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地温

鎖定
地温(ground temperature),是指地表面和以下不同深度處土壤温度的統稱。單位為攝氏度(℃)。地温為掌握下曲和入窯的温度,參考釀酒車間通風乾燥處接觸地面設置的温度計的温度。地温是氣象觀測項目之一,更是十分有用的氣候資源。
中文名
地温
外文名
ground temperature
又    稱
地熱
類    型
氣象觀測項目之一
所屬學科
地理學
地質學
單    位
攝氏度(℃)
見載刊物
《地質學名詞》 科學出版社
公佈時間
1993年 [3] 

地温簡介

地温示意圖 地温示意圖
地温,地表面和以下不同深度處土壤温度的統稱,是大氣與地表結合部的温度狀況。單位,指一定口徑的蒸發器中的水因蒸發而降低的深度。單位,攝氏度(℃)。 [4] 
地面表層土壤的温度稱為地面温度,地面以下土壤中的温度稱為地中温度。地温要用特製的地温計來測量。 [1] 
為了便於讀數和準確測量某一深度土壤温度,地中温度通常採用特製的曲管地温表來測量。曲管地温表感應球部與表身成135度角連接,安裝時,只要將表身與地面成45度傾斜角埋入土壤中即可。氣象站一般觀測地面以及地面以下5釐米,10釐米,15釐米,20釐米,40釐米,80釐米,160釐米和320釐米深度的地温,以及地面每天的最高、最低温度。
白天,陽光普照,大地接收熱量後地面的温度逐漸升高。到太陽落山以後,近地面的氣温漸漸降低,地表的温度也隨之開始下降。日出日落,地温表現出明顯的日變化。隨着四季變化,也存在明顯的年際變化,這些變化一般隨深度增加而減小。地温最高、最低值的出現時間,隨深度增加而延遲。地温的高低對近地面氣温和植物的種子發芽及其生長髮育,微生物的繁殖及其活動,有很大影響。地温資料對農、林、牧業的區域規劃有重大意義。除此,高原凍土帶修建鐵路,地下礦產和地熱資源開採等都需要參考多年的地温資料。

地温地温圖

地温地温剖面圖

地質剖面圖的基礎上,增加等温線,等温線按照剖面上或鄰近剖面的鑽孔實測温度資料來勾畫。

地温等温線平面圖

雖然我們説某個礦區其地温主要與深度相關,地温梯度大致相同。但實際上,地下巖體的温度受到了其它許多因素的控制,地下熱場決定了温度場,地下的等温面是十分複雜的。地下某個點的温度不僅與地熱背景有關,也與載體巖性有關,與熱的傳導(構造)有關,與載體巖性的放射性物質種類及放射強弱有關,與地下水的運動有關,等等因素。這些都會使得同標高位置具有不同的温度,地下的等温面全然不是一個簡單的平面,而是一個近似平面的複雜曲面。為了正確地表達這種等温面的狀況,就必須繪製各種等温線平面圖。等温線平面圖實質上就是等温面與空間平面的交線,是將複雜的等温面簡化為二維的等温線。 [2] 
各類等温線平面圖主要包括:
某標高的地下等温線平面圖:是一個標高平面與一系列等温面的交線在水平面上的投影。具體的做法:以水平切面圖為底圖,從一系列的地温剖面圖上取得該高程面與各個等温線的交點,將這些交點轉到水平切面圖上,連結等温點成等温線。
某礦層的等温線平面圖:是某礦層底板或頂板與一系列等温面的交線在水平面上的投影。具體做法:以礦底板或頂板等高線圖為底圖,從一系列的地温剖面圖上取得該礦層底板或頂板與各個等温線的交點,將這些交點轉到底圖,連結等温點成等温線。
由此可知,想做成地温剖面圖或等温線平面圖,需要足夠的地温點資料,即需要在圖件範圍內大量測量許多鑽孔的地温數據

地温相關術語

(1)地温梯度:在增温帶內,每百米地温的增量。
(2)正常地温梯度:梯度小於或等於30C/hm
(3)異常地温梯度:地温梯度超過30C/hm
(4)地温高温區:地温超過400C的區域。(地温31—37度為一級熱害區,超過37度為二級)

地温開發利用

地能熱泵 地能熱泵
淺層地温能是指在地球淺表層數百米內的土壤砂石和地下水中所藴藏的低温熱能,廣泛存在於淺表地層的恆温帶中,受四季氣候的影響較小,土壤温度相對恆定。與深層地熱相比,淺層地温能分佈廣泛,儲量巨大,再生迅速,開發利用投資少且價值大,符合循環經濟發展需求。
中國近百米內的土壤每年可採集的低温能量是中國發電裝機容量4億千瓦的3750倍,而百米內地下水每年可採集的低温能量也有2億千瓦。就北京市而言,按6900平方公里計算,每年可開採淺層地温能的資源量相當於1.4億噸標準煤,為2003年北京供暖能源消耗的1100萬噸標準煤的1.2倍。
地温的利用主要是採用地能熱泵技術將水或土壤中的低温熱能提取出來加以利用。地能熱泵技術就是利用淺層地表温度氣温之間存在的温差,通過提取和釋放地層中的能量,實現冬季供暖和夏季製冷。地能熱泵技術包括水源熱泵技術和地源熱泵技術,若地質條件較好,淺層地下水豐富且易回灌時通常採用水源熱泵;若地質條件不好時可採用地源熱泵
水源熱泵技術通過抽取與地層相同温度的地水,並通過機組與抽取的地下水進行換熱後,在夏季將建築物中的熱量轉移到水源中,實現製冷;而在冬季,則從水源中提取能量,並通過熱泵技術把提取出的能量送到建築物中,實現供暖,根據系統負荷量及需水量的大小、地層的出水能力和回灌能力來設計抽水井和回灌井的數量,實際上,水源水經過熱泵機組後,只是交換了熱量,水質幾乎沒有發生變化,經回灌至地層或重新排入地表水體後,不會造成對於原有水源的污染。因此,採用水源熱泵技術利用地下水以及地表水源的過程中,不會引起區域性的地下水以及地表水污染
地源熱泵技術以土壤作為熱源和熱匯,通過埋於地下的注滿循環液的換熱器與土壤進行冷熱交換,並根據系統負荷量的大小,地層的導熱能力來設計換熱孔形式、數量和深度,與水源熱泵技術不同,地源熱泵系統不再需要提取和回灌地下水,它利用少量的電能,通過埋設在土壤中密閉的PE換熱管中的循環液與地層土壤之間進行熱量交換,冬季吸熱、夏季散熱,這就使得水文地質條較差的地區也能對淺層地温能資源加以利用。
使用地能熱泵技術開採利用淺層地温能其節能效果十分明顯,僅供暖就可節約能源30%-50%。運行費用也較低,63%的項目低於燃煤集中供熱的採暖價格,全部被調查項目均低於燃油、燃氣和電鍋爐供暖價格,而且能就地職能,免於傳送,沒有廢渣,不向大氣排放燃燒廢物,表明其可實用性強,應用前景廣闊。截至2005年底,北京市淺層地温能利用面積約達800萬平方米,採用淺層地温能技術的供暖建築面積每年以15%~20%的速度增長。
淺層地温能資源與環境保護:
1、零污染排放,直接改善適用區域的大氣質量
淺層地温能清潔環保。淺層地温能作為一種清潔可再生能源。通過採集淺層低温地温能並略加提升後,不但可以滿足供暖(冷)的需求,同時還可以實現供暖(冷)區域的零污染排放,直接改善適用區域的大氣質量。
2、幾乎不受環境氣候變化的影響,再生迅速
淺層地温能分佈廣泛。淺層地温能廣泛存在於地球淺表層( < 200 米 )巨大的恆温帶中,土壤温度相對恆定,幾乎不受環境氣候變化的影響,再生迅速,可循環使用。
3、免於運輸、傳送,沒有廢渣
使用淺層地温能在經濟上比較划算。一平方米建築投資約為250元至380元,比同樣滿足供暖、製冷和生活熱水條件的燃氣和空調系統等降低20%至30% ,其運行費用明顯低於其他清潔能源,且就地取能,免於運輸、傳送,沒有廢渣,因此其可用性強。

地温地温異常帶

自然界的氣温變化取決於太陽的光熱,隨着地球的公轉,當它和太陽距離縮短時,太陽輻射給地球的熱能就會增加,使地球變熱、變暖。反過來,地球就變涼、變冷。這樣就形成了春夏秋冬。而有些土地卻打破了這一自然規律,出現了冬暖夏涼的現象,這樣的地帶便叫做地温異常帶
參考資料
  • 1.    孫緒金.工程與水文環境地質學:科學出版社,2001-10
  • 2.    楊樹鋒.地球科學概論:浙江大學出版社,2001-09-01
  • 3.    地温  .911查詢[引用日期2021-07-05]
  • 4.    地温  .中國氣象科普網[引用日期2022-08-15]