武汉市可再生能源资源可利用潜力

武汉市可再生能源资源可利用潜力童明德1地下水资源量1.1地下水资源量评价参数地下水资源量评价主要采用地下水资源量、地下水可开采量和地下水开采资源模数三个参数。（1）地下水资源量地下水资源量是指有长期补给保证的地下水补给量的总量。本区地下水资源量主要由大气降水入渗补给量、长江、汉江的渗入补给量、相邻含水岩组地下水的越流补给量和侧向径流补给量四种组成。（2）地下水可开采量地下水可开采量是指在经济合理的条件下，不发生因开采而造成地下水位持续下降，水质恶化、地面沉降等环境地质问题，不对生态环境造成不利影响的，有保证的可开采地下水量。（3）地下水开采资源模数地下水开采资源模数在不使开采条件恶化、不致引起严重环境地质问题的条件下，单位时间允许从单位面积含水层中抽出的最大水量，数值上等于地下水可开采量除以开采区面积。1.2地下水水资源量武汉市地下水资源量46234×104m3／a，各区资源量详见表1-1。表1-1武汉市区地下水资源量分布表行政区含水岩组面积(km2)地质时代位置地下水资源量104m3/a武昌城区209.31Q4徐家棚地区1290武钢—胡家墩2587白沙洲地区875C—T白沙洲至武汉工程大学、中医学院—苏家墩278汉口城区101.03Q4汉口城区2981汉阳城区37.28Q4黄金口地区560鹦鹉洲地区638C—T鹦鹉洲、太子湖78东西湖区468.48Q4慈惠墩—走马岭—辛安渡3997Q3东流港—三店农场367N东流港—水岗259蔡甸区（含汉南区）764.6Q4蔡甸—柏林1600Q4成功—汉南9994C—T新农—军山2059江夏区715.4Q4大新口2357C—T纸坊4480黄陂区1389.93Q4城关—五通口1776N滠口—武湖农场326C—P滠口—刘店280Ptq黄古石—牛头山330Pt蔡店—城关1846新洲区687.33Q4滨江区4311Q4举水、倒水、沙河流域2965合计4373.3646234注：碎屑岩类裂隙含水岩组富水性差，不参与计算；以主城区地域为主计算。1.3地下水可开采量武汉市地下水可开采量44179×104m3/a，各区分布见表1-2。表1-2武汉市地下水可开采量、可开采模数一览表行政区位置地下水可开采量（104m3/a）地下水开采资源模数（104m3/km2.a）武昌城区徐家棚地区114620.75武钢—胡家墩250528.64白沙洲地区37817.34白沙洲至武汉工程大学、中医学院—苏家墩一带2787.38汉口城区汉口城区298129.51汉阳城区黄金口地区55858.25鹦鹉洲地区23736.02鹦鹉洲、太子湖787.38东西湖慈惠墩—走马岭—辛安渡一带369212.26东流港—三店农场一带3673.01东流港—水岗一带2595.69蔡甸区（含汉南区）蔡甸—柏林160037.38成功—汉南987322.30新农—军山20597.38江夏区大新口222320.51纸坊44807.38黄陂区城关—五通口164211.79滠口—武湖农场3262.26滠口—刘店2807.38黄古石—牛头山33036.13蔡店—城关18461.68新洲区滨江区423718.37举水、倒水、沙河流域28046.14合计441791.4地下水开采资源模数根据武汉市地下水资源计算成果，按本区地下水资源开采模数大小划分为五个区，即开采资源模数＞40×104m3／km2.a(A)，开采资源模数30-40×104m3／km2.a(B)，开采资源模数20~30×104m3／km2.a(C)，开采资源模数10-20×104m3／km2.a(D)，开采资源模数＜10×104m3／km2.a(E)。亚区则根据同一区内地下水开采资源模数的大小，并结合不同地质类型来划分。将本区地下水开采资源模数＜10×104m3／km2.a(E)区内又划分为五个亚区，即E1，E2，E3，E4，E5。分区情况见表1-3。表1-3武汉市区地下水开采资源模数分区表区亚区开采资源模数104m3／km2.a地貌单元含水岩组代号分布位置A＞40河谷平原[Q4]主要分布在长江、汉江一级阶地前缘、心滩，东西湖新沟镇至市政府沿江一级阶地前缘、汉阳水源地黄金口地段，徐家棚及武钢水源地一级阶地前缘。B30-40[Q4]主要分布在白沙洲水源地前缘，汉口中心城区一级阶地中部。C20-30[Q4]主要分布在汉阳水源地鹦鹉洲地段，徐家棚、武钢水源地中心地段及汉口水源地后湖地段及东西湖区吴家山以南地段。D10-20[Q4]主要分布于东西湖走马岭地区,汉口、武钢水源地一级阶地后缘。EE1＜10河谷平原[Q4]长江、汉江一级阶地东西湖区中心地段E2河谷平原[Q3]长江、汉江二级阶地东西湖区径河农场、金口、东西湖养殖场等。E3河谷平原[N]分布于东西湖区柏泉农场。E4丘陵[C2-T1]主要分布在鹦鹉洲、太子湖-白沙洲、武汉工程大学、中医学院-苏家墩一带呈多条狭窄条带隐伏碳酸盐岩分布区E5河谷平原[Q3-Q4]东西湖区辛安渡农场及东山农场。1.5地下水开发利用分区武汉市地下水开采可分为2个地下水禁采区，面积25.85km2；8个地下水限采区，面积1244.24km2；15个地下水开采区，面积3103.27km2，如表1-4所示。表1-4武汉市区地下水开采分区表开采行政区名称编号面积开采地下水可开采地下水限制限采原因分区(km2)层位量（104m3/a）开采量（104m3/a）地下水禁采区武昌陆家街—毛坦港Ⅰ115.34T禁采岩溶地面塌陷汉阳区中南轧钢厂Ⅰ210.51C—T禁采岩溶地面塌陷地下水限采区东西湖区东流港—三店农场Ⅱ1122Q3367122地下水位降落漏斗；液体矿产东流港—水岗Ⅱ245.48N25986液体矿产武昌白沙洲—武汉工程大学、中医学院—苏家墩Ⅱ337.66C—T27893开采潜力小汉阳区鹦鹉洲、太子湖—南湖Ⅱ410.60C—T7826开采潜力小蔡甸区新农—军山Ⅱ5279C—T2059686开采潜力小江夏区纸坊Ⅱ6607C—T44801493开采潜力小黄陂区滠口—武湖农场Ⅱ7104.50N326109地下水位降落漏斗；开采潜力小滠口—刘店Ⅱ838C—P28093地下水位降落漏斗；开采潜力小地下水开采区武昌武钢—胡家墩Ⅲ187.48Q42505徐家棚Ⅲ247.02Q41146白沙洲Ⅲ321.81Q4378汉口汉口城区Ⅲ4101.03Q42981汉阳区鹦鹉洲Ⅲ56.59Q4237黄金口Ⅲ69.58Q4558东西湖区慈惠墩—走马岭—辛安渡Ⅲ7301Q43692蔡甸区（含汉南区）蔡甸—柏林Ⅲ842.8Q41600成功—汉南Ⅲ9442.8Q49873江夏区大新口Ⅲ10108.4Q42223黄陂区城关—五通口Ⅲ11139.3Q41642黄古石—牛头山Ⅲ129.13Ptq330蔡店—城关Ⅲ131099Pt1846新洲区滨江区Ⅲ14230.56Q44237举水、倒水、沙河流域Ⅲ15456.77Q428041.6地下水热能可利用程度1.6.1可利用程度分析方法地下水中赋存的大量热能，根据能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式进行计算。TcGQp（1-1）式中，Q—地下水中赋存的热（冷）量，kJ/a；G—地下水流量，kg/a；△T—地下水进出口温差，℃。1cccCOPCOPQQ（1-2）式中，Qc—地下水中赋存的可利用冷量，kJ/a；COPc—制冷系数。1hhhCOPCOPQQ（1-3）式中，Qh—地下水中赋存的可利用热量，kJ/a；COPh—制热系数。1.6.2地下水热能利用潜力分析根据表3-5所列武汉市区地下水开采分区表统计数据，除掉两个禁采区的可开采水量、可开采区的地下水可开采总量加上限采区总量，武汉市城区每年可开采利用的地下水总量为38760×104m3/a，如果全部作为建筑物地源热泵集中空调系统冷热源利用，按一年平均使用180天、一天使用10个小时，每万米建筑面积需要80m3/h的热源井流量进行预估，则在完全不回灌的条件下，武汉市每年靠地下水中储藏的浅层地温能可供2691.67万平方米建筑制冷供暖；如果平均回灌率在80%（实际消耗地下水量20%），则可供13458.35万平方米制冷供暖；如果达到100%回灌，理论上不存在可采用建筑面积的限制，而是受地下水地源热泵项目的间距、项目所在地地下水资源条件的影响为主。上述估算，是对可利用总量的预估，实际开发利用过程中，考虑到道路、建筑物分布、沿江地带的限制等，可应用规模可能会有适当减少。1.7地下水地源热泵开发利用原则针对地下水地源热泵技术在利用地下水时需取水和回灌，在此过程中可能引发诸如水质下降、地下水污染、地面沉降或塌陷的环境地质问题以及热源井的热干扰问题，依据“在保护中开发，在开发中保护”的方针，应严格执行“统一规划，合理布局，严格审批，适度发展”的开发利用原则，减少地源热泵技术应用对地质环境的影响。2地表水资源量武汉市位于长江、汉江交汇处，区内江河纵横，湖泊密布，地表水资源丰富。全市共有大小湖泊166个，合计面积780平方公里左右，湖泊中地表水资源19.5亿立方米.。从武汉市过境的水资源则更加丰富，年平均水资源总量可达7122亿立方米，是武汉市本地区湖泊水资源总量的365倍，其中从长江、汉江过境的水资源总量年平均7047亿立方米，从府河过境的水资源总量年平均36.36亿立方米。水资源在年际和季节上分布也是很不均匀，以从长江过境的水资源为例，丰水年过境的水资源总量可达9045亿立方米，枯水年只有5659亿立方米，夏、秋季占70%，冬、春季只占30%。2.1可利用程度分析方法地表水中赋存的大量热能，根据能量守恒原理，其可利用程度采取下面公式进行计算。TcGQp（2-1）式中，Q—地表水中赋存的热（冷）量，kJ/a；G—地表水流量，kg/a；△T—地表水进出口温差，℃。1cccCOPCOPQQ（2-2）式中，Qc—地表水中赋存的可利用冷量，kJ/a；COPc—制冷系数。1hhhCOPCOPQQ（2-3）式中，Qh—地表水中赋存的可利用热量，kJ/a；COPh—制热系数。2.2地表水热能利用潜力分析武汉市年平均地表水资源19.5亿立方米，从武汉市过境的水资源比较丰富，年平均水资源总量可达7122亿立方米，两项共计7141.5亿立方米。境内地表水冬季可利用温差2℃，夏季可利用温差为4℃，过境地表水冬季可利用温差2℃，夏季可利用温差为5℃，地表水热能可利用潜力如表4-4所示。表2-1武汉市地表水热能可利用潜力名称水流量/亿立方米可利用冷量/千焦/年可利用热量/千焦/年标准煤/万吨/年境内地表水19.53.27E+131.63E+13111.2/55.6过境地表水712214.9E+155.96E+1550701.8/20280.72.3地表水地源热泵开发利用原则为充分发挥地表水地源热泵技术的优势，可采取“因地制宜，合理布局，综合利用，稳步推进”的开发利用原则，以减少地表水地源热泵技术应用对防洪和水体生态环境的影响。3浅层地能资源量3.1岩土体应用适宜性如前所述，武汉地区大部分地层颗粒较细，土石类别主要为松土—普通土—硬土，土石等级为I—II—III级，地埋管钻井施工难度小，成本低。武汉市陆地面积很大，一般来讲，大部分地区都可以考虑采用岩土体作为地埋管地源热泵系统冷热源，对于II、III级阶地，如水果湖地区，地下水资源相对不太丰富，地表水资源又不太适合作为热泵系统的冷热源，采用岩土体源作为地埋管地源热泵系统的冷热源将是较适宜的选择。但是在岩溶地面塌陷潜在危险区特别是砂层埋藏较浅的地区不宜采用地埋管地源热泵系统；在淤泥层深厚区，由于钻孔深度较大，在基岩裸露区或砾卵石深厚区，由于钻孔难度大，都会增加地埋管热泵系统的成本，设计时应综合考虑。由于基岩的热传导性能最好，而地源热泵系统的成孔工艺有别于传统的工程勘察成孔工艺，若能研发专门用于地源热泵系统的成孔设备，大大降低成孔成本，从而可以大大降低地源热泵系统的初投入。3.2岩土体地能资源量3.2.1可利用程度分析法对于如何评价浅层岩土体地能资源量，由于地