地质环境监测系统在浅层地热能的应用

[摘要]本文针对淮北地区浅层地热能项目的调查与评价，阐述了浅层地热能地质环境监测系统的应用，这项工作不仅关系到项目本身的完整性也真实的体现了可再生资源的数据建设对于可再生资源的开发的可持续和重要性。

[关键词]地热能 监测系统 应用

[中图分类号] P314 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-343-1

0引言

随着我国经济持续快速发展及人口的不断增加，能源消耗越来越大，能源供给越来越紧张。其节约能源及保护环境的压力越来越大，并已成为国家战略需求。浅层地热能是一种新型的优质环保能源，具有可再生、储量大、清洁环保等优点。

1项目概况

为合理开发利用安徽省浅层地热能资源，安徽省国土资源厅、安徽省财政厅下达安徽省浅层地热能调查与评价项目任务书（皖国土资[2009]295号文），立项开展安徽省浅层地热能调查与评价工作。签订了安徽省公益性地质工作项目委托合同（编号：公益项目合同2009-11），项目起止时间为2009年11月～2011年5月（后续作）。根据安徽省浅层地热能调查评价总项目的统一部署，淮北市工作区浅层地热能调查与评价是该项目子项目之一。

淮北市浅层地热能调查与评价的工作区范围包括相山、烈山、杜集三区的建成区、濉溪县城和周边因城市发展需要实施控制范围，。地理坐标：116°37@18″～116°58@25″、北纬33°52@52″～34°06@29″。工作区（规划区）面积约420km2。

2浅层地热能赋存条件

工作区地层属华北地层大区晋冀鲁豫地层区淮河地层分区淮北地层小区。根据区内钻孔和区域资料，本区北东―西南大部均被第四系松散层覆盖，仅东南及北部基岩出露。

依据全省浅层地热能赋存的地质条件及其开发利用特点，总项目将150m以浅地层岩性主要按不同地质时代及其固结程度进行了分类，即将第四系、新近系划分为松散岩类地层，古近系、白垩系划为半固结岩类地层，除松散岩类、半固结岩类之外的为固结岩类岩石。

根据地下水的赋存条件及含水介质的空隙类型，本区地下水类型分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水及碎屑岩类裂隙水三类。

地温在地层中的变化就是岩土体热导率的效应，恒温带以下地层主要受地球内部热能控制。根据地温场温度随深度的变化，将200m以浅自上而下划分为变温带、恒温带和增温带。

3浅层地热能资源开发利用

浅层地热能资源分别赋存于岩土体、地下水及地表水中，针对不同的赋存条件借助地源热泵系统采取不同的开发利用方式。分为地源型（地埋管）、地下水源型和地表水源型三种开发利用方式。

4开发利用适宜性分区及资源评价

浅层地热能开发利用适宜性分区是调查评价工作的基本任务，贯穿于整个工作的全过程;其目的是为勘查评价方法和开发利用方式的选择、资源评价以及能源建设规划的编制提供技术依据。

5地质环境监测系统建设

5.1地质环境监测布置方案

在渠沟镇钟楼村和刘桥镇附近松散层厚度50-100m区内，布置2处监测（井）孔，监测第二双层结构150m以浅地温场地质环境;选取南湖塌陷积水区为地表水监测点，监测地表水水温、水质及气温变化情况。

5.2地温场监测技术要求

5.2.1区域性监测

监测孔（井）原则上不是开采井，孔（井）深100―150米。如遇在抽水井中测温时，要在停泵24小时后测量。数字化测温工具属于精密仪器，需要妥善使用和保管。测量记录使用专用表格，监测地温前，先测气温和水位;然后测地温（水温），50m以浅每2.5m测一次温度，50m以下每5m测一次温度。每月10日测一次，温度值读取记录以数字不跳跃，并稳定5秒后为准。气温、地温均精确到0.1℃。同时记录坐标、地理位置、天气状况、水位（精确到0.01m）、孔口（井台）高度（精确到0.01m）、是否为开采井等。在测量过程中及时进行数据分析，如遇异常，需查找原因，确保测温数据真实可靠。监测资料于当月完成后及时交专人整理、保管。

5.2.2地表水水温监测

选取南湖公园塌陷积水区为地表水观测点，位置确定湖心水深大于3m处，每次测量的物理量位置和深度相同。地表水体温度监测点为地表水面以下1、3、5、7、9、11m……水底各测量一次水温，并测即时气温。测温数据记录在“地表水地温监测记录表”内，气温观测、地理位置、坐标、天气状况及水体名称等同时填写。每次在同一固定地点测量，监测时间为每月10日，如遇极端气温，适当加密测量。监测资料于当月完成后及时交专人整理、保管。

6 GPRS远程数据传输系统建设

6.1系统组成

中心服务站：发出命令和接受数据。

中心站计算机配置：为品牌计算机，主流配置。

系统软件的操作平台是WindowXP，采用128点组态软件。

6.2系统功能

以光电直读的方式读取流量计所计量的水量值 ，并将其转换为相应的数字信息。;

接收由变送器输入的信号，并将其转换为相应的数字信息。

将所采集信息通过天线以短信的方式发送至中心站。

将温度传感器采集到的数据自动保存、自动形成曲线。

6.3测量元件精度要求

温度传感器：PT1000电工电阻，4～20ma输出，防磁防腐，加长导线调试标定，精度0.1℃;巡检仪：24路，4～20ma输入，0.2%FS;控制箱：巡检箱;软件：128点组态;编程：自动保存数据，自动形成曲线; 数据采存卡：ACCESS库保存，存储量512K;加长导线：聚四氟乙烯导线，三芯屏蔽，镀银;流量计、计量器具名称：电磁流量计;型号规格：LDC-15C。量程：10～100L/H;精度：1.0级;传感器基本误差：±0.25%。线性度：0.15%，重复性：0.03%;电流输出：4～20MA。

7结论

浅层地热能的开发利用有着重要的作用，而建立地质环境监测系统更是重中之重，它不仅为以后的工作开展提供了宝贵的资料也为全面系统的建设地热能监控系统打下了坚实的基础，工作中要严谨、科学、精确、认真的完成地质环境监测任务获得准确的数字为祖国的可再生资源提供可开采依据，也为了广大民众的根本利益，所以地质环境监测系统的建设具有深远的意义。

参考文献

[1]《浅层地热能勘查评价规范》（DZ/T0225-2009）;

[2]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001;

[3]《区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范》GB14158-93;

[4]《地下水动态监测规程》（DZ/T0133-1994）等;