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浅层地热能勘查评价技术规范

1主题内容与适用范围 2引用标准， 3总则 4术语. 5区域浅层地热能调查 6地源热泵工程浅层地热能勘查 7浅层地热能资源计算评价 8浅层地热能利用环境评价 9浅层地热能利用经济评价 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， 附录B（资料性附录）浅层地热能勘查设计书提纲 附录C（资料性附录）浅层地热能勘查报告编写提纲 附录D（资料性附录）数值法 附录E（资料性附录）大地热流值的确定方法 附录F（规范性附录）本规范用

浅层地热能勘查评价技术规程

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某工业园高层住宅二期工程项目施工组织计划，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

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200m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，确定可升 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

是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200m理深），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Referencetemperature 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5一7℃。 4.3浅层地热能可开采量Shallowgeothermalextractablereserves 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Heatcarryingcapacity 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Recvclecroundwatervield

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，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 究程度及存在主要间题、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

5.2.4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，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，

a）地温试验点应选择原有的包气带水分运移试验场，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 检项目应包括地温、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 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，使测量间距大致均勾

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 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并，试验前应实测回灌并和观测并的地下水温度、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

5.4区域浅层地热能资源评价要求

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 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 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。 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

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q=入G，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，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

5.5大地热流值计算要求

6地源热泵工程浅层地热能勘查

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、并探和地球物理勘 深等。勘探方法的选取应符合勘查自的和岩土的特性。 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 不。钻孔、坑探、针探和探槽完工后应妥善回填， 6.2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。 9）提出埋管方式、施工方案的建议。 h）场地较小，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。

抽水试验具体工作内容，依据试验目的、工程要求可参照《供水水文地质勘察规范》 的相关要求。

a）回灌试验可按照《供水水文地质勘察规范》（GB50027）中抽水试验的技术要求进行定降深试 验或定流量试验，同时参照《供水水文地质手册》中关于地下水人工补给的有关内容。 b）通过回灌试验确定合理的回灌方式和回扬频率。 C）同一回灌井不同方式回灌试验的顺序为真空回灌、自流回灌和加压回灌，更换回灌方式之前应 先让地下水的水位恢复到初始状态，在地下水初始深度小于10m的情况下可不进行真空回灌 试验。 d）回灌水质应优于或等于原地下水水质，含砂量不应超过1/50000，必须在进行水质验证之后进 行回灌试验。 e）回灌水位上升幅度不宜超过5m。 6地下水换热系统浅层地热能计算

D=mcpAT×2.78×10

a）水试样应同时采取抽水水样和回灌水样。 b）水试样应及时试验，清洁水放置时间不超过72小时，稍受污染的水不宜超过48小时，受污染 的水不宜超过12小时。

6.4.3水和土腐蚀行的评价

6.5.1资料整理要求

a）对所有勘查资料进行系统的、综合的整理与分析研究，特别是要加强多年资料的分析整理，综 合研究各种资料间的内在联系，及时编制各种图表。对原始资料应分类整理、编目、造册、存 档备查； b）必须十分重视资料的准确性和代表性。各种工作告一段落后，应及时提交相应的报告。报告的 形式可根据具体情况确定。 6.5.2勘查设计书编写提纲 编写设计前应现场踏勘，内容见附录B 6.5.3勘查报告编写提纲 勘杰工作完毕后应编写勘杰报生 计装层出热能资酒发任进行速价社培热亥然方式摄出建料

5.2勘查设计书编写提纲 编写设计前应现场踏勘，内容见附录B 5.3勘查报告编写提纲 勘查工作完毕后，应编写勘查报告，对浅层地热能资源条件进行评价，对换热系统方式提出建 容见附录C。

6.5.2勘查设计书编写提

浅层地热能资源计算评1

7.1.1浅层地热能资源评价应计算浅层地热能可利用量和储存量。 7.1.2浅层地热能资源评价包括地热能资源量评价和地下水质量评价两部分。 7.1.3区域浅层地热能评价的深度范围为：在恒温带以下至200m埋深以内。地源热泵工程浅层地热能 评价的深度根据工程的需求而定， 7.1.4浅层地热能资源一般利用温差在5～15℃，地下水利用后的温度应在0℃以上。在我国不同地区 可利用温差也不相同。本规程推荐：东北地区可用5~6℃，华北地区可用7~8℃，华东地区可用8 9℃，华南地区可用10~12℃。

7.1.1浅层地热能资源评价应计算浅层地热能可利用量和储存量。 7.1.2浅层地热能资源评价包括地热能资源量评价和地下水质量评价两部分。 7.1.3区域浅层地热能评价的深度范围为：在恒温带以下至200m埋深以内。地源热泵工程浅层地热能 评价的深度根据工程的需求而定 7.1.4浅层地热能资源一般利用温差在5～15℃，地下水利用后的温度应在0℃以上。在我国不同地区， 可利用温差也不相同。本规程推荐：东北地区可用5~6℃，华北地区可用7~8℃，华东地区可用8~ 9℃，华南地区可用10~12℃。 7.2评价原则 7.2.1地下水地热能资源评价应在完整的地下水系统分析研究的基础上，以水文地质单元为基本计算单 元进行；对于包气带地热能资源评价，应根据包气带岩性结构及组合综合进行岩性分区，并以岩性分区 为基本计算单元进行评价。 7.2.2应在系统分析包气带岩土工程地质条件和地下水水文地质条件、工程地质条件的基础上，研究热 （或水热）的补给、运移和排泄规律，研究地热能成因、热传导方式以及地温场特征，建立地热能形成 的概念模型，进而建立参数模型和数学模型。 7.2.3计算模型应符合实际，所选择的计算方法和计算参数合理且符合各勘查阶段的要求，模型的建立 和计算方法的采用，应随着勘查程度的提高进行修正和更新。 7.2.4随着勘查程度的提高，可利用数值法建立浅层地热能的管理模型，提出浅层地热能的可持续开发 利用方案和管理措施， 7.2.5在浅层地热能资源量评价时，如涉及地下水，则应进行地下水质量评价。

7.3地热能资源量评价

O. = agM ×10

Qh一一浅层地热能可利用量，kW; a——浅层地热能可利用系数； q——大地热流值，mW/m²。 M计算面积，m² 浅层地热能可利用系数a为单位面积浅层地热能可利用量与大地热流值之比。该系数与当地的水 文地质和地热地质条件有关，浅层地热能可利用系数应根据经开采验证的地源热泵工程中实测的单位面 积提取利用的热流量与当地实测大地热流值的比值取得，可用于地热地质条件类似区域浅层地热能可利 用量的评价。 计算得出的浅层地热能可利用量是在采暖期的利用热量，在一个水文年达到热均衡的条件下，该热 量是可持续利用的。 大地热流值应按照技术要求测定

采用热储法计算评价地热能储存量。 在包气带和含水层中，热储法计算地热能储存量的表达式分别如下： a)在包气带中，其地热能储存量按下式计算： Q, = Q + Qw + Q.

式中： QR——地热能储存总量，kJ，（1kcal=4.1868kJ）； Qs——岩土体中的热储存量，kJ;

Qw—岩土体所含水中的热储存量，kJ; QA一一岩土体中所含空气中的热储存量，kJ 其中

Q. = PwCuoMdA7

式中： pw——水密度，kg/m3; Cw——水比热容，kJ/kg℃; W——岩土体的含水量。

pw一空气密度，kg/m3; Cw——空气比热容，kJ/kg·℃。 b）在含水层和相对隔水层中，地热能储存量按下式计算：

Q. = Q、 + Q

式中： QR一一地热能储存总量西安动车所项目动车检查库钢结构施工施工组织设计，kJ; Qs一一岩土体中的热储存量，kJ; Qw——岩土体所含水中的热储存量，kJ。 其中，Qs的计算公式同（2）式，Qw的计算公式如下：

Qw=PwCwoMdT

d为地下水面至计算下限的岩土体厚度，包括需要计算的含水层和相对隔水层， 热储法不仅适用于松散岩层分布区的地热能储存量评价，而且同样适用于基岩地区的地热能储 价，故凡是条件具备的地区，均应采用此方法评价地热能储存量

7.3.3热导率计算法

适用于取得实测热导率等参数后，计算地埋管地源热泵工程的地热能可利用量。如果没有实测 率值，则利用前人测定和公布的一些地区的热流值和地温梯度值进行计算，得到计算区的综合热 值（W/m℃）。在以传导方式进行热传递和热交换达到稳定的条件下，采用U形管进行热交换的 热能可按以下公式近似计算：

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