《浅层地热能勘查评价技术规范征求意见第二稿》.docx

1、浅层地热能勘查评价技术规范征求意见第二稿国土资源行业标准浅层地热能勘查评价技术规范Technical Regulations for Shallow Geothermal Energy Investigation and Evaluation（征求意见第二稿）-发布 -实施II目 次1 主题内容与适用范围. 12 引用标准. 13 总则. 14 术语. 15 区域浅层地热能调查. 36 地源热泵工程浅层地热能勘查. 57 浅层地热能资源计算评价. 78 浅层地热能利用环境评价. 129 浅层地热能利用经济评价. 13附录A（资料性附录）空气、水和几种常见岩石的比热、密度、热导率和热扩散率. 1

2、5附录B（资料性附录）浅层地热能勘查设计书提纲. 16附录C（资料性附录）浅层地热能勘查报告编写提纲. 17附录D（资料性附录）数值法. 18附录E（资料性附录）大地热流值的确定方法. 19附录F（规范性附录）本规范用词说明. 211浅层地热能勘查评价技术规程1 主题内容与适用范围为规范浅层地热能的勘查与评价制订本规程。规程规定了浅层地热能勘查评价的目的任务、基本工作内容、勘查工程控制程度、勘查质量要求、浅层地热能资源计算与评价、浅层地热流体质量评价、浅层地热能利用的环境评价和经济评价，以及勘查资料整理和报告编写等基本要求。本规程适用于区域和地源热泵工程浅层地热能的勘查、资源评价、报告验收以及

3、资源/储量登记统计。本规程可以作为区域浅层地热能调查设计书编制、工作布置、资源评价、报告编写和审批的依据，同时作为地源热泵工程的浅层地热能勘查、资源评价和开发利用的依据。2 引用标准GB 503662005 地源热泵系统工程技术规范GB 1161589 地热资源地质勘查规范GB 50027 - 2001 供水水文地质勘察规范GB 14158-93 区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范GB500212001 岩土工程勘察规范GB/T 148481993 地下水质量标准DZ 40-85 地热资源评价方法3 总则3.1 本规程规定的浅层地热能是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200 m

4、埋深），温度低于25，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地热能。浅层地热能是地热资源的一部份。3.2 浅层地热能勘查评价的目的是为利用与保护浅层地热资源，提供资源/储量及其所必须的地质资料,减少开发风险，取得浅层地热资源开发利用最大的社会经济效益和环境效益，并保持资源的可持续利用。3.3 浅层地热能勘查的主要任务是采用综合勘查方法技术查明地热地质背景及浅层地热条件，确定可开发的地区及合理开发量，对浅层地热能综合利用进行评价，提出可持续开发利用的建议，并预测开发利用产生的环境影响。3.4 浅层地热能勘查分为：区域浅层地热能调查和地源热泵工程浅层地热能勘查两类。3.5 区域浅层地热能调查评价的

5、范围要根据当地对浅层地热能资源利用与管理的需要确定。地源热泵工程浅层地热能勘查范围综合考虑地质条件、地热地质条件和地源热泵工程需求确定。3.6 浅层地热能勘查除应执行本规程规定外，尚应执行国家现行有关标准的规定。4 术语4.1 浅层地热能 Shallow geothermal energy是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200 m 埋深），温度低于25，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。浅层地热能是地热资源的一部份。4.2 基准温度 Reference temperature浅层地热能可利用的温度下限，一般低于当地多年平均气温57。4.3 浅层地热能可开采量

6、Shallow geothermal extractable reserves在当前开采技术经济条件下能够开采出来的浅层地热能。是某一区域内，单位时间、单位面积内可持续利用的地热能量。4.4 热承载能力 Heat carrying capacity单位体积的岩土体可承载冷热负荷的最大能力。4.5 地下水循环利用量 Recycle groundwater yield2作为浅层地热能的载体，从含水层中抽取并提取热量后回灌到原含水层中的地下水量，是地下水允许开采量的一部分。4.6 恒温带Constant temperature zone距地表最浅的年温度变化小于0.1的带。该带地温不受太阳辐射影响，

7、不同纬度地区的恒温带深度不同。4.7 地源热泵系统 Ground-source heat pump system以岩土体、地下水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统和地下水地源热泵系统。4.8 地埋管换热器 Ground heat exchanger供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。根据管路埋置方式不同，分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器。4.9 地埋管换热系统 Ground heat exchange system传热介质通过竖直或水平

8、地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。也称为闭式循环系统。4.10 地下水换热系统 Groundwater heat exchange system与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。也称为开式循环系统。4.11 抽水井 Pumping well用于从地下含水层中取水的井。4.12 回灌井 Injection well用于向含水层灌注回水的井。4.13 抽水试验 Pumping test一种在井中进行计时计量抽取地下水，并测量水位变化的过程，目的是了解含水层特征，并获取水文地质参数。4.14 回灌试验 Injection

9、 test一种向井中连续注水，使井内保持一定水位，或计量注水、记录水位变化来测定含水层渗透性、注水量和水文地质参数的试验。4.15 现场热传导试验 In-situ thermal conductivity test采用人工冷（热）源利用地埋管换热系统对岩土体的热传导性能进行的一种试验。4.16 含砂量 Sand content水中含砂量的体积比。4.17 回扬 Returning pumping为预防和处理管井阻塞，从回灌井中抽取地下水的过程。4.18 管井堵塞 Blocking of casing well由于化学、物理或生物作用造成井管物质聚集、孔隙度降低，致使井管进水段中水流不畅或停止。

10、4.19 采灌比 Rate of exploitation to injection开采水量与回灌水量的比值。4.20 热物性测试 Thermal physical property test对岩土体的样品进行热物理参数的室内测试。4.21 含水率 Water content岩石或土壤中所含水分的数量，以占烘干岩土重或容积表示。4.22 热短路 Short circuit of heat transfer medium采用开式循环系统开发浅层地热能过程中，开采井和回灌井的水温快速趋同的现象。4.23 岩土工程勘察 Geotechnical investigation3根据建设工程的要求，查明、

11、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。4.24 开发效应 Exploitation effects开发浅层地热能对自然环境、浅层地热储性状以及流体物理化学条件等的反应。4.25 热污染Heat contamination温度很高的尾水排放，使局部空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响环境和生物生长。4.26 土壤热平衡 Soil heat balance一定时间内土壤中热吸收和释放的平衡状况。4.27 热流量法 Heat flux assessment method根据大地热流值进行区域浅层地热能资源计算的方法。4.28 大地热流值 Heat flux单位时间

12、内通过单位面积的热通量，单位为mW/m2，41.86mW/m2=1HFU（原单位）。4.29 热储法 Reservoir assessment method在地层中根据载热体的体积进行地热能储存量计算的方法。4.30 水热均衡法 Hydrothermal balance assessment method通过研究区的水、热均衡计算，评价地下水的水、热储存量和水、热补排情况的方法。4.31 采暖期 Space heating period我国北方需要向室内供暖时，从供暖开始到结束的时间段。4.32 腐蚀评价 Corrosion assessment对地下水中由于C1-、SO42-、CO32-等_

13、的存在导致对金属的腐蚀性作出评价。4.33 结垢评价 Scaling assessment对地热流体中所含Ca2、Mg2和Fe2、Fe3等组分造成空调系统结垢的可能性做出评价。5 区域浅层地热能调查5.1 一般规定5.1.1 区域浅层地热能调查的目的是查明区域浅层地热能资源数量、质量以及分布规律，进行开发利用区划，为浅层地热能可持续利用提供依据。5.1.2 调查应在充分利用现有水文地质、工程地质等资料的基础上，补充地热地质、水文地质、岩土工程地质等项工作，然后再进行钻探和试验。5.1.3 工作内容和投入的工作量应根据调查目的、以往工作程度等因素综合考虑确定，采用经济合理的调查技术、方法和手段，

14、达到调查的要求。5.1.4 在调查工作实施之前，必须进行充分的前期论证工作，按要求编写设计书，经主管部门审定后组织实施。设计书的主要内容应包括：目的、任务、地理概况、区域地质、水文地质和工程地质条件、研究程度及存在主要问题、工作布置及工作量、技术路线、地热能资源计算与评价方法、人员组成、设备、工作计划、试验及钻探施工设计、经费预算、预期成果和提交报告时间等。5.2 工作程度要求5.2.1 充分利用现有的水文地质、工程地质勘查成果，补充必要的调查取样、坑探、槽探、钻探或试验等工作，基本查明区域地热地质、水文地质、工程地质条件。基本查明含水层结构、厚度、埋藏等，基本查明地下水水位分布、水量、水质情

15、况及其动态变化，基本查明包气带岩土体结构等。5.2.2 根据已有实测数据或经验数据(见附录A)，补充必要的调查取样、钻探坑探、槽探、钻探或试验等工作，确定未知岩土体的热物理参数（热导率和比热）。5.2.3 根据已有实测数据、气象监测数据或经验数据，补充必要的地温调查工作（即采取坑探、槽探或钻探手段测量地温），基本查明地温分布、水温分布及其动态，确定恒温带的温度和深度、大地热流值，并在冻土地区，确定冻土层厚度。45.2.4 根据已有实测数据或经验数据，补充必要的调查取样、坑探、槽探、钻探或试验等工作，确定岩土体的孔隙率（裂隙率）、含水量、密度等物理力学参数。5.2.5 未进行回灌试验的空白地区，

16、应选择代表性地段进行回灌试验，初步评价含水层的回灌能力并求取渗透系数。5.2.6 基本查明浅层地热能的热来源和热成因机制，基本查明地下水水热的补给、运移、排泄条件，基本查明包气带地热能的补给、运移和排泄条件，提出浅层地热能形成的概念模型和理论参数模型。5.2.7 宜选择采用热流量法、热储法进行浅层地热能资源评价，提交区域性调查报告，为浅层地热能开发规划和地源热泵工程勘查阶段提供依据。5.2.8 在区域调查中，应加强和重视浅层地温的试验工作，逐步建设地温试验点网络，构建区域浅层地热能研究的基础数据支撑体系。5.3 试验要求5.3.1 地温试验与调查a) 地温试验点应选择原有的包气带水分运移试验场

17、，地温监测频率应与土壤含水量、土壤水势、气温等项目的一致。岩性及结构在区域上应具代表性和完备性。并坚持长期监测。b) 如果没有合适的包气带水分运移试验场，则应选择若干代表性地段建立简易的地温试验点。试验项目应包括地温、土壤含水量、土壤水势和气温等，监测时间应在一个水文年以上。c) 地温调查采用槽探、坑探或钻探等手段进行，应边施工，边测量地温，并按相关标准布点进行岩土体描述和取样测试，应同时测试岩土体的热物理参数。在岩土体取样位置必须测量地温，其它位置可视情况加密测点，使测量间距大致均匀。5.3.2 回灌试验a) 回灌试验应准确测定回灌井的回灌量、压力（水位）随时间的变化、回灌影响范围及影响区内

18、地下水温度、压力（水位）和化学组分变化等，为确定合理回灌方案提供依据。b) 浅层地热能的回灌应为同层回灌，回灌试验分为单井回灌试验、对井回灌试验和群井生产性回灌试验。一般宜采用单井回灌试验，有条件的地区，也可进行对井回灌试验。回灌时间不少于4 个月（不含恢复观测时间）。c) 按回灌方式可分为真空回灌、自流回灌和加压回灌三种类型。一般采用自流回灌方式进行。d) 回灌试验应布设一定数量的观测井，试验前应实测回灌井和观测井的地下水温度、压力（水位）及化学组份；试验期间（包括回灌期间及恢复期间）应定期监测其变化并分析这些变化与灌（采）量变化的关系，直至相对稳定。5.3.3 原位热传导试验a) 原位热传

19、导试验是指采用人工冷（热）源对岩土体的热传导性能进行探测的一种试验。b) 原位热传导试验分为单孔热传导试验和群孔热传导试验。群孔热传导试验一般由一个主孔和一个以上的观测孔组成的。c) 原位热传导试验应实测冷（热）源和观测孔的温度、压力（水位）或流量等变化，确定不同温度不同压力（或流量）的冷（热）源的影响范围及影响区内的温度、压力（水位）或流量的变化。d) 输入的冷（热）量应大到足以在观测孔中观测到温度、压力（水位）或流量等的变化，且试验时间不少于30 天或直至温度、压力（水位）变化相对稳定。e) 探求冷（热）源的温度、冷（热）量与影响范围以及影响区内的温度、压力（水位）或流量变化的关系，并采用

20、数值法或解析法计算热导率或热扩散率。推荐采用数值法再现原位热传导试验过程。5.4 区域浅层地热能资源评价要求5.4.1 区域浅层地热能调查应计算评价浅层地热能可开采量和地热能储存量。5.4.2 浅层地热能可开采量宜采用热流量法计算。实测或引用本地热地质单元的大地热流值，合理圈定区域内适宜开发利用浅层地热能的土地面积，选用本区域实测或地热地质条件类似地区的浅层地热能可利用系数，计算可持续利用的本区域浅层地热能可开采量。5.4.3 地热能储存量宜采用热储法计算。储存量评价的深度范围为在恒温带以下至200m 埋深以内。利5用温差为当地适宜利用值。计算面积为适宜开发利用浅层地热能的土地面积。5.4.4

21、 在条件适宜的区域可采用地下水量折算法评价浅层地热能可开采量。地下水循环利用量为计算区域内可用于提取地热能的地下水开采量。5.4.5 当具备可靠的地热能评价成果的条件下，在浅层地热地质条件类似地区可采用比拟法评价浅层地热能可开采量和地热能储存量。5.5 大地热流值计算要求5.5.1 应采用恒温带以下的地温数据和热导率数据进行计算。5.5.2 应充分利用前人测定和公布的一些地区的大地热流值，并注意其值在深度上和区域上的代表性。5.5.3 如果没有实测的大地热流值，则利用地温实测数据和热导率测试数据按公式qG，即大地热流值热导率地温梯度，进行计算。5.5.4 大地热流值单位为mW/m2 或 HFU

22、，1HFU=41.86mW/m2。5.6 开发利用区划要求5.6.1 针对地源热泵的应用，对浅层地热资源区域开发和利用进行合理区划。5.6.2 区划应按地下水源热泵、土壤源热泵两种开发利用方式进行适宜性分区，其适宜性分区分为：适宜区和不适宜区，根据经济技术条件、地质条件、水文地质条件、工程地质条件和开发利用需求综合评定划分。5.6.3 应根据适宜区分区确定浅层地热资源的评价方法、评价面积和计算参数，且只计算适宜区的资源量。5.6.4 评价面积应扣除建筑、道路等不宜进行地源热泵工程的占地面积。对于占用农田耕地取热应进行专门的生态环境影响评估后，才能划定适宜区。6 地源热泵工程浅层地热能勘查6.1

23、 一般规定6.1.1 勘查的目的是为地源热泵系统提供可靠的土壤热源或地下水热源。6.1.2 调查收集已有的地热地质、工程地质、水文地质、水井、勘探孔及当地地温、气象、水文及冻土层资料。调查场地空间状况及浅层地热能资源开发利用条件，选择适宜的地下换热系统。6.1.3 地源热泵工程浅层地热能勘查范围宜大于拟定换热区。6.1.4 当需查明岩土的性质和分布，采取岩土试样或进行现场测试时，可采用钻探、井探和地球物理勘探等。勘探方法的选取应符合勘查目的和岩土的特性。6.1.5 布置勘查工作时应考虑勘查对工程自然环境的影响，防止对地下管线、地下工程和自然环境的破坏。钻孔、坑探、钎探和探槽完工后应妥善回填。6

24、.2 地埋管换热系统浅层地热能勘查6.2.1 地埋管换热系统方案设计前，应对工程场区岩土体中浅层地热能条件进行勘查。6.2.2 地埋管换热系统浅层地热能勘查其主要工作内容应符合下列规定：a) 查明场地岩土层的岩性、结构、地下水赋存状况。b) 查明岩土层的导热性能、换热效率、导热系数、温度，确定恒温带的深度和温度。c) 冻土地区，应查明冻土层厚度。d) 查明场地岩土体的含水率、颗粒级配、密度、比热、导热系数、温度。e) 提供满足设计施工所需的热物性参数，确定岩土层换热能力，预测浅层地热能换热量。f) 若条件许可，则应确定不同换热量对地温场的影响。g) 提出埋管方式、施工方案的建议。h) 场地较小

25、，且场地条件简单的工程，场地或其附近已有岩土层热物性资料时，可根据实际情况直接引用现有资料，无需进行施工勘查。i) 场地地形地貌复杂，岩土种类较多，不均匀，性质变化较大时，应增加取土数量或现场测试工作量。66.2.3 勘查现场测试应符合下列要求：a) 采用水平地埋管换热器时，工程场地勘查采用槽探、坑探或钎探进行。探槽应根据场地形状确定，探槽的深度一般超过埋管深度1m。采用竖直地埋管换热器时，工程场地勘查采用钻探进行，钻孔深度应比设计最深的热交换器至少深5m。进行现场测试点的数量应根据岩土层结构、均匀性和设计要求确定。b) 竖直地埋管换热系统供给建筑面积小于3000m2 时，应至少布置1 个_钻

26、孔；大于10000m2 建筑面积时，应至少布置2 个钻孔。水平地埋管换热系统供给10000 m2 建筑面积时，应至少挖4个探槽；供给建筑面积大于20000 m2 时，应至少每10000m2 挖2 个探槽。c) 勘探孔结构的设计，应根据勘查区的地层特性、测试要求及钻探工艺等因素综合考虑，以能满足获取当地的热物性参数为宜，并宜尽量简化。d) 勘探施工参照岩土工程勘察规范（GB500212001）。e) 在已钻好的钻孔中埋设导管并按设计要求回填，该钻孔中的导管将来可以作为地热换热器的一个支路使用，在回路中充满水，让水在回路中循环流动，自某一时刻起对水连续加热相当长的时间(数天)，并测量加热功率、回路

27、中水的流量和水的温度及其所对应的时间，最后再根据已知的数据推算出钻孔周围岩土的平均热物性参数岩土导热系数。f) 现场测试时，应首先做没有加热的测试，获取地层初始温度。g) 现场测试时，加热功率变化的次数根据试验目的确定，应至少为2 次；每一加热功率下，应至少变流量2 次。测试时间在60h 左右。每次加热测试应做停止加热的地温恢复测试。h) 现场测试岩土体一般应在测试埋管安装完毕后72h 后进行i) 原位测试的仪器设备应定期检验和标定。j) 分析原位测试成果资料时，应注意试验条件如温度等对试验的影响，剔除异常数据。k) 有条件情况下，应在勘探孔周围布置观测孔。6.2.4 采取土试样应符合下列要求

28、：a) 采取土试样点的数量应根据岩土层结构、均匀性和设计要求确定。b) 每一场地每一主要土层的原状土试样不宜少于1 件（组）。c) 土试样质量应为级以上。土试样质量分级参照岩土工程勘察规范（GB500212001）。d) 土试样采取的工具、方法及保管运输参照岩土工程勘察规范（GB500212001）。e) 岩石试样可利用钻探岩芯制作，采取的毛样尺寸应满足试块加工的要求。6.3 地下水换热系统浅层地热能勘查6.3.1 地下水换热系统方案设计前，应对工程场区的水文地质条件进行勘查。6.3.2 地下水换热系统浅层地热能勘查其主要工作内容应符合下列要求：a) 查明工程场地地质、水文地质条件，取得有关水文地质参数和评价地下水资源所需的资料。b) 水文地质条件勘查内容对应不同场地条件、工程要求参照供水水文地质勘察规范GB50027。c) 查明工程场地回灌能力。若条件许可，则应查明回灌水温度对地温场的影响。d) 提_供满