長(cháng)沙地熱地質(zhì)條件分析

  由實(shí)測的鉆孔地溫數據可知，在100 m深度范圍內，隨著(zhù)深度增加，各處地溫差值由2.2 ℃左右逐漸減小至1.8℃左右。平面上，不同深度的地溫高值主要出現在研究區中、東部的平原區。平原區分布有一定厚度的第四系沖積物，而北、西、南部主要分布低山和丘陵。相對而言，較厚的第四系沖積物的保溫性能較好，地溫較高。以ZK3鉆孔的地溫剖面為例，地下2 m處的地溫與氣溫接近，隨著(zhù)深度增加，地溫逐漸降低。深度10～20 m 之間地溫下降速度逐漸減小直至穩定在 19.5 ℃。深度繼續增加，地溫逐漸上升（圖4）。實(shí)測長(cháng)沙地區恒溫帶深度在20 m左右，溫度為19～20 ℃。鉆孔地溫梯度實(shí)測數據中，最小值0.69 ℃/100 m，最大值 2.05 ℃/100m （巖漿巖區），平均值為 1.40 ℃/100 m。長(cháng)沙位于我國南方地溫梯度的低值區，地溫梯度明顯低于中國南方地區地溫梯度平均值 （2.41 ℃/100m）。局部構造是長(cháng)沙地溫梯度的主要控制因素。相對高值點(diǎn)一般沿斷裂帶分布，如左腳橋—坪田沖壓性斷裂西北的ZK9（1.90 ℃/100 m）、施家港—天頂關(guān)壓性斷裂與曹家彎—竹山屋斷裂間的ZK4（1.74 ℃/100 m）。

  將研究區巖土體概化為5類(lèi)。將熱物性測定結果按巖土體類(lèi)別加權平均，得到研究區內不同巖土體的熱物性參數（表2）。巖土體熱物性受地層、巖性、構造、地下水、人類(lèi)環(huán)境等多種因素的影響。研究區內熱導率高值區集中在湘江以西、撈刀河以北地區，熱導率值大于1.92 W/(m·°C)；湘江以東瀏陽(yáng)河沿岸第四系覆蓋區以及大托鋪地區熱導率值較低，小于1.68 W/(m ·°C)。比熱容高值區分布于西南部，大于1.09 kJ/(kg·°C)；靳江河—撈湖垸一帶為比熱容的低值區，小于0.82 kJ/(kg·°C)。長(cháng)沙地區巖土體相對較高的熱導率可導致地溫梯度相對較低。

 

  現場(chǎng)熱響應試驗可以準確獲得巖土體的綜合熱物性參數。采用線(xiàn)熱源模型計算各鉆孔現場(chǎng)熱響應試驗數據。導熱系數最高點(diǎn)為ZK6、ZK7 鉆孔。兩孔之間孔距 50 m，第四系厚度相差近24 m。兩孔之間產(chǎn)狀較陡的斷層形成一個(gè)局部富水的強徑流區，導致兩孔出現導熱系數、每延米換熱功率的高值區。