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1.4 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25.85 km2；8个地下水限采区，面积1244.24 km2；15个地下水开采区，面积3103.27 km2，如表1-4所示。

表1-4 武汉市区地下水开采分区表1.6 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。

T c G Q p ∆⨯⨯= （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+⨯=c c c COP COP Q Q （1-2）式中，Q c —地下水中赋存的可利用冷量，kJ/a ；COP c —制冷系数。

()1-⨯=h h h COP COP Q Q （1-3）式中，Q h —地下水中赋存的可利用热量，kJ/a ；COP h —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38760×104m 3/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80m 3/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。

T c G Q p ∆⨯⨯= （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+⨯=c c c COP COP Q Q （2-2）式中，Q c —地表水中赋存的可利用冷量，kJ/a ；COP c —制冷系数。

()1-⨯=h h h COP COP Q Q （2-3）式中，Q h —地表水中赋存的可利用热量，kJ/a ；COP h —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2.3 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，由于地埋管地源热泵最主要的是利用地层进行热量的储存和释放，也就是作为一个调节作用，所以首先要评价地下一定深度范围里地能的储存量，同时要评价区域的地能的可开采量。

采用合理的开采利用方案，经过非取热期地温能够恢复，包括自然的补给热量的恢复和制冷期的存热，能够达到多年热均衡的浅层地能的在取热期可开采的热量，区域评价是为宏观管理服务，要算一个平均量。

浅层地能资源的评价宜选择采用热储法进行浅层地能资源评价。

对于不同的岩土类型，热储法计算地能储存量具有不同的表达式。

（1）无含水层岩土体T Md c Q s s s ∆=ρ （3-1）式中，Q s —岩土体地能储存量，kJ ；ρs —岩土体密度，kg/m 3；c s —岩土体比热，kJ ／kg·℃ M —计算面积，m 2；d —计算厚度，m ；ΔT —利用温差，℃。

（2）含水层岩土体热储法在包气带和含水层中，计算公式如下：w s R Q Q Q += （3-2）()T Md c Q s s s ∆-=ϕρ1 （3-3）式中，Q s —岩土体地能储存量，kJ ；ρs —岩土体密度，kg/m 3；c s —岩土体比热，kJ ／kg·℃；φ—岩土体的孔隙率（或裂隙率）；M —计算面积，m 2； d —计算厚度，m ；ΔT —利用温差，℃。

T Md c Q w w w ∆=ϕρ （3-4）式中，Q w —岩土体地能储存量，kJ ；ρw —水体密度，kg/m 3；c w —水体比热，kJ ／kg·℃；d —水体厚度，包括需要计算含水层和相对隔水层，m 。

3.2.2 岩土体地能利用潜力分析武汉市土地面积8467.1平方公里，其中水域面积为2143.6平方公里，水域占土地总面积的1/4。

地形上是北高南低，属残丘性河湖冲积平原，北部为山地丘陵，其余均属沃野千里的江汉平原，地势平坦。

其中，平坦平原、垄岗平原、丘陵、低山所占比例分别为39.25％、42.56％、12.32％、5.85％。

根据热储法计算可得：可利用面积按（8467.1－2143.6）×（1－12.32％－5.85％）=5174.5平方公里（去除低山、丘陵），地下200m 以内深度，由于地下岩石量较多，比热取1400J /kg·℃，武汉市地下常年平均温度为17.5℃，可利用温差2℃；浅层地能容量为5.57×10 15kJ，其热量可折合18973万吨标准煤，相当于武汉市每年每平方公里有2.24万吨标准煤的浅层地温远景资源量。

依据武汉市水文地质条件，地埋管埋设所需地表面积约为建筑空调面积的1/3~1/5，可利用潜力较大。

3.3 地埋管地源热泵开发利用原则地埋管地源热泵技术总体来说适用性较强，但不同地域不同地质条件下的应用具备不同的特点，有其自身的技术原则。

为避免地埋管地源热泵运行过程中地埋管换热器出力不足，应执行“因地制宜，合理配置，兼顾平衡，积极发展”的开发利用原则，消除地埋管地源热泵技术应用所产生的热失衡问题。

4 污水资源量4.1 水文地质勘察污水源热泵系统勘察应包括下列内容：①原生污水、污水处理厂水量，年水量变化；②水温、水质；③周围建筑规划。