文档介绍：中国地质大学
研究生课程论文封面
课程名称地下水污染与防治
教师姓名李义连
研究生姓名杨智
研究生学号 1201410593
研究生专业环境科学与工程
所在院系环境学院
类别:
日期: 2014 年 12 月 12 日
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目录
第一章地热系统的介绍 1
干热岩系统 1
浅层地温能 2
水热型地热系统 2
第二章地下热水的水化学特征 3
3
水化学组分特征 6
6
6
7
第三章水岩相互作用 8
第四章热水中同位素分析 9
第五章地热流体的成因机制 10
第六章地球化学温标的计算 11
第七章总结 12
参考文献 13
地热流体水化学分析及形成机理
第一章地热系统的介绍
随着地球上资源的日益枯竭,地热能作为一种清洁的能源,正日益受到人们的密切关注。总的来说,地热能的划分可分为三个部分,根据其分布特点及深浅可分为浅层低温能,水热型系统与干热岩系统。
干热岩系统
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体,主要是各种变质岩或结晶岩类岩体,干热岩普遍埋藏于距地表3-10km的深处,其温度范围很广,在 150-650oC之间,现阶段,干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高,有开发经济价值的热岩体(徐天福,2012)。保守估计,地壳中干热岩(3-10km深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。
增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)是在干热岩技术基础上提出的。美国能源部的定义是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统
从上图可以看出,增强性地热系统的主要技术为水力压裂与地球物理勘探技术。苏正(2012)等学者认为对于水力压裂技术,最主要的是获得地下岩体中的裂隙空间,使水流得到有效的存储与获取热量的通道,当然,在这过程中出现了很多问题,比如说对围岩介质的溶解,显然不利于干热岩的稳定性开采,同时水作为一种资源也正变得益发珍贵。因此,对于压裂介质的选择,不少研究这正采取向介质中注入超临界二氧化碳的方法。物探技术的应用不仅需要在确定深部热储的位置,及热岩的断裂等过程中用到(王晓星等,2013),在检测地下水的流向等方面同样不可或缺。这些地球物理方法技术包括以下几个方面:地震勘探与微震检测,电法和电磁法,重磁方法等。此外,同位素等一些示踪剂技术也正在兴起,也能够起到了解深部地热层的作用。
浅层地温能
浅层地温能是地热资源概念的延伸,是与地热能有关的一个分支,与传统地热资源既有联系又有较大的区别。浅层地温能是指蕴藏在地表以下一定深度范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能(韩再生等,2007)。可以说,浅层地温能利用的是太阳能,即利用地面以下土壤或水的昼夜温差,其中最关键的是地源热泵技术的提升。
另一个与传统地热能的区别是,浅层地温能存在于盖层浅部可冬夏两用。由于浅层地温能的温度与年平均气温相近,没有直接利用的价值,只能通过地源热泵系统消耗少部分机械能提高品位后才能成为有利用价值的热能(卫万顺等,2009)。在夏天这种常温的地质环境比当地气温低十几度,所以又可以成为热汇接受空调制冷时的人工排热,起到了传统地热起不到的作用。
其中,“浅层”是指利用深度一般为200米。对于经济适用性而言,可根据不同地区的利用目的进行划分(栾英波等,2013)。我国南方地区以散热方式为主,经济的地埋管施工深度一般为100米左右;北方地区以冬季取热为主要用途,由于浅部地温较低,根据地热增温率,开发利用深度可增加到300或400米。
水热型地热系统
水热型地热主要是指利用热储中的热水来进行发电、取暖等一系列生产生活活动。水热型地热资源的形成和分布,受大地构造特点和其在全球构造中所处构造部位的控制,两者具有良好的一致性,特别是表现在温泉及热泉的分布特征上。这种地热系统根据其热传导方式可分为对流型地热系统和传导型地热系统(汪集旸,1993)。
这种系统的热源一般来自大地热流,大地热流是单位时间内由地球内部通过
单位地球表面积散失的热量(mW/m2),是地球内热在地表可直接测得的一个物理量,它是一个综合参数,能反映地区地热场的基本特点,理论上可以把大地热流(Q)分解成两大部分,一部分来自地球深部,称地幔热流(