标准规范下载简介
DB61T 1397-2021 陕西省浅层地热能勘察与评价技术规程.pdf5.4.5抽水及回灌试验
5. 4. 6 岩土水样测试
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5.4.7现场热响应试验
GB／T 34651-2017标准下载5.4.7.6现场热响应试验应符合以下要求！
a）现场热响应试验在试验管材安装完毕且灌浆回填密实至少48h后进行： b）现场热响应试验宜进行两次不同负荷的试验，当测试孔深度在80m～100m时，大负荷试验加热 功率宜采用50W/m，小负荷试验加热功率宜采用30W/m； c）现场热响应试验前应先做无负荷的循环测试，获取地层初始平均温度。温度稳定（在不少于12h 的时间内，地埋管出口温度变化幅度小于0.5℃）后，观测时间不少于24h； d）在获取初始平均温度后，开始对不同负荷的加热试验。试验期间加热功率应保持恒定，热负荷 和流量波动范围在土5%以内，管内传热介质流速不应低于0.2m/s。温度稳定（在不少于12h 的时间内，地埋管出口温度变化幅度小于1℃）后，观测时间不少于24h； e）每次加热试验停止后，应继续观测地埋管的进出口温度，至温度稳定（在不少于12h的时间内， 地埋管出口温度变化幅度小于0.5℃）为止，观测时间不少于12h； f）可在试验孔周围布置地温观测孔，根据观测数据计算地埋管换热孔合理间距。 4.7.7试验数据处理前应对现场测试数据进行综合分析，剔除因试验条件（如气温等）变化造成的 早常数据。试验数据处理参照以下计算公式。 根据线热源理论，流入与流出地埋管的水温平均值的计算式为：
式中： Tf—埋管内流体平均温度(取入口与出口的平均值)，℃； Qneat—加热功率，W； 2一一土壤的平均热导率，W/(m℃); 热扩散率，m/s; 测试时间，S; 钻孔半径，m； 1 欧拉常数，取0.5772； R 钻孔热阻，m·℃/W； 岩土远处未受扰动的温度，℃：
Qheat 4at Qheat (ln + R,+T。 4元个H r2 H
Qheat (ln 4at Qhear R,+T. 4元2H H
一钻孔深度，m。 上式可写为线性形式，即
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T, = klnt+m
k= Qheat 4元^H
Qhear 1 (In 4a m= )+R, +7 H 4元／
式中： 绘制T,随1nt的变化曲线，求取其斜率，可以计算得到土壤的平均热导率入。再根据土壤的体积比 容c，计算得到热扩散率a。再根据T随lnt的变化曲线的截距，可计算出单位深度钻孔总热阻Rh。
5.4.8.1动态监测包括地下水监测和地温监测，地下水监测项目包括水位、水温、水质等
4.8.2地下水监测应符合以下要求： a）地下水监测点密度应与区域水文地质复杂程度、地下水开采程度等相适应。主要含水层或开采 层的监测密度宜为2～3个/100km，其它层位的监测密度根据具体情况适当控制； b）地下水位的监测设备，宜采用电测水位仪。当观测孔为自流井且压力水头很高时，可安装压力 表；当压力水头不高时，可用接长并管的方法观测承压水位 c）设置的监测点均应利用高精度GPS测量坐标、地面标高及固定点标高； d）水位、水温宜同步监测，监测频率宜为每5日监测一次；水质监测频率宜为一年2次，在每年 的丰枯季各取一次水样，作水质全分析。
5.4.8.3地温监测应符合以下要求：
a）在地温监测工作开始前应对区域地温进行统测，确定勘查区恒温带位置； b）地温监测宜在热响应试验孔中开展，监测密度应符合表1相关要求； c）地温监测实行分层监测，监测设备宜采用温度传感器，温度传感器之间的间距不宜大于10m； d）地温监测频率宜为每10日监测一次。
6.1.1根据区域地质条件、换热方式及建设成本，进行适宜性分区，宜分为：适宜区、较适宜区和不 适宜区。 6.1.2适宜性评价应分别对地下水换热方式和地埋管换热方式进行评价，评价方法可采用指标法和层 饮分析法。
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a）对于地下水换热方式，适宜性分区主要考虑含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性、渗透性 水位动态变化，水源地保护、地质灾害等因素，主要指标见表2：
表2地下水换热方式适宜性分区
表3（竖直）地埋管换热方式适宜性分区
6.1.4采用层次分析法进行适宜性评价时， 评价体系层次结构由以下指标层组成： a）对于地下水换热方式，适宜性分区主要考虑的因素有：地质、水文地质条件、地下水动力场、 水化学场、地质环境、政策法规等，评价体系层次结构模型见图1：
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评价 首标0 地下水换热方式适宜性评价 属性 地质、水文地质条件 水动力场 水温场 指标A 水化学场 地质环境 成本 政策法规 地下水热传导率 地面沉降易发性 地下水超采情况 饮用地下水保护区 有效含水层厚度 含水层出水能力 含水层回灌能力 城市建筑密集程度 含水层结构 地下水位埋深 地下水流速 水热影响范围 要素 地下水质 系统投资 运行成本 指标F
地下水换热方式适宜性评价层次分析法结构模
g）对于地埋管换热方式，适宜性分区主要考虑的因素有：地质、水文地质条件、地层属性、地层 热物性参数、施工条件、经济合理性等，评价体系层次结构模型见图2。
g）对于地埋管换热方式，适宜性分区主要考虑的因素有：地质、水文地质条件、地层属性、 热物性参数、施工条件、经济合理性等，评价体系层次结构模型见图2。
图2地埋管换热方式适宜性评价层次分析法结构模型示意图
6.2.1区域浅层地热能资源评价的内容包括计算浅层地热容量、换热功率，采暖期取热量和制冷期排 热量及其保证程度评价。 6.2.2评价区面积应结合当地的土地利用率确定，并扣除不宜建设浅层地热能换热系统的面积。 6.2.3计算深度可根据当地浅层地热能利用深度确定，宜为地表以下200m深度以内。
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6.2.4浅层地热能热容量计算采用容积法，计算方法参照附录A.1，计算参数可参考附录C。在浅层地 热能热容量计算的基础上，根据当地可利用温差，计算可利用的储藏热量。 6.2.5在适宜性分区的基础上，分别计算各适宜区和较适宜区的浅层地热能换热功率， 6.2.6地下水换热功率计算时，在有地下水地源热泵工程的地区，可采用实际工程的单井换热功率； 在没有地下水地源热泵工程的地区，可采用抽水和回灌试验取得的水量和合理井距，确定满足技术、经 济和环境约束的区域地下水循环利用量，计算区域换热功率。计算方法参照附录A.2。 6.2.7地埋管换热功率计算时，在有地理管地源热泵工程的地区可采用实际工程的平均单孔换热功率， 在没有地埋管地源热泵工程的地区可采用现场热响应试验取得的单孔换热功率，计算区域换热功率。计 算方法参照附录A.3。 6.2.8当具有可靠的浅层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估算 浅层地热容量和换热功率。 6.2.9根据区域浅层地热能换热功率、采暖期和制冷期，确定采暖期取热量和制冷期排热量，并可根 据当地建筑物热指标和冷指标，估算供暖和制冷面积
6.3.1应进行区域浅层地热能均衡评价，论证取热量和排热量的保证程度。可分别计算大地热流值（大 地热流值的确定方法参照附录F）、太阳能、周边热交换等热补给和热排泄量，并与采暖期取热量、制 冷期排热量以及区域储藏热量的变化量进行一年或多年期动态平衡论证。 6.3.2应对浅层地热能开发过程中地下水和土壤中的热平衡进行评价，分析地下温度场变化趋势及对 生态环境可能造成的影响。热均衡分析评价方法参照附录A.4。
可定量评价开发浅层地热能对减少大气污染、清洁环境的效应，计算替代常规能源量和节能 估算减少排放的燃烧产物，包括：二氧化碳排放量、二氧化硫的排放量、氮氧化物排放量、煤 量等，进而计算节省的环境治理费用。 每年利用浅层地热能可替代常规能源量的计算参考附录B。 每年利用浅层地执能的减排量及节省的环境治理费用计算参照《地热盗源地质勘查规范
层地热能开采一年相当节煤量的减排量及节省
5.5地质环境影响预测
则浅层地热能开发可能带来的生态环境效应和环
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5.5.2应评价浅层地热能开发对地下温度场的影响，根据不同换热方式评价相应的生态环境影响，提 出不利环境影响的防治措施。 6.5.3对地下水换热方式，应评价抽回灌水对地下水环境的影响，并对能否产生地面沉降、岩溶塌陷 和地裂缝等地质环境问题进行评价。 6.5.4对地埋管换热方式，应评价地埋管对地下空间利用的影响，评价循环介质泄漏对地下水及岩土 层的影响。 6.5.5应依据地源热泵工程有关水质指标，对进入水源热泵机组的水质做出评价，包括腐蚀评价和结 垢评价。对抽水和回灌到原含水层中的水质评价可参照GB/T14848，地源热泵循环水质评价参照附录G。
6. 6 开发利用区划
6.1应在调查评价、环境影响预测和经济成本评估的基础上编制开发利用区划。 6.2开发利用区划内容包括：不同换热方式分区、开采深度、灌采比、孔间距、换热参数等。 6.3经济成本评估主要论证浅层地热能不同开发方式的建设成本、运行成本及经济性，估算地 系统不同开采方案的初投资及运行成本，
6.6.3经济成本评估主要论证浅层地热能不同开发方式的建设成本、运行成本及经济性，估算地下换 热系统不同开采方案的初投资及运行成本。 6.6.4不同地下换热方式初投资一般从以下方面进行估算： a）地下水换热系统的初投资估算主要考虑抽灌井的数量、深度及钻探成本： b）竖直地埋管换热系统的初投资估算主要考虑埋管深度、管材选型、回填材料及钻孔成本等因素， 6.6.5不同地下换热方式运行成本一般从以下方面进行估算： a）地下水换热系统的运行成本主要考虑热泵机组运行耗电、抽水泵耗电、回灌泵耗电、人工费等： b）竖直地埋管换热系统的运行成本主要考虑热泵机组运行耗电、循环水泵耗电、人工费等。
6.6.4不同地下换热方式初投资一般从以下方面进行估算：
7设计书和成果报告编写
编写设计前应进行现场踏勘， 设计书编写提纲及要求应按附录D执行。
作完成后，应编写勘查评价报告，报告编写提纲，
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A.1浅层地热能热容量
并计算评价范围内地质体的储热性能 a）在包气带中，浅层地热能热容量按下式计算：
C 空气比热容，kJ/kg℃；
式中:QR 浅层地热能热容量，kJ/℃； Qs——岩土体骨架的热容量，kJ/℃； Qw——岩土体所含水中的热容量，kJ/℃。 Qw的计算公式如下：
潜水面至计算下限的岩土体厚度，m。 Qs一—计算公式参照A.2中计算式，但厚度采用dz
A.2地下水方式换热功率计算
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Qw= PwCwoMd
也下水循环利用量后，计算换热功率，公式如下：
式中:Q。 为评价区地下水换热功率，kW； Qn——为单井换热功率，kW; 为计算面积内可钻孔数量； 为土地利用率。 qw——地下水循环利用量，m/d; AT 地下水利用温差，℃。
A.3地埋管换热功率计算
根据现场热试 换热功率。在浅 层地热能条件相同或相近区域，根据单孔换热功率和浅层地热能计算面积，计算地埋管换热功率。 a）在层状均匀的土壤或岩石中，稳定传热条件下U形地埋管的单孔换热功率按下式计算：
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4at In 0.5772 公 R. R= (A.10) R 4元／L L
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为单位深度钻孔总热阻， (m℃) /W
式中：K，一一地埋管换热器传热系数，W/m·℃，即单位长度换热器、单位温差换热功率 d）根据U形地埋管单孔换热功率，计算评价区换热功率。
式中：Qh 换热功率，kW； D一单孔换热功率，W 一计算面积内换热孔数。
A.3.1热均衡分析评价
Q.=D×n×10 (A.
O. =D×n×10
可采用以下两种方法，对浅层地热能的热均衡进行分析评价，方法a)分析了热泵的取热量和排热量， 方法b）考虑了所有的热补给量和热排泄量，具体内容如下： a）按照热泵效率和运行状况，进行采暖期总能耗分析，计算换热系统在一个采暖期的总取热量： 进行制冷期总能耗分析，计算换热系统在一个制冷期的总排热量；进行全年动态分析，分析热 恢复状况，进行系统的热恢复预测。 b 在地质、水文地质和浅层地热能勘查资料具备的区域，可以进行浅层地热能的热均衡评价，确 定浅层岩土体、地下水和地表水中热的补、排状况和储存热量的变化。可以采用数值模型进行 热均衡评价。 A.3.1.1在一个时段中的热均衡可以用下式表示：
式中：Qin一热补给量，kJ; Qou热排泄量，k]; △Q一储存热量的变化量，kJ。 A.3.1.2在岩土体中，热量补给项有：热泵工程排热量、太阳照射热量、大地热流量、地表水和地下 水向土壤散发热量，侧向传导流入热量等；热量排泄项有：热泵工程取热量、向大气散发热量、向地表 水和地下水散发热量、侧向传导流出热量等。 A.3.1.3在地下水中，热量补给项有：热泵工程排热量、太阳照射热量、大地热流量、水补给带来的 热量、侧向传导流=入的热量等：热量排泄项有：热泵工程取热量、向大气散发的热量、水排泄带走的 热量、侧向传导流出的热量等。 A.3.1.4可以按采暖期、制冷期和恢复期等不同时段进行热均衡计算。可以进行一个典型年或多年均 衡计算。均衡计算需要有长期动态监测数据的支撑，适用于评价浅层地热能取热量的保证程度。在勘查 中，须定量查明在天然状态和开发状况下浅层地热能各均衡项情况，
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B.1浅层地热能开发利用的总能量
夏季、冬季建筑通过热泵获取的浅层地热能总能量。
B.2每年利用浅层地热能可替代标煤量
根据《综合能耗计算通则》 计算每年利用浅层地热能可替代标煤量。 Mb=0.7143M. . (B. M =Q/(H, ×K)×10° (B.
根据《综合能耗计算通则》 异年利用浅层地热能可管代标煤量 Mb = 0.7143M. (B.4) M=Q/(H, ×K)×10°. .(B.5) 式中：MB折合标煤量（kg/a）； M一一替代原煤量（kg/a）； HL——原煤平均低位发热量，取20908kJ/kg; K一一热效比(按燃煤锅炉的热效率0.6计算); 0.7143一一原煤折合标准煤系数。
式中：MB折合标煤量（kg/a）； M—替代原煤量（kg/a）； HL一—原煤平均低位发热量，取20908kJ/kg K—热效比(按燃煤锅炉的热效率0.6计算); 0.7143——原煤折合标准煤系数。
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附录C （资料性附录） 陕西省主要地层岩土热物性参数
表C.1岩土热物性参数表
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D.1.1第一章前言 D.1.2第二章以往地质工作程度及勘查成果 D. 1. 3 第三章区域地质背景 D. 1. 4 第四章工作部署 D. 1. 5 第五章工作方法及技术要求 D. 1. 6 第六章实物工作量 D. 1. 7 第七章预期成果 D. 1. 8 第八章组织机构与人员安排 D. 1.9 第九章经费预算 D.1.10 第十章质量保障与安全措施 D. 1. 11 主要图件内容如下： a) 交通位置图 b) 地质、水文地质研究程度图 c) 区域地质图、水文地质图 d) 浅层地热能勘查评价工作部署图
D.1.1 第一章 前言
.2.1第一章简述目的任务、工作区自然地理、工作区社会、经济发展与水资源需求等。 D.2.2第二章阐述以往区域基础地质工作情况、水工环地质工作、已进行的其它调查工作等， 0.2.3第三章工作区地质概况、水文地质概况、存在的主要水文地质问题、浅层地热能勘查程度以 及开发利用中存在的主要问题等。 D.2.4第四章简述部署原则、工作重点、工作计划、时间安排。 D.2.5第五章简述本项勘查设计采用的调查方法、精度要求以及侧重解决的地质问题。对水文地质 测绘、遥感解译、水文地质钻探、物探、野外试验、室内试验、资源计算等各项工作提出具体的技术要 求。 D.2.6第六章为完成目标任务设计实物工作量（附实物工作量一览表）。 D.2.7第七章项目的最终提交的报告、图件及信息系统；分阶段提交的报告和图件。 0.2.8 第八章 组织管理，项目组主要成员及在项目中分工和每年参加项目工作时间等。 D.2.9 第九章 经费预算，按照有关要求编制。 D.2.10 第十章 保障项目完成，提高工作质量的具体措施；安全及劳动保护措施；项目全面质量管理 办法及措施。
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E. 1. 1 第一章 序言 E. 1. 2 第二章 自然地理概况与区域地质背景 E. 1. 3 第三章 浅层地热能赋存条件 E. 1. 4 第四章 浅层地热能开发利用适宜性分区 E. 1.5 第五章 浅层地热能资源评价 E. 1. 6 第六章 浅层地热能开发利用及环境效益评价 E. 1. 7 第七章 浅层地热能开发对地质环境的影响 E. 1. 8 第八章 结论与建议 E. 1. 9 主要图件内容如下： a) 实际材料图 b) 潜水综合水文地质图 ? 承压水综合水文地质图 d) 地下水埋藏条件及矿化度图 e 地下水地源热泵适宜性分区图 f) 地埋管地源热泵适宜性分区图 E. 1. 10 主要插图： a) 地质地貌图 b) 松散层厚度分区图 c) 回灌能力分区图 d 地下水腐蚀性、结垢性分区图 e) 地质灾害分布图 f) 地温、地温梯度分布图 g 热容量计算分区图 h) 地下水、地埋管换热功率计算分区图 i 地下水、地埋管地源热泵潜力评价图
E.1.9主要图件内容
E.1.12第一章总结和阐述项目的由来、目标任务、工作区范围、研究程度、工作方法、完成的主 要实物工作量、质量评述、主要成果等。 E.1.13第二章 阐述地理概况、构造特征、地层等 E.1.14第三章 阐述浅层地质结构特征、水文地质条件、岩土体热物性特征、浅层地温场特征、环 境地质条件等。 E.1.15第四章 主要阐述浅层地热能开发利用适宜性分区，包括地下水地源热泵适宜性分区和地理
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E.1.16第五章进行浅层地热能容量和浅层地热能换热功率计算，并结合当地的土地利用规划以及 供暖、制冷削峰负荷，计算当地的可供暖和制冷面积，进行浅层地热能潜力评价。 E.1.17第六章分析浅层地热能开发利用的特点，统计浅层地热能开发利用现状，分析浅层地热能 开发利用存在问题；从经济和社会效益两个方面分析浅层地热能开发利用的效益；根据国民经济发展规 划，提出浅层地热能开发利用区划。 E.1.18第七章阐述浅层地热能开发利用对地质环境影响、浅层地热能开发利用动态监测网建设、 浅层地热能动态监测系统技术方法和内容、综合防治措施等。 .1.19第八章结论与建议，
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铝木门窗施工方案附录F （资料性附录） 大地热流值确定方法
附录F （资料性附录） 大地热流值确定方法
.1.1地球内热以传导， 单位面积的热量称为热流密度 （q），也叫大地热流。大地热流是 为直接的显示，反映了发生的各种作用 过程及热能的信息。大地热流在数值上，等于岩层热导率与垂向地温梯度的乘积，即：
式中： 大地热流（mW/m2） 岩石热导率： dT 地温梯度。 dz
式中： K—岩石热导率； dT 地温梯度。 dz
.1.2把具有系统稳态测温数据和相应层段岩石热导率实测值所得到的大地热流值称为实测大地热流 值。它是研究和分析一个地区大地热流分布特征的基础。实测大地热流值必须同时给出热流点的位置、 深度范围、地温梯度、岩石热导率和偏差，在缺乏系统测温数据或岩石热导率数据情况下估算的热流值富阳市某市政道路新建工程施工组织设计， 在进行误差分析或校正后才可以作为热流特征分析的参数