3. 信息产业部电子综合勘察设计研究院，陕西 西安地源热泵换热 710054)
摘要：科学开发利用浅层地热能有助于我国双碳战略目标的实现。基本查明了黄河流域陕西段浅层地热能的开发利用现状，按照地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统两种利用方式，评价了适宜性分区，计算了热容量、换热功率以及供能潜力。分析了研究区浅层地热能开发利用存在的问题，并提出了针对性建议，旨在为研究区浅层地热能开发利用的高效、快速发展提供科学依据。
关键词：黄河流域；浅层地热能；开发利用
1 引言
开发利用浅层地热能有助于双碳战略目标的实现。科学利用浅层地热能，先清晰认识地热资源赋存规律，相关研究分析了关中[1-3]和其他盆地地热成因模式[4-5]，但关于黄河流域陕西段浅层地热能赋存规律的研究鲜有报道。
以解决浅层地热资源不科学开发等问题为导向，通过资料收集、地质调查、现场试验、取样测试及综合研究等方法，查明了黄河流域陕西段浅层地热能的开发利用现状，评价了适宜性分区，计算了热容量、换热功率以及供能潜力。分析了浅层地热能开发利用存在的问题，提出了针对性建议。
2 地质条件概况
2.1 自然地理
黄河流域陕西段包括陕北黄土高原和关中盆地两大地貌单元。关中盆地冬季严寒，夏季酷暑，对供热制冷负荷要求很大。主要水系是渭河及其支流，渭河贯穿盆地东西。地势南北高、中间低，西部高、东部低，地貌单元包括黄土台塬、河谷阶地、河漫滩及山前洪积扇。陕北黄土高原属中温带气候。榆林市长城以北为沙漠高原区，地形平坦，以活动砂丘、砂垄及片砂为主，榆林-延安为黄土梁峁区，沟壑发育，地面破碎，延安以南分布土石中低山夹黄土塬。 2.2 地层岩性
关中盆地第四系广布全区，岩性以黄土和砂砾石为主，沉积厚度差别较大，由西北向东南增厚，河谷区一般大于400m，黄土塬区一般厚100~300m。陕北黄土高原第四系发育较好，从下更新统至全新统都有出露。主要为黄土堆积，其次为风积沙、河湖积及冲洪积的粗粒沉积。
3 浅层地热能开发利用适宜区
3.1 关中盆地适宜性分区
地下水地源热泵系统适宜区分布在渭河的漫滩、一级阶地和局部二级阶地,较适宜区分布在渭河二级、三级阶地、冲洪积扇区,不适宜区分布在渭河四、五级阶地区、黄土台塬区、黄土梁峁区及基岩山区。
地埋管地源热泵系统适宜区分布渭河及其支流的漫滩、一级阶地、二级阶地及黄土台塬区，较适宜区分布在黄土丘陵区，不适宜区分布在硬质岩裸露区。
3.2 陕北地区浅层地热能开发利用适宜性分区
陕北地区浅部地层富水性弱，回灌困难，因此，仅评价陕北地区地埋管地源热泵系统的适宜性。
适宜区分布在榆林风沙滩地亚区-靖边风沙草滩亚区-定边草滩盆地亚区，较适宜区分布于陕北的大部分地区，不适宜区分区分布于铜川地区的硬质岩裸露区。
4 浅层地热能开发利用潜力
采用热储法计算评价热容量，黄河流域陕西段浅层地热能总热容量为4.30×1016kJ/℃。其中，关中地区为1.34×1016kJ/℃，陕北地区为2.96×1016kJ/℃。
采用地下水量折算法计算地下水地源热泵系统换热功率，关中地区冬季总换热功率为1.03×109kW，夏季制冷功率为1.47×109kW。陕北地区冬季总换热功率为2.21×109kW，夏季制冷功率为3.38×109kW。
根据换热功率及陕西省冬季供暖和夏季制冷指标，计算可供暖和可制冷面积，地下水地源热泵系统可供暖面积8.15×108m2，可制冷面积为1.17×109m2。地埋管地源热泵系统可供暖面积4.40×1010m2，可制冷面积为4.73×1010m2。
5 浅层地热能开发利用建议
5.1 存在的问题
一是管理机制不明晰，市场推进力度不足；二是政策支持力度亟待加强，产业发展迟缓；三是工程设计时对地质条件分析不够，部分工程达不到预期节能效果；四是地热能科技成果转化推广途径不畅，示范引领效应不明显。
5.2 浅层地热能开发利用建议
一是以浅层地热能为主，多种能源相结合的功能模式，通过地热能与其他能源调蓄结合上，降低初投资。二是优化能源组合比例、换热孔深度和孔间距。充分利用废弃井及矿井水，扩大地热资源开发利用范围，有效降低工程初投资。三是在政府主导建设的大型公建设施，率先采用地热资源，形成由大型公建、密集采暖区相结合的，地热资源供暖示范体系。四是简化地热资源管理程序，建立简便高效规范的项目管理机制。
参考文献
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