覆盖与地表温度的拟合优度为59%，说明不透水面和植被覆盖与地表温度的相关性比较高，不透水面与地表温度呈现正相关关系，植被覆盖与地表温度呈现负相关关系．（3）在OLS模型中，共有4种景观格局指数与地表温度得到了比较好的拟合效果．LPI对确定景观的优势类型有一定的促进作用，CA制约着景观内物种的丰度、优势等．由于兰州市市区集中在东南地区，所以兰州市的不透水面主要集中在东南地区，兰州市林地主要分布在东南地区，其他用地（裸地、黄土地等）主要分布在南北两山，黄河是兰州市的主要水体．所以LPI 和CA越大，对温度的影响就越大．AＲEA_MN反映兰州市不同景观格局的破碎程度，一般情况下，AＲEA_MN越大，温度就越高．兰州市的地表温度受景观破碎度、斑块面积等的影响较高．因此，减少不透水面面积，加大不透水面的破碎程度，在一定程度上，可以缓解城市热岛效应．提高兰州市绿化程度，能更有效降低城市区域的地表温度．兰州市植被聚集地多为低温区，所以，通过增加兰州市植被面积，丰富植被类型，增加植被多样性和密集度，可以有效缓解兰州市热岛效应．参考文献：［1］徐双，李飞雪，张卢奔，等．长沙市热力景观空间格局演变分析［J］．生态学报，2015，35（11）：3743－3754．［2］王雪，于德永，曹茜，等．城市景观格局与地表温度的定量关系分析［J］．北京师范大学学报（自然科学版），2017，53（03）：329－336．［3］张震．滨海城市化地区热岛效应的遥感分析研究［D］．青岛：中国海洋大学，2013．［4］李琳．成都市城市地表景观格局变化的热环境效应研究［D］．成都：四川师范大学，2016．［5］邹婧，曾辉．城市地表热环境与景观格局的关系———以深圳市为例［J］．北京大学学报（自然科学版），2017，53（03）：436－444．［6］贾珍珍．近25年兰州市热岛效应时空变化及其影响因素［D］．兰州：兰州大学，2016．［7］李虹．基于ＲS和GIS的兰州市城镇化时空过程研究［D］．兰州：兰州大学，2018．［8］尹柯柯．基于Landsat8遥感影像的兰州市城市热岛特征研究［D］．兰州交通大学，2017．［9］孟彩红．基于GIS的兰州城市景观研究［D］．兰州：兰州大学，2008．［10］宋挺，段峥，刘军志，等．Landsat8数据地表温度反演算法对比［J］．遥感学报，2015，19（03）：451－464．［11］岳辉，刘英．基于Landsat8TIＲS的地表温度反演算法对比分析［J］．科学技术与工程，2018，18（20）：200－205．［12］Yi H，Peng D，Haowen Y，et al．Quantifying the main urban area expansion of Guangzhou using Landsat imagery［J］．International Journal ofＲemote Sensing，2018，39（21）：7693－7717．［13］赵鹏，夏北成，秦建桥，等．流域景观格局与河流水质的多变量相关分析［J］．生态学报，2012，32（08）：2331－2341．［14］张菁，马民涛，王江萍．回归分析方法在环境领域中的应用评述［J］．环境科技，2008，21（S2）：40－43．［15］高建岗，黄锐．基于耕地质量指数和空间自相关的苏南地区耕地保护分区［J］．水土保持研究，2019，26（03）：213－218．［16］Connors J P，Galletti C S，Chow W T L．Landscape configuration and urban heat island effects：assessing the relationship between landscape characteristics and land surface temperature in Phoenix，Arizona［J］．Landscape Ecology，2013，28（2）：271－283．［责任编辑：徐明忠］。
甘肃省天水市浅层地温能应用前景探讨
甘肃省天水市浅层地温能应用前景探讨甘肃省天水市地处黄土高原腹地，地势平坦，气候条件适宜，是一个适合开发地温能资源的地区。
地温能是指地下浅层地温热能资源，是一种清洁、可再生的能源，具有广阔的应用前景。
本文将对甘肃省天水市浅层地温能资源的分布情况、开发利用现状以及应用前景进行探讨，并提出相应的发展建议。
一、天水市浅层地温资源分布情况天水市地处黄土高原北部，大部分地区为黄土地貌，地下蕴藏着丰富的浅层地温能资源。
据初步调查，天水市地表至500米深度范围内的地温分布较为均匀，地温在10℃以上的地质层较为广泛，资源潜力巨大。
主要分布在秦巴山地区、武山丘陵地带以及部分盆地地区。
这些地区的地下地温资源丰富，为地温能的开发利用提供了得天独厚的条件。
二、天水市浅层地温能开发利用现状目前，天水市地温能的开发利用还处于起步阶段，规模较小，主要用于提供生活热水和温室大棚采暖。
天水市部分农村地区已开始利用地温能进行地源热泵供暖，取得了一定的经济和社会效益。
但地温能开发利用技术尚不成熟，市场应用较为有限，发展水平较低。
1. 多领域应用地温能具有广泛的应用领域，可用于城乡居民采暖、工业生产工艺热能、温室大棚种植等方面。
未来，天水市可通过技术创新，拓展地温能在供热、供暖、制冷等领域的应用，并积极推广应用，提高资源的综合利用效率。
2. 生态环保地温能属于清洁能源，使用过程中不会产生污染物和温室气体，对环境影响较小，对于改善空气质量，减少对传统能源的依赖，具有重要意义。
未来，天水市可着力发展地温能，以减轻对煤炭等传统能源的消耗，促进生态环境改善。
3. 经济社会效益提升地温能的开发利用可以带动当地产业发展，创造就业机会，增加居民收入，促进区域经济的繁荣与发展。
地温能的使用成本较低，对于降低能源消耗、提高能源利用效率、减少能源开支，将对当地居民的生活和生产都产生积极的影响。
1. 投入资金，加大技术改造力度政府应加大对地温能的资金投入，支持企业进行技术改造和研发，提高地温能的开发利用效率。
西安市浅层地热能适宜性分区研究
西安市浅层地热能适宜性分区研究摘要：浅层地热能是一种可用于建筑节能的新型能源，它具有无污染、可再生、分布广、能量大以及可就近利用等诸多优势，开发利用前景广阔。
本文在调查西安市区域工程地质条件、水文地质条件的基础上，分别建立地下水热泵和地埋管热泵适宜分区评价体系，进而运用层次分析法对西安市浅层地热能适宜性分区进行综合评价。
将西安市地下水热泵和地埋管热泵适宜性分区划分为适宜区、较适宜区及不适宜区，综合分区在两者的基础上进行，并优先选择地下水热泵。
关键词：西安市；浅层地热能；适宜性；分区中图分类号：文献标志码：文章编号：0 引言浅层地热能资源是存在于地下岩土体中的一种可再生新型能源，为了合理开发利用浅层地热能，首先有必要根据各类地质条件，进行浅层地热能资源开发利用方式适宜性区划，进而研究其资源潜力[1-4]。
关于西安市浅层地热能的相关研究工作鲜有报道，因此，本文研究了西安市浅层地热能的适宜性分区特征，旨在为本区浅层地热能的开发利用提供科学依据和支持。
1研究区概况1.1气候气象西安市属暖温带半湿润大陆性季风气候，冬季寒冷，夏季炎热。
气候特征要求本地冬季供暖夏季制冷，该地区供冷和供暖天数大致相当，冷暖负荷基本相同。
1.2地形地貌地形平坦，地势南北高、中间低，由南北两侧渭河阶地区向中间河谷漫滩区呈阶梯状降落，高程360～580m。
地貌类型依次为河谷阶地、冲洪积扇、山前洪积扇和黄土台塬。
1.3水文地质特征潜水在河流阶地、冲洪积扇处潜水单位涌水量8～30m3/h·m左右，渭河南岸部分漫滩与一级阶地处单位涌水量大于30m3/h·m；黄土塬区黄土含水层渗透性差，富水性明显变弱，单位涌水量0.76-1.04m3/h·m。
潜水多为重碳酸钙型水，矿化度0.2～3g/l，局部大于3 g/l。
渭河、灞河、泾河漫滩承压水富水性较好，单位涌水量8～30m3/h·m，草滩附近单位涌水量大于30m3/h·m；二级阶地及塬区富水性变弱，东南部鸣犊镇单位涌水量小于1m3/h·m。
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魏林森 等
2. 自然地理及水文地质条件
兰州市中心城区地处陇西黄土高原间的黄河上游谷地，总体呈现“两山夹一谷”地貌特征。谷地呈
长条型东西向展布，长约 50 km，宽约 1.0~7.5 km，海拔 1500~1550 m；南北两侧为黄土丘陵，海拔
1700~2500 m。属大陆性温带半干旱季风气候区，具有冬季漫长寒冷、春季风沙多、夏季短暂炎热、昼夜
泉水溢出和地下潜流的方式排泄；含水层仍以卵石、圆砾等占主体，期间夹有厚度不等的粉质粘土，厚
度 200~316 m，上覆大厚度的黄土及黄土状粉土；地下水埋深在黄河以南为 15~120 m，黄河以北 15~30 m， 自南北两侧向中部黄河渐浅；单井涌水量 3000~5000 m3/d，地下水矿化度一般小于 1 g/L，地下水类型以 HCO3− - SO24− -Ca2+-Mg2+或 HCO3− -Ca2+-Mg2+型为主[2]。另外，调查区内无地面沉降及地裂缝等工程地质 问题。为浅层地温能的开发利用提供了良好的地质、水文地质条件。
摘要
依据实际勘查资料和测试数据，采用层次分析法所建立的数学评价模型，对兰州市中心城区面积 384.7km2的区域进行了浅层地温能适宜性评价分析。浅层地温能适宜性评价体系地下水源热泵共建立了 3个属性准则和10个要素指标，土源热泵共建立了3个属性准则和8个要素指标，分别构建了各层次的判 断矩阵，并全部高精度通过一致性验证。评价结果，地下水源热泵适宜、较适宜区占调查区总面积的 38.99%，主要分布于断陷盆地及黄河黄河I~III级阶地区及和平、定远盆地大部等含水层富水性较好、 单井涌水量1000~5000 m3/d、矿化度小于1.0 g/L的地带；土源热泵适宜、较适宜区占调查区总面积的 68.57%，主要分布于黄河两岸III~IV级高阶地区与黄土丘陵过度地带及和平、定远盆地等包气带细颗粒 地层厚度大于20~40 m、地下水位埋深大于25 m的地带；调查区其余地带不适宜浅层地温能的建设。评 价结果对兰州市中心城区浅层地温能的开发利用具有重要的指导作用。
Open Access
Abstract
Based on the actual survey data and the test data, the shallow geothermal energy of Lanzhou city center (the area of 384.7 km2) is evaluated and classified by the way of analytic hierarchy process (AHP). In the evaluation system, 3 criteria and 10 indicators are established for underground water source heat pump, 3 criteria and 8 factors for soil source heat pump, all levels of judgment matrix are constructed and precision through consistency checking. The results show that the area of underground water source heat pump suitable and suitable for the survey area with a total area of 38.99%, which mainly distributed in the fault basin, Yellow River level I - III and the large parts basin of Heping and Dingyuan that the water rich water content is better, the single well water inflow 1000 - 5000 m3/d, the mineralization degree is less than 1.0 g/L. The soil source heat pump suitable and suitable areas for 68.57% of the total area of the survey area, which mainly distributed on both sides of the Yellow River level III - IV higher-order region and the Loess Hilly transition zone, Heping and Dingyuan basin, which aeration with fine grain layer thickness is greater than 20 - 40 m, groundwater depth more than 25 m. The rest of the survey area is not suitable for the construction of shallow geothermal energy. The research results have an important guiding role for the development and utilization of shallow geothermal energy in the central urban area of Lanzhou city.
河 I~II 级阶地及河漫滩砂砾卵石中，下伏以透水性较弱的新近系、白垩系泥质砂岩构成隔水底板；地下
水主要补给源为黄河径流入渗和河谷上游地下径流流入，局部盆地边界存在丘陵区基岩裂隙水、碎屑岩
类孔隙裂隙水的侧向补给；地下水大致沿河流发育方向自上游向下游径流，水力坡度 6‰~12‰；现状主
要以地下潜流的方式排泄于黄河；水位埋深河漫滩一般小于 2 m，I~II 级阶地 5~15 m，III 级及以上阶地 20~60 m；含水层以卵石、圆砾为主，厚度 10~30 m，单井涌水量一般 500~2000 m3/d；低阶地地下水矿 化度小于 1.0 g/L，化学类型为 HCO3− -Ca2+-Mg2+；III 级及以上阶地至南北丘陵地带矿化度一般大于 3.0 g/L， 地下水类型以 Cl− - SO24− -Ca2+-Mg2+为主。潜水-微承压水主要分布于河谷潜水区以外的第四纪断陷盆地 内。地下水主要来源于黄河径流入渗和山区基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水的侧向补给，以人工开采、
地及盆地边界、基底褶皱及断裂构造发育。盆地周边及基底主要为古生界前寒武系(An∈)深变质岩、加
里东中期侵入岩(
γ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 3
)及中生界白垩系(K)–新生界古近系(E)、新近系(N)碎屑岩组成；盆地内则广泛分布
数百米厚的第四系(Q)松散岩类，其间所赋存的孔隙水甚为丰富。
松散岩类孔隙水可进一步划分为河谷潜水和断陷盆地潜水–微承压水(图 1)。河谷潜水主要分布于黄
Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2016, 6(5), 412-421 Published Online October 2016 in Hans. /journal/ag /10.12677/ag.2016.65043
Suitability Evaluation of Shallow Geothermal Energy on Analytic Hierarchy Process
—As an Example in the Central Urban Area of Lanzhou City
Linsen Wei1, Hongwei Ding2*, Ting Wang1, Bin Fan1, Liang Kang2
魏林森 等
基于层次分析法的浅层地温能适宜性评价分析
—以兰州市中心城区为例
魏林森1，丁宏伟2*，王 婷1，范 斌1，康 亮2
1甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 2甘肃省地质矿产勘查开发局，甘肃 兰州
收稿日期：2016年10月5日；录用日期：2016年10月25日；发布日期：2016年10月28日
关键词
浅层地温能，地下水源与土源，热泵，适宜性划分，层次分析法
1. 引言
浅层地温能是指地表以下一定深度范围内(一般指恒温带至 200 m 埋深)，温度低于 25℃，广泛存在 于岩石、包气带土壤及地下水等介质中，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资 源。目前，浅层地温能的利用主要是通过热泵技术的热交换方式，连续不断的将储存于浅部地层中的低 品位热能转化为人类可以利用的高品位能源(供热、制冷)，具有取用方便、无污染、运行费用低等特点， 是全球各国特别是欧美发达国家(如美国、德国等)正在大面积推广利用的绿色环保能源[1]。
兰州市是甘肃省政治、经济、文化和科技中心，也是我国西北地区重要的交通枢纽。中心城区面积 384.7 km2，包括城关、七里河、西固和安宁四个区，总人口约 2.60 × 106 人，是全省人口最稠密、经济最 发达的区域。受自然地理等条件的制约，兰州市中心城区存在的生态环境脆弱、地质灾害频发、夏季电 力能源负荷重、冬季燃煤取暖引起的大气污染等一系列问题，严重影响着兰州市投资环境的改善和人民 生活质量的提高。近年来，随着国家“一带一路”战略的逐步实施，兰州市经济呈现快速发展的态势， 对能源的需求日益增长，为浅层地温能资源的开发利用创造了必要条件。因此，研究浅层地温能的开发 利用条件，定量评价其应用的适宜性，对于改善兰州市中心城区大气环境，提升城市品位，创造宜居宜 游的投资环境，实现 2020 年与全国同步进入小康社会的战略目标等，均具有重要的现实意义。