长沙地热地质条件分析

  由实测的钻孔地温数据可知，在100 m深度范围内，随着深度增加，各处地温差值由2.2 ℃左右逐渐减小至1.8℃左右。平面上，不同深度的地温高值主要出现在研究区中、东部的平原区。平原区分布有一定厚度的第四系冲积物，而北、西、南部主要分布低山和丘陵。相对而言，较厚的第四系冲积物的保温性能较好，地温较高。以ZK3钻孔的地温剖面为例，地下2 m处的地温与气温接近，随着深度增加，地温逐渐降低。深度10～20 m 之间地温下降速度逐渐减小直至稳定在 19.5 ℃。深度继续增加，地温逐渐上升（图4）。实测长沙地区恒温带深度在20 m左右，温度为19～20 ℃。钻孔地温梯度实测数据中，最小值0.69 ℃/100 m，最大值 2.05 ℃/100m （岩浆岩区），平均值为 1.40 ℃/100 m。长沙位于我国南方地温梯度的低值区，地温梯度明显低于中国南方地区地温梯度平均值 （2.41 ℃/100m）。局部构造是长沙地温梯度的主要控制因素。相对高值点一般沿断裂带分布，如左脚桥—坪田冲压性断裂西北的ZK9（1.90 ℃/100 m）、施家港—天顶关压性断裂与曹家弯—竹山屋断裂间的ZK4（1.74 ℃/100 m）。

  将研究区岩土体概化为5类。将热物性测定结果按岩土体类别加权平均，得到研究区内不同岩土体的热物性参数（表2）。岩土体热物性受地层、岩性、构造、地下水、人类环境等多种因素的影响。研究区内热导率高值区集中在湘江以西、捞刀河以北地区，热导率值大于1.92 W/(m·°C)；湘江以东浏阳河沿岸第四系覆盖区以及大托铺地区热导率值较低，小于1.68 W/(m ·°C)。比热容高值区分布于西南部，大于1.09 kJ/(kg·°C)；靳江河—捞湖垸一带为比热容的低值区，小于0.82 kJ/(kg·°C)。长沙地区岩土体相对较高的热导率可导致地温梯度相对较低。

 

  现场热响应试验可以准确获得岩土体的综合热物性参数。采用线热源模型计算各钻孔现场热响应试验数据。导热系数最高点为ZK6、ZK7 钻孔。两孔之间孔距 50 m，第四系厚度相差近24 m。两孔之间产状较陡的断层形成一个局部富水的强径流区，导致两孔出现导热系数、每延米换热功率的高值区。