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沁水盆地南部煤層氣藏水文地質(zhì)特征

更新時(shí)間：2020-12-03　點(diǎn)擊量：1604

　　1　含水層與隔水層

　　山西沁水盆地南部地區(qū)存在奧陶系、石炭— 二疊系和第四系3套主要含水層系。含水層主要為碳酸鹽巖、砂巖和松散沉積層。隔水層主要為泥質(zhì)巖類,某些地段特定層位的致密碳酸鹽巖也能起到一定阻水作用。其中,中奧陶統(tǒng)為區(qū)內(nèi)的主要含水層,石炭— 二疊系含水層的含水性通常較弱,第四系松散沉積物含水層的含水性變化較大且影響范圍相對(duì)局限。

　　本區(qū)主要隔水層為上石炭統(tǒng)隔水層、太原組和山西組泥巖和砂質(zhì)巖隔水層、上石盒子組中下部及下石盒子組隔水層組。上石炭統(tǒng)隔水層主要為本溪組鋁質(zhì)泥巖、太原組泥巖或煤層。太原組和山西組所含的泥巖和砂質(zhì)泥巖,在局部地段也起著一定的隔水作用。上石盒子組中下部及下石盒子組隔水層組的厚度為幾十m到200 m不等,由泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖構(gòu)成,在高平一帶垂向分布呈現(xiàn)平行復(fù)合結(jié)構(gòu),裂隙不甚發(fā)育,為山西組頂部的相對(duì)隔水層組。

　　2　水文地質(zhì)單元及周界特征

　　沁水盆地南部水文地質(zhì)單元由3個(gè)泉域組成,西北部為洪洞廣勝寺泉域,東北部為辛安泉域,南部為延河泉域。其中,辛安泉域、延河泉域在本區(qū)范圍內(nèi)是2個(gè)完整的單元,具有補(bǔ)給、徑流、排泄的地下水系統(tǒng)條件,主要含水層為中奧陶厚層狀灰?guī)r。各泉域地層構(gòu)成南部向北、北部向南、東西兩側(cè)向中間的復(fù)式向斜儲(chǔ)水構(gòu)造。

　　2. 1　東部邊界水文地質(zhì)條件

　　東部邊界為晉獲褶斷帶,走向N23～ 25°E,為呈階梯狀向西傾斜的高角度張扭性正斷層,傾角約70°, 由斷裂和與之平行的褶皺組成,從北到南其導(dǎo)水逸氣性能可明顯地分為3段。

　　北段從沁縣至潞城, 斷層規(guī)模較大, 斷距可達(dá)300 m,隔斷了奧陶系中統(tǒng)含水層組,起到明顯的橫向阻水作用。

　　中段從屯留至高平,斷距較小,落差約60 m,為平原區(qū),地形與南段差異較大,構(gòu)造形跡被第四系黃土覆蓋。從區(qū)域水位來看,斷裂兩側(cè)水位基本一致,此段導(dǎo)水性以及地下水動(dòng)力條件強(qiáng)烈。

　　南段從高平延展至?xí)x城,為延河泉域與三姑泉域的東部分界。該段地表出露中奧陶統(tǒng)灰?guī)r,是遭受NW— SE向主壓應(yīng)力場(chǎng)作用所形成的凸起壟狀山梁,山體較薄,地表徑流條件差,降雨垂直滲入的補(bǔ)給量不大。另外,由于斷層、節(jié)理和層面等各種不連續(xù)結(jié)構(gòu)面緊密,也不利于地下水的活動(dòng)。

　　2. 2　南部邊界水文地質(zhì)條件

　　南部邊界為東西向構(gòu)造帶,按其阻水性能可分為3段,即東部的沁河導(dǎo)水段,中部的西溝阻水段以及西部的西溝以西導(dǎo)水段。

　　西溝阻水段由8條斷裂構(gòu)成,其中大的斷層長達(dá)15 km,落差100余m,使煤系砂泥巖地層與奧陶系灰?guī)r接觸,起到了阻水作用。

　　就東、西兩段導(dǎo)水段而言,斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育,且落差比阻水段要小,一般為40～ 100 m。斷層兩盤灰?guī)r與灰?guī)r接觸,斷裂南北泉水的水質(zhì)及水型相似,硬度不高,礦化度相近,W18 O值變化不大,說明兩盤水力聯(lián)系明顯。

　　2. 3　西部邊界水文地質(zhì)條件

　　西部邊界以安澤為界分為兩段。北段為霍山隆起,由寒武、震旦系組成,為一阻水邊界。南段則由導(dǎo)水性斷層組成。

　　3　單元內(nèi)部邊界水文地質(zhì)條件

　　本區(qū)內(nèi)部存在著4條重要的水文地質(zhì)邊界,包括近EW向2條和NN E— NE向2條。其中, 3條邊界是由次級(jí)隆起形成的地下分水嶺, 1條為對(duì)南部煤層氣富集高產(chǎn)條件具有明顯影響的寺頭斷裂。

　　沿近EW向展布的2條邊界分別位于沁水盆地中、南部的北部和中部。北部邊界為由武鄉(xiāng)— 沁縣次級(jí)隆起構(gòu)成的近EW向地下分水嶺,構(gòu)成辛安泉的北部界線。中部邊界由高平北部近EW向次級(jí)隆圖1　單元內(nèi)部邊界及上石炭統(tǒng)太原組灰?guī)r含水層水位等值線起組成,為基本阻水邊界。一地下分水嶺存在,構(gòu)成辛安泉域與延河泉域的南部分界。該地下分水嶺有往NW方向延伸的趨勢(shì),構(gòu)成了沁水盆地中、南部南、北水文地質(zhì)條件差異的重要分界線。

　　沿近SN 向的2條邊界分別存在于沁水盆地中、南部的東北部和南部。東北部邊界沿沿尚— 武鄉(xiāng)北北東向褶皺帶展布,為一地下分水嶺,構(gòu)成了辛安泉域的西部邊界。南部邊界為寺頭正斷層,是延河泉域與廣勝寺泉域的北部分界,從寺頭村沿?cái)鄬油睎|方向地表斷點(diǎn)有多處出露,走向N10～ 60°E,傾向NW,傾角70～ 85°。斷層落差在寺頭村南附近達(dá)500 m,向兩端變小,往西南在寺頭村南附近變?yōu)?60 m。

　　寺頭斷裂對(duì)其東、西兩區(qū)的水文地質(zhì)條件、構(gòu)造格局和煤層氣賦集狀態(tài)具有明顯的控制作用。在斷層破碎帶中鉆進(jìn)時(shí),水位無較大變化,消耗量?jī)H0. 106 m3 /h,斷層角礫巖裂隙充填的方解石未見溶蝕現(xiàn)象。對(duì)位于斷層兩側(cè)鉆孔進(jìn)行中奧陶統(tǒng)含水層抽水試驗(yàn),水質(zhì)類型截然不同,礦化度有較大差異。

　　同時(shí),斷裂兩側(cè)甲烷含量也存在著差異,斷裂東側(cè)的大寧2號(hào)井田、潘莊井田等主煤層的含氣量高,可達(dá)30 m3 / t以上,而西側(cè)含氣量相對(duì)較低,與東側(cè)同等深度條件下含氣量通常不超過15 m3 /t。

　　抽水試驗(yàn)、水化學(xué)、煤層含氣性等方面的證據(jù)表明,寺頭斷層是一條封閉性的斷裂,導(dǎo)水、導(dǎo)氣能力極差。但是,該斷層斷距較大,延伸較長,與其他斷層相連,故不能排除局部導(dǎo)水、導(dǎo)氣的可能性。

　　4　現(xiàn)代地下水動(dòng)力場(chǎng)展布

　　4. 1　區(qū)域徑流強(qiáng)度分區(qū)

　　強(qiáng)徑流區(qū)位于盆緣向內(nèi)的3～ 5 km范圍內(nèi),石炭系頂界標(biāo)高700～ 1000 m。強(qiáng)徑流區(qū)內(nèi)的斷裂和次級(jí)褶皺相對(duì)發(fā)育,裂隙、巖溶構(gòu)成脈狀網(wǎng)絡(luò),垂向上存在山西組碎屑巖裂隙含水層、太原組灰?guī)r裂隙— 巖溶含水層和奧陶系巖溶—裂隙含水層,富水程度相對(duì)較高,鉆孔單位涌水量大于4. 34 L /( s· m) ,礦化度一般為356. 84～ 542. 2 mg /L, 水質(zhì)類型以HCO3· SO4— Ca· Mg 型為主,巖溶水處于無壓轉(zhuǎn)承壓狀態(tài),水力坡度變化較緩,流速為1. 1 km /a,徑流條件較強(qiáng),煤層含氣量普遍較低。

　　中等徑流區(qū)位于盆地環(huán)斜坡地帶,平面寬度約3～ 8 km,石炭系頂界標(biāo)高400～ 700 m,受斷層和次級(jí)褶皺的影響,徑流條件較強(qiáng),巖溶水處于承壓狀態(tài),巖溶、裂隙比較發(fā)育,富水程度極不均一, 鉆孔單位涌水量為0. 472～10. 265 L /( s· m) , 礦化度一般為465. 72～ 1399. 18 mg /L,水質(zhì)類型以SO4· HCO3— Ca·Mg 為主,水力坡度中等,煤層含氣量及滲透率變化幅度大,局部地段排水降壓困難。

　　弱徑流區(qū)位于盆地深部,為地下水的滯流邊界,富水程度強(qiáng),鉆孔單位涌水量為0. 877 L /( s· m) ,水質(zhì)明顯變差,礦化度高達(dá)1 823. 61 mg /L,水質(zhì)類型為SO4— Ca· Mg 型。水徑流微弱,但在次級(jí)背斜軸部裂隙、巖溶發(fā)育地帶,徑流相對(duì)增強(qiáng)。該帶煤層氣含量普遍較高,但滲透率受埋深的影響而普遍偏低。

　　4. 2　主要含水層等勢(shì)面展布

　　本區(qū)地下水等勢(shì)面具有北高南低的總體態(tài)勢(shì)。

　　然而,由于上述內(nèi)部水文地質(zhì)界線的客觀存在,使得區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)力條件并不是如此簡(jiǎn)單,發(fā)育了若干個(gè)相對(duì)“低洼”的匯水中心。

　　4. 2. 1　太原組含水層等勢(shì)面態(tài)勢(shì)

　　上石炭統(tǒng)含水層以太原組灰?guī)r為主,下主煤層的頂板或直接蓋層為K2 灰?guī)r,該層灰?guī)r也是區(qū)內(nèi)太原組含水層系中的主要含水層。等勢(shì)面呈南高北低的總體背景,地下水的補(bǔ)給主要還是來自西北部地區(qū),大致沿高平北、屯留、沁縣一線展布的NW向地下分水嶺隱約可見。

　　在寺頭斷裂與晉獲斷裂之間,等勢(shì)面顯著要低

　　于東、西兩側(cè)地區(qū),并以大寧井田— 潘莊井田為中心、以樊莊地區(qū)為斜坡地帶形成了一個(gè)等勢(shì)面低地。

　　在這一低地中,含水層顯然富水但徑流條件極弱,其意義不僅在于進(jìn)一步顯示出,寺頭斷裂和晉獲斷裂南段的高度阻水以及“低地”部位地下水滯流的特性,更為重要的是低地位置恰好處于沁水盆地中、南部主煤層含氣量高的地帶。

　　4. 2. 2　山西組含水層等勢(shì)面態(tài)勢(shì)

　　下二疊統(tǒng)山西組的主要含水層是上主煤層間接頂板砂巖,等勢(shì)面展布格局總體上與太原組含水層相似,南高北低,東南部低,地下水補(bǔ)給主要來自西北部地區(qū),由NW向地下分水嶺分割成的兩個(gè)徑流方向區(qū)域仍然清晰可見。

　　寺頭斷裂和晉獲斷裂南段的阻水特性對(duì)等勢(shì)面的控制作用依然清晰可見,但影響程度和范圍有所變化。在兩條斷裂之間的地帶,等勢(shì)面同樣明顯地要高于東、西兩側(cè)地區(qū)。與太原組不同的是,山西組含水層等勢(shì)面的低洼程度在大寧— 潘莊一帶已明顯減弱,而在樊莊地區(qū)有所增強(qiáng)。相鄰含水層等勢(shì)面分布的這一層域組合關(guān)系,可能是控制南部上、下主煤層含氣量關(guān)系的重要地質(zhì)原因。

　　5　現(xiàn)代地下水化學(xué)特征

　　5. 1　中奧陶統(tǒng)地下水化學(xué)場(chǎng)

　　奧陶系與上覆地層水力聯(lián)系弱,地下水一般為HCO3· SO4— Ca· Mg 型。隨含水層埋深增大,水化學(xué)類型由HCO3· SO4— Ca· Mg 型向SO4— Ca·Mg 型轉(zhuǎn)化。東部、東南、南部的徑流條件相對(duì)較強(qiáng),水質(zhì)類型一般是HCO3— Ca· Mg; 盆地內(nèi)的中徑流區(qū),水質(zhì)類型一般為SO4· HCO3— Ca· Mg 型; 在盆地深部弱徑流區(qū)或某些局部滯流地帶,水質(zhì)類型為SO4— Ca· Mg 型。

　　5. 2　上石炭統(tǒng)太原組地下水化學(xué)場(chǎng)

　　在本區(qū),石炭系含水層地下水主要為HCO3·SO4— K· Na 型。由盆地兩翼部向軸部延伸,石炭系被二疊系、三疊系等覆蓋,處于開放、半封閉到封閉狀態(tài),水質(zhì)由HCO3· SO4— Ca 型向HCO3· SO4—K· Na 和HCO3· SO4— Ca· Mg 型轉(zhuǎn)化, 并以HCO3· SO4— K· Na型占優(yōu)勢(shì)。

　　在屯留一帶,石炭系含水層水質(zhì)類型為HCO3· SO4— K· Na 型,該區(qū)二疊系含水層水質(zhì)類型為Cl· HCO3— K· Na型, 可見兩含水層之間存在水力聯(lián)系。

　　在中東部至高平一帶,受晉獲斷層帶影響,石炭系和二疊系含水層地下水處于滯緩流狀態(tài),趙莊地區(qū)石炭系水質(zhì)為HCO3— Na· Ca型,但奧陶系已延伸到向斜東翼,不受阻水影響,礦化度減小到300～450 mg /L左右。在沁源地區(qū),由于二疊系、石炭系、奧陶系由NW向SE方向逐漸向深部延伸,徑流條件由較強(qiáng)到弱, 水質(zhì)隨之由HCO3— Ca 型向SO4—Ca· Mg 型轉(zhuǎn)換。

　　在南部大寧一、二號(hào)井田附近,上石炭統(tǒng)太原組一般在接近地表露頭處巖溶、裂隙發(fā)育,以巖溶— 裂隙水為主,含水微弱,水質(zhì)為HCO3· SO4— Ca· Mg型。埋深加大, 巖溶發(fā)育程度減弱, 水類型變?yōu)镠CO3— K· Na型。在潘莊井田, 礦化度高可達(dá)2 964 mg /L, 水質(zhì)類型為HCO3· SO4— Ca· Mg型。從大寧井田向南,水質(zhì)由HCO3· SO4— Ca· Mg型向HCO3— K· Na型轉(zhuǎn)換。

　　本區(qū)上石炭統(tǒng)太原組含水層地下水礦化度的區(qū)域展布格局與中奧陶統(tǒng)含水層相似,展現(xiàn)出礦化度由NW向SE增高的總體趨勢(shì),在相似的地帶同樣也存在3個(gè)高礦化度的中心,表明地下水區(qū)域補(bǔ)給主要來自于西北部地區(qū),局部地區(qū)地下水具有明顯的滯流或緩慢流動(dòng)的特征。

　　5. 3　下二疊統(tǒng)山西組含水層化學(xué)場(chǎng)

　　受區(qū)域構(gòu)造和地形地貌特征的控制,山西組砂巖含水層地下水地球化學(xué)場(chǎng)的區(qū)域展布格局在一定程度上繼承了下伏太原組含水層的總體面貌,如礦化度總體上由北向南降低,在南部存在高礦化度中心等。但是山西組含水層地下水地球化學(xué)場(chǎng)與太原組相比,也發(fā)生了重要改變。

　　在本區(qū)北部礦化度等值線展布方向由太原組的NN E— SN方向轉(zhuǎn)變?yōu)楸窘M含水層的NNW方向,等值線呈頂部朝北凸出的弧形產(chǎn)出,弧頂連線偏向盆地軸部以西,同時(shí)東北部的礦化度明顯要高于西北部地區(qū)。換言之,本組地下水主要補(bǔ)給區(qū)域可能由太原組和馬家溝組的西北部地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北部地區(qū)。

　　礦化度大于1 000 mg /L的地域覆蓋了包括鄭莊、大寧、潘莊、樊莊、趙莊南在內(nèi)的廣大地區(qū)。這一地區(qū)高礦化度地下水的存在,是本組含水層等勢(shì)面在該區(qū)坡度極為平緩或存在“洼地”的必然結(jié)果,共同反映出地下水高度滯流的重要特征,對(duì)上主煤層中煤層氣的保存極為有利。

　　本組含水層水質(zhì)類型在屯留一帶多為HCO3— K· Na型或HCO3· SO4— K· Na 型,在趙莊、高平一帶為HCO3— Ca· Mg 型,在潘莊、大寧一帶轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO3· SO4— Ca· Mg 型或HCO3— K· Na 型。水質(zhì)類型由北向南變化過程所顯示的地下水徑流特征,與根據(jù)礦化度和等勢(shì)面分布所得出的結(jié)論高度一致。

　　根據(jù)上述水文地質(zhì)條件和構(gòu)造部位又可進(jìn)一步分成“滯流”和“緩流”兩大類,包括三種類型:

　　5. 3. 1　等勢(shì)面“洼地”滯流型

　　該類型出現(xiàn)在寺頭斷層以東、晉獲斷層帶以西、高平近東西向分水嶺以南、南部近北西向分水嶺以北的地區(qū),即大寧— 潘莊— 樊莊一帶。等勢(shì)面明顯呈“洼地”形態(tài),礦化度*,地下水幾乎呈封閉狀態(tài)。

　　山西組、太原組和馬家溝組的水量均很小,水溫較高。經(jīng)水質(zhì)分析,全固形物和硬度均很大,氚同位素值較低,表明地下水流不暢,地表水入滲微弱,煤層氣因水力封閉而富集。

　　5. 3. 2　等勢(shì)面箕狀緩流型

　　該類型發(fā)育在屯留、沁源— 安澤、潘莊北等。三面水勢(shì)較高,一面水勢(shì)較低。但是水勢(shì)低的一面地表露頭有水源補(bǔ)給,徑流受到封阻。地層產(chǎn)狀呈簸箕狀,地下水以靜水壓力,在重力驅(qū)動(dòng)下流動(dòng)十分緩慢,對(duì)煤層氣的保存及形成水承壓煤層氣藏較為有利。

　　5. 3. 3　等勢(shì)面扇狀緩流型

　　本類型出現(xiàn)的地域?yàn)槲髂喜壳咚貐^(qū),并以鄭莊一帶較為典型。北面和西面水勢(shì)較高,東面和南面水勢(shì)相對(duì)較低。水勢(shì)低的部位部分被寺頭斷裂阻隔,部分在露頭地帶受到地表水補(bǔ)給,徑流被封阻,煤層氣隨地下水運(yùn)移的逸散作用可能相對(duì)減弱。

　　6　結(jié)論

　　a. 　研究區(qū)存在3套主要含水層,水文地質(zhì)單元由3個(gè)泉域組成。

　　b. 　東部邊界晉獲斷裂褶皺帶的北段對(duì)中奧陶統(tǒng)含水層組起到明顯的橫向阻水作用,中段導(dǎo)水性及水動(dòng)力條件強(qiáng)烈,南段地下水徑流條件極差,是不導(dǎo)水的。南部邊界由東部導(dǎo)水段、中部阻水段以及西部導(dǎo)水段組成,特別是中段的阻水性質(zhì),對(duì)晉城一帶煤層氣的保存與富集起到了重要作用。西部邊界以安澤為界,北段為一阻水邊界,南段則由導(dǎo)水性斷層組成。

　　c. 　本區(qū)內(nèi)部存在著4條重要的水文地質(zhì)邊界。其中寺頭斷裂是一條封閉性的斷裂,導(dǎo)水、導(dǎo)氣能力極差。

　　d. 　在沁水盆地中、南部寺頭斷裂和晉獲斷裂南段之間的大寧— 潘莊— 樊莊地區(qū),山西組和太原組含水層的等勢(shì)面明顯地要高于斷裂東、西兩側(cè)地區(qū),地下水顯然以靜水壓力形式將煤層中的煤層氣封閉起來。在寺頭斷裂西側(cè)的鄭莊及其附近地區(qū),地下水徑流強(qiáng)度可能較弱,較有利于煤層氣保存。

　　e. 　大寧— 潘莊— 樊莊一帶為等勢(shì)面“洼地”滯流型,煤層氣富集條件好。

全自動(dòng)野外地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/凍土地溫自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測(cè)控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測(cè)量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測(cè)溫系統(tǒng)/地?zé)崞詹?地溫監(jiān)測(cè)哪家好選鴻鷗

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TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測(cè)溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測(cè)溫，地埋管測(cè)溫，淺層地溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分布式地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中,土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對(duì)地溫進(jìn)行長期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長,測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，單總線測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過總線將現(xiàn)場(chǎng)與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個(gè)采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個(gè)溫度傳感器的測(cè)溫電纜相連。本方案可以對(duì)大型試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支持180口井或測(cè)溫電纜及1500點(diǎn)以上的觀測(cè)井溫度在線監(jiān)測(cè)。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要是一套*基于現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。它能有對(duì)地源熱泵換熱井進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計(jì)、探討地源熱泵的可持續(xù)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：

１．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)模塊，普通線，可以輕松測(cè)量500米深井.

３．的深井土壤檢測(cè)傳感器，防護(hù)等級(jí)達(dá)到ＩＰ６８，可耐壓力高達(dá)5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點(diǎn)總結(jié)：高性價(jià)格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對(duì)U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫?cái)?shù)字傳感器，測(cè)井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠(yuǎn)距離溫度采集模塊＋測(cè)井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測(cè)

2、報(bào)警功能

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、定時(shí)保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測(cè)量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負(fù)0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點(diǎn)數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測(cè)點(diǎn)線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護(hù)等級(jí)：IP66

使用注意事項(xiàng)：

防水感溫電纜經(jīng)測(cè)試與檢測(cè)，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時(shí)，請(qǐng)按以下方法操作與使用：
1．使用時(shí)，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護(hù)。
若置與U形管外，請(qǐng)小心操作，做好電纜防護(hù)，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時(shí)，請(qǐng)等待測(cè)物熱平衡后再進(jìn)行測(cè)量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負(fù)，蘭色為信號(hào)線。請(qǐng)嚴(yán)格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際使用應(yīng)該限制在150個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯(cuò)能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當(dāng)總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場(chǎng)模塊供電，當(dāng)距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司提供定制各個(gè)領(lǐng)域用的測(cè)溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，硬件采取*ARM技術(shù)；上位機(jī)軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)計(jì)，富有人性、直觀明了；測(cè)溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進(jìn)行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場(chǎng)檢測(cè)、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測(cè)方法：
　　為了實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的合理的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，地下土壤溫度的初始值是一個(gè)重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個(gè)或幾個(gè)空調(diào)采暖周期（一般一個(gè)空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴(yán)重不平衡，則這個(gè)初始溫度會(huì)有較大的變化，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以設(shè)計(jì)選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計(jì)算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負(fù)荷，我們根據(jù)該負(fù)荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運(yùn)行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運(yùn)行方案運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)土壤的溫度，并且將測(cè)得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對(duì)地溫進(jìn)行長期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長，測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地源熱泵地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的地源熱泵測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對(duì)空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測(cè)量，目前地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜對(duì)于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點(diǎn)的測(cè)溫方式,如果測(cè)量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測(cè)溫線纜若平均放置，即10米放一個(gè)探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(gè)至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計(jì)，這口井進(jìn)行地?zé)釡y(cè)溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測(cè)溫精度，但對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測(cè)量精度，若能夠在長距離測(cè)溫的條件下進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對(duì)這一需求，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測(cè)，地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)研究，地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，淺層地?zé)釡y(cè)溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測(cè)溫線纜與傳統(tǒng)測(cè)溫電纜對(duì)比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對(duì)溫度進(jìn)行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理電路，近距離時(shí)，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當(dāng)大于30米距離傳輸時(shí)，宜采用三線制測(cè)方式，并需定期對(duì)溫度進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)采集時(shí)，需每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)的精度差，會(huì)受環(huán)境及時(shí)間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號(hào)的形式存在，而檢測(cè)的環(huán)境往往存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等不確定因素，這些因素會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實(shí)際的測(cè)量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測(cè)溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進(jìn)口測(cè)溫芯片的特性及精度級(jí)別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會(huì)對(duì)傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢(shì)。所以數(shù)字總線式測(cè)溫電纜是地源熱泵地埋管管測(cè)溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測(cè)理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，而每個(gè)傳感器本身都有唯的識(shí)別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實(shí)現(xiàn)一根電纜檢測(cè)很多溫度點(diǎn)的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可監(jiān)測(cè)大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機(jī)組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機(jī)組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場(chǎng)的變化等，實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組運(yùn)行情況 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況預(yù)

警，做到真正的無人值守。可對(duì)熱泵系統(tǒng)的長期運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對(duì)地溫場(chǎng)的影響以及能效

比等進(jìn)行綜合的科學(xué)評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)依據(jù)。

具體測(cè)量要求如下：

1）各熱泵機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機(jī)房?jī)?nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機(jī)房?jī)?nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場(chǎng)內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評(píng)價(jià)分析。

2、自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建成以后可以對(duì)已經(jīng)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的地?zé)峋畬?shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分

析展示，可實(shí)現(xiàn)地?zé)峋突毓嗑乃弧⑺疁?、流量?shí)施傳輸分析，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實(shí)時(shí)監(jiān)管，有地?zé)峋\(yùn)行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測(cè)及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測(cè)及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測(cè)及變化曲線；

沁水盆地南部煤層氣藏水文地質(zhì)特征

推薦產(chǎn)品如下：