何瀟楠

摘 要：淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下非常具備開發(fā)利用價(jià)值，動(dòng)態(tài)監(jiān)測是其中一項(xiàng)很重要的工作。首先結(jié)合當(dāng)?shù)販\層地?zé)崮艿刭|(zhì)條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀制定動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)的原則和技術(shù)要求，建設(shè)地層溫度監(jiān)測站，運(yùn)行系統(tǒng)監(jiān)測站及兩者皆有的監(jiān)測站，同時(shí)建立淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用試驗(yàn)基地及動(dòng)態(tài)監(jiān)測中心。

關(guān)鍵詞：淺層地?zé)崮埽粍?dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)；監(jiān)測站

隨著生活水平的提高，居民普遍采用空調(diào)降溫，電暖器采暖，能源浪費(fèi)很大，造成建筑能耗急劇增長。當(dāng)前，我國正處于加快推進(jìn)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化，節(jié)能工作肩負(fù)著艱巨的任務(wù)。如果大多數(shù)建筑采用傳統(tǒng)空調(diào)，將消耗大量電能，會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來障礙，對(duì)能源安全和大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅。淺層地?zé)崮苁侵傅乇硪韵乱欢ㄉ疃确秶鷥?nèi)（一般為恒溫帶至200m埋深），溫度低于250℃的地?zé)崮躘1]。它是一種新型的戰(zhàn)略資源和戰(zhàn)略能源，是優(yōu)質(zhì)清潔的可再生能源，大力開發(fā)淺層地溫能，對(duì)于改善我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，減少二氧化碳排放，具有重要意義[2，3]。它是一種可再生、環(huán)保、清潔的新型能源，開發(fā)利用淺層地?zé)崮苁前l(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然趨勢。

1 動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)原則

（1）監(jiān)測網(wǎng)要能覆蓋整個(gè)利用區(qū)域，選擇區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件具有代表性的監(jiān)測點(diǎn)，兼顧地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造單元。（2）結(jié)合換熱系統(tǒng)工程現(xiàn)狀和實(shí)際情況，具備可操作性。（3）地溫監(jiān)測點(diǎn)選點(diǎn)要有代表性，結(jié)合重慶的地質(zhì)特點(diǎn)將監(jiān)測點(diǎn)主要布設(shè)在以下四個(gè)典型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中：以砂巖為主的地層結(jié)構(gòu)（平均每100米深，砂巖占70%以上）；以泥巖為主的地層結(jié)構(gòu)（平均每100米深，泥巖占70%以上）；砂泥巖互層的地層結(jié)構(gòu)（砂巖、泥巖交替分層）；灰?guī)r地層結(jié)構(gòu)。以上四種地層為重慶地區(qū)典型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)單元，監(jiān)測網(wǎng)的布置應(yīng)按照以上地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。（4）保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。（5）監(jiān)測內(nèi)容要具有針對(duì)性。監(jiān)測網(wǎng)主要監(jiān)測內(nèi)容為：地溫動(dòng)態(tài)監(jiān)測、地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行能效監(jiān)測、地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)環(huán)境地質(zhì)影響監(jiān)測等。（6）結(jié)合一定的行政區(qū)劃，便于管理。根據(jù)重慶市城區(qū)建設(shè)規(guī)劃，本次監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)覆蓋整個(gè)重慶主城區(qū)域內(nèi)。

2 工作方法

在充分收集已有資料基礎(chǔ)上，選擇有代表性的地段或地點(diǎn)，建立淺層地溫能野外監(jiān)測站和淺層地溫能系統(tǒng)能效監(jiān)測站，并開展一個(gè)水文年的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，建立起淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)。同時(shí)開展淺層地溫能監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)示范建設(shè)。因此，在監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)過程中，將以地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)及系統(tǒng)理論等學(xué)科為指導(dǎo)，將現(xiàn)代測溫技術(shù)、控制技術(shù)、太陽能應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等用于淺層地溫能應(yīng)用監(jiān)測領(lǐng)域，緊密結(jié)合地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)境整治對(duì)淺層地溫能資源的要求，有針對(duì)性地開展淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，并致力將建設(shè)成果及時(shí)服務(wù)于社會(huì)，體現(xiàn)該工作的基礎(chǔ)性和公益性。

（1）野外調(diào)查選點(diǎn)。根據(jù)調(diào)查資料，選擇野外鉆孔的各類典型點(diǎn)，利用手持GPS進(jìn)行定位，然后標(biāo)注在1：5萬地形地質(zhì)圖上，同時(shí)采用記錄、攝影、攝像等手段對(duì)點(diǎn)的特征進(jìn)行描述。（2）水文地質(zhì)鉆探。監(jiān)測孔鉆探屬于水文鉆探，全孔取芯，分為0～100m和0～200m兩種深度的鉆孔，主要布在規(guī)劃建設(shè)區(qū)域，以掌握巖層結(jié)構(gòu)、巖性厚度、地下水參數(shù)等。在鉆孔內(nèi)下測溫裝置，進(jìn)行不同深度的地溫監(jiān)測。（3）室內(nèi)試驗(yàn)。巖土體物理性質(zhì)、巖土體熱物理性質(zhì)及水質(zhì)狀況是淺層地溫能開發(fā)利用的重要指標(biāo)，是水文地質(zhì)調(diào)查工作的重要內(nèi)容。（4）野外監(jiān)測站建設(shè)。在工作區(qū)內(nèi)選擇區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)條件具有代表性的地點(diǎn)，兼顧地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造單元，建立地溫動(dòng)態(tài)監(jiān)測站。監(jiān)測地溫變化情況以及地溫變化所帶來的環(huán)境影響情況。地溫動(dòng)態(tài)監(jiān)測分為遠(yuǎn)程全自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和人工現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)兩種方式。（5）系統(tǒng)能效監(jiān)測站建設(shè)。在典型淺層地溫能應(yīng)用項(xiàng)目（地源熱泵項(xiàng)目）中，建立應(yīng)用項(xiàng)目監(jiān)測站。（6）監(jiān)測網(wǎng)中心站建設(shè)。建設(shè)監(jiān)測網(wǎng)中心站，將各野外監(jiān)測站、能效監(jiān)測站所有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼荆M(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、分析及管理，建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，中心站不僅是淺層地溫能監(jiān)測數(shù)據(jù)采集中心，也是科學(xué)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)。

3 技術(shù)路線

收集、整理、分析工作區(qū)以往水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、應(yīng)用項(xiàng)目以及當(dāng)?shù)刈钚碌慕?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃等資料，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)及淺層地溫能的需求程度，結(jié)合當(dāng)?shù)販\層地溫能調(diào)查資料，選取有代表性的地點(diǎn)，進(jìn)行水文地質(zhì)鉆孔，開展相關(guān)室內(nèi)測試，建立野外動(dòng)態(tài)長期監(jiān)測站，建立重慶市淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)，并建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

4 野外監(jiān)測站建設(shè)

野外現(xiàn)場監(jiān)測站由傳感器（如地溫場感應(yīng)器）、數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備、供電裝置、防護(hù)裝置組成。野外現(xiàn)場監(jiān)測站要具備測試精度高、功耗低、長期穩(wěn)定性好、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送安全可靠等特點(diǎn)，并能夠同時(shí)測量多路熱敏電阻溫度傳感器的傳感信號(hào)。應(yīng)保證定時(shí)自動(dòng)采集和自動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集設(shè)備根據(jù)設(shè)定好的采集時(shí)刻定時(shí)自動(dòng)采集地溫?cái)?shù)據(jù)，每次采集完成后將采集到的地溫?cái)?shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器。主要要求如下：（1）能夠?qū)Χ鄠€(gè)測孔多個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn)的熱敏電阻溫度傳感器實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)地溫采集，測溫精度±0.05℃左右。（2）能夠保存一定時(shí)間內(nèi)的測量數(shù)據(jù)，內(nèi)置無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊可以將測量數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞給監(jiān)測中心站。（3）應(yīng)設(shè)置隱蔽數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的現(xiàn)場人工下載。來保證遠(yuǎn)程傳輸失敗的情況下備用。（4）自動(dòng)采集和傳送：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，其他時(shí)間處于休眠狀態(tài)。（5）系統(tǒng)狀態(tài)信息發(fā)送：每隔一定時(shí)間將現(xiàn)場采集終端的狀態(tài)信息發(fā)送到監(jiān)測中心站。

5 監(jiān)測網(wǎng)中心站建設(shè)

監(jiān)測網(wǎng)中心站由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)組成?；竟δ苁墙邮宅F(xiàn)場站發(fā)回的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對(duì)地溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)等。輔助功能是收集現(xiàn)場站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)現(xiàn)場站實(shí)施遠(yuǎn)程配置，具體包括如下功能：（1）自動(dòng)接受野外現(xiàn)場采集終端的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作；（2）接受人工指令，實(shí)時(shí)采集與傳輸野外監(jiān)測數(shù)據(jù)；（3）遠(yuǎn)程管理配置現(xiàn)場終端設(shè)備；（4）監(jiān)控現(xiàn)場終端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；（5）查詢統(tǒng)計(jì)分析采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)；（6）提供監(jiān)測數(shù)據(jù)的對(duì)外服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓再生，由偉彥，佟紅兵，等.淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)[J].中國地質(zhì)，2007，4（6）：1115-1121.

[2]韓再生，由偉彥，佟紅兵，等.DZ/T0225-2009淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)規(guī)范[S].中國：中國人民共和國國土資源部，2009.

[3]高新宇，范伯元，張宏光，等.淺層地溫能開發(fā)利用對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響程度的探索性研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23（6）；1185-1193.