采灌均衡条件下地热资源潜力评价方法探讨——以雄安新区碳酸盐岩热储为例

回灌是保障地热资源可持续开发利用的关键手段,而采灌均衡条件下地热资源潜力评价方法研究对地热资源的可持续开发利用具有重要意义。本文通过引入热突破和考虑回灌条件下单井开采权益保护半径的概念,提出了回灌条件下地热资源可开采量的评价方法,并以雄安新区雾迷山组碳酸盐岩热储层为例,分别计算了未考虑回灌条件和考虑回灌条件下的地热流体可开采量、可开采热量及折合标煤量。结果显示采用开采系数法计算的未考虑回灌条件下的可开采量要远小于考虑回灌条件下的可开采量;考虑回灌条件下三种方法的结果对比为:热突破法>考虑回灌条件下单井开采权益保护半径(消耗15%)>考虑回灌条件下单井开采权益保护半径(热储温度下降2℃),考虑地热资源的可持续性以及对热储环境严格保护要求,按照考虑回灌条件下单井开采权益保护半径方法计算的雄安新区雾迷山组热储地热开采量更为适宜。目前全国各地陆续出台相关政策要求实施地热回灌,该方法的提出为科学评价各地回灌条件下的地热可开采量提供了技术支撑。

近十年雄安新区景观格局动态变化及生态系统服务功能评价

为深入了解和解析雄安新区景观格局的时空特征及其生态发展趋势,利用2013-2022年间4期典型的遥感影像数据,结合Google Earth影像,通过支持向量机分类和目视解译法获得雄安新区的土地利用分类图,综合运用GIS技术和InVEST模型分析等方法,对近10年雄安新区景观格局变化特征及其生态质量进行分析评价。结果表明:(1)2013-2022年期间,建设用地、开阔水体、林地持续增长,其中林地在2017年以后呈快速增长趋势,占雄安新区总面积比例由10.75%增长到31.79%,耕地由于转出较多面积缩减迅速,主要转出为林地、开阔水体和建设用地,白洋淀湿地面积增加。(2)开阔水体、水生植被、耕地的景观破碎化程度在逐年增大,林地的空间连通性持续向好。雄安新区景观形状指数增加,其中,2022年景观丰富度最大,景观中优势斑块类型连通性增强,大比例斑块增加。(3)10年间,研究区碳储量增加60.59×10^(6)MgC,优良类生境区域面积和差等生境质量面积呈上升趋势,中等生境质量面积减小33.66%。需重点关注耕地、农村建设用地与城区的交汇处、交通道路与生态源地交汇处等的生态节点的建设及其生态功能的提升。

雄安至北京大兴国际机场快线起步区地下段结构抗浮设防水位取值研究

抗浮设防水位直接影响到地下结构的安全与建设费用,在地下结构建设中至关重要,因此,科学合理地确定地下结构的抗浮设防水位具有巨大的社会意义和经济价值。本文以“雄安新区至北京大大兴国际机场快线地下工程段”为研究对象,系统分析了研究区水文地质条件以及地下水位年内年际动态变化规律,利用数值模拟法和类比预测法确定了地下结构抗浮设防水位标高建议值。结果表明,该场地区域浅层地下水水位埋深一般为5.0~20.0m,地下水水位标高一般为–10.0~1.0m。近五年场地浅层地下水水位标高一般为–5~–10 m,埋深一般为3.0~15.0 m,地下水位逐年升高,回升速率约1.0 m/a。地下结构抗浮设防水位标高取值建议取使用期抗浮设防水位采用数值模拟法预测结果。该成果服务了“雄安新区至北京大兴国际机场快线(R1线)”项目场地抗浮设计,为雄安新区重大工程建设项目的抗浮安全设计提供了示范。

雄安新区岩土地质时空信息服务平台建设与应用

岩土地质信息是城市规划设计和工程建设的重要基础资源,精准的地质数据对雄安规划建设、城市运行管理和安全保障具有重要支撑。但雄安岩土地质信息面临数据源质量难以保证、数据汇交不畅、共享应用困难、实时性程度低、标准体系不完善等问题,严重制约着数字孪生城市的同步建设,也无法为城市规划建设和运维提供精准的地质数据支撑。针对上述问题,开展了雄安新区岩土地质时空信息服务平台建设,构建了涵盖岩土地质数据源头监管、建库汇交、实时监测、共享应用全链条的智慧服务管理平台体系、标准体系和管理制度,系统性解决了岩土地质信息外业质量监管难、数据入库难和共享应用难等难题,建立了岩土地质信息服务城市规划、设计、建设、运营和管理的新模式。

雄安新区文创产品集成设计与系统开发研究

以雄安新区文创产品集成设计与系统开发为思路,挖掘和归纳雄安文化的多维内涵,综合分析雄安文创设计开发的研究现状,剖析其存在的问题,将雄安传统文化与新时代文化相融合,提出雄安文创产品设计开发整体思路,为开发具有显著雄安城市品牌特色的文创产品及雄安文化创意产业发展提供参考。

基于基础设施建筑学的地下空间“五位一体”实践探索

地下空间在现代城市基础设施建设中扮演着至关重要的角色。基础设施的发展具有鲜明的时代背景和时代特色,引入基础设施建筑学理念则拓宽了基础设施的内涵,使其在生态、社会和文化层面得以延伸与拓展。采用跨学科总体控制的整合设计方法,提出了“五位一体”的地下空间建设模式,强调竖向分层,突出功能;横向联通,加强联系,以实现安全韧性、绿色低碳、智能创新、统筹兼顾的地下空间建设体系,为城市未来的可持续性发展贡献了重要思考。

雄安新区容城地热田碳酸盐岩热储采灌数值模拟

采灌均衡是水热型地热资源可持续开发利用的有效模式。为了模拟不同采灌情景下热储的温度与压力响应,为地热资源可持续开发提供理论支撑,本文采用数值模拟技术建立了雄安新区容城地热田蓟县系碳酸盐岩热储的数学模型。首先利用COMSOL软件对300 km^(2)区域内已有地热井的开采数据进行了数值模拟,模拟结果与监测数据吻合较好。然后在此基础上,对单井开采模式下蓟县系热储未来50 a内温度场和压力场变化趋势进行了预测;并针对热储水位下降趋势制定了回灌方案,分析了不同井间距对热储温度场和压力场的影响程度。结果表明:无回灌开采模式下,在40 a左右,水位埋深降低至150 m,每年水位下降约1.13 m;采用“一采一灌”方案的对井系统,在井间距分别为600、800和1000 m 3种情况下,增大井间距虽然减少了布置的对井数量,但是延长了热突破时间,增加了开采量,从而可以开采更多的热量。在实际工程中应通过数值模拟方法优化对井间距,保证开采量的增加同时延长热突破时间,以开采更多的热量。

雄安新区高阳地热田蓟县系热储特征及资源量评估

雄安新区高阳低凸起区钻获华北盆地温度和产能最高的地热井,揭示雄安新区3000 m以深存在地热开发的第二空间——蓟县系碳酸盐岩热储。高阳低凸起区深部碳酸盐热储规模化开发在服务雄安新区生态文明建设和清洁供暖方面具有重要的意义。本文建立雄安新区范围高阳低凸起热储空间结构,初步查明了地热田雄安新区范围5000 m深度内的热储分布和性质。结果表明雄安新区高阳地热田深部主要为碳酸盐热储包括蓟县系雾迷山组、高于庄组。蓟县系雾迷山组顶界埋深3000~3500 m,厚度300~1000 m,热储温度100~120℃,出水量90~170 m^(3)/h,具有温度高、水量大、热储易于回灌的特点;高于庄组热储顶深3500~4200 m,一般厚度不低于800 m,热储温度一般在110~140℃,出水量50~100 m^(3)/h,可作为新区的后备资源。文章分析了深部碳酸盐热储空间结构,整个地热田分为三段,由西向东分别为西部凹陷区、中央隆起区、东部斜坡区。西部凹陷区西向东逐渐覆盖了寒武系、石炭二叠系;中央隆起区造上为雁翎潜山;东部斜坡区雾迷山组上部为古近系地层覆盖。本文通过热储法计算了雄安新区高阳地热田蓟县系热储年地热可采资源量折合标准煤86.72万t;数值法模拟了水位下降不低于150 m,开采井温度下降小于2℃条件下,蓟县系热储年地热可采资源量折合标准煤89.86万t热储法与数值法结果相近,评价结果可为高阳地热资源规划开发提供参考。

二维地震精细探测雄安新区3000 m以浅地质结构

对雄安新区重点调查区二维地震勘查资料进行处理、解释和综合研究,总结雄安新区3 000 m以浅深度范围内主要地层顶底板埋深、接触关系和断裂构造空间展布特征。研究认为,雄安新区重点调查区3 000 m以浅地层层序发育中元古界蓟县系等16套地层和容城断裂、容南断裂、徐水断裂等9条断裂,断裂隐伏于地表之下,均为高角度正断层,走向以北东向为主,控制着研究区隆凹格局和第四系下更新统、新近系、古近系、中生界、青白口系、蓟县系的空间分布。

雄安新区容东片区地热资源赋存特征及潜力评价

雄安新区容东片区是新区规划建设的第一个安置区,具有较好的地热资源赋存潜力。查明该地区地热地质条件,准确评估其地热资源量,可为雄安新区地热资源的开发利用、能源结构转型提供理论支撑。本文综合分析深部地质结构、断裂分布、地温场与水化学场等,揭示了容东片区地热资源赋存特征和形成机理,采用采灌均衡法综合评价了蓟县系碳酸盐岩热储地热资源量。主要结论:(1)本区的主要热储层包括新近系明化镇组孔隙型砂岩热储、蓟县系雾迷山组及高于庄组碳酸盐岩热储、长城系碳酸盐岩热储;其中,蓟县系热储为地热勘查开发主要目标层段,其水温约为50℃,储厚比为20%~40%,储层最大孔隙度为11.3%。(2)西北部太行山地区大气降水是本区地热资源的补给水源,地下水沿断裂经深循环被深部热源加热,而后沿导水断裂带运移至凸起处强岩溶裂隙发育区,形成水热型地热系统。(3)容东片区蓟县系碳酸盐岩热储在采灌均衡条件下热储地热流体可开采量为1.33×10^(4)m^(3)/a,地热流体可开采热量为0.95×10^(15)J/a,折合标准煤3.23万吨/年。以上研究助力构建雄安新区清洁低碳、安全高效的能源体系。

基于气候评估的新区通风廊道规划方法及策略研究

维持良好的自然通风环境,是实现城市高品质生态环境的重要保证。统筹总体规划和地块城市设计层面,建立了基于通风路径与通风潜力、城市热岛和绿源、规划方案风环境和热环境评估的新区通风廊道规划方法,应用于河北雄安新区,提出了通风廊道规划策略。结果表明:(1)新区层面,以西南—东北向为主要通风路径,依托规划绿地、水体及开敞空间等,构建6条宽度500 m以上的一级通风廊道,连通白洋淀气候补偿空间与起步区作用空间,提升新区整体通风能力;(2)新区起步区层面,结合其规划空间布局方案和所形成的高通风潜力带状空间,构建17条宽度100 m以上的二级通风廊道,促进起步区内空气流通、城—淀间气流微循环、缓解城市热岛;(3)新区规划地块的建筑高度和密度宜分别控制在45 m和20%以内,白洋淀北岸和起步区南部地块则分别为20 m和15%以内,地块内不宜形成封闭的围合空间,建筑高度总体宜南低北高布局;(4)从城市总体空间形态、城市建筑空间形态和清洁空气源三方面,制定了有利于通风环境的城市空间形态设计指引,与通风廊道协同提升通风环境。

雄安新区工程建设项目“多测合一”改革实践与创新发展路径探析

介绍了“多测合一”政策的出台背景,系统总结了各地“多测合一”的典型做法。重点从制度体系、标准体系、信息管理和共享应用介绍了雄安新区“多测合一”实践经验,通过工作实际验证了其创新性和有效性,并对进一步改进“多测合一”工作提出了对策和建议。

雄安新区不同营建模式下城市森林群落更新特征

森林更新是影响森林生态系统生长演替的关键因素,也是表征森林健康状况的重要指标。本研究以雄安新区3种典型营建模式下的城市森林为研究对象,对比雄安新区不同营建模式植物群落林木层及林下更新层物种组成及多样性特征,研究雄安新区城市森林群落更新特征,并分析林分结构对城市森林更新的影响,为雄安新区城市森林营建提供理论依据与数据支撑。结果表明:物种组成上,林木层共计树种22科41属55种,林下更新层共计树种11科17属19种,其中发现16种树种可以进行自我更新;小斑块混交林的林下更新层物种多样性指数显著高于另外两种营建模式;林下更新层更新密度大小依次为大斑块混交林>小斑块混交林>行列式混交林。分析了6个林分结构因子与5个更新特征指数之间的相关关系,结果表明林下更新层物种丰富度(S_(r))、Shannon-Wiener指数(H_(r))、Pielou均匀度指数(E_(r))及更新密度(RD)受到了郁闭度(CD)的显著影响,且随着郁闭度增加,物种多样性提升;S_(r)、H_(r)、E_(r)受平均冠幅(AC)的显著影响,随着平均冠幅增大,物种丰富度提升;人为干扰程度(DI)与H_(r)呈显著负相关关系,限制了更新层物种多样性状况。综上,雄安新区不同营建模式的群落更新状况有所差异,小斑块混交林的更新状况最好;群落更新特征对物种生态特性、群落结构变化的响应不同,林木层种源、CD、AC、DI是影响研究区群落更新的主要因子。

雄安新区东北部地面沉降成因探讨

为深入研究雄安新区东北部地面沉降主控因素,以大营镇分层标组为研究对象,利用常规土工试验、高压固结试验与分层沉降观测数据,结合前人研究成果对地面沉降成因进行探讨。结果表明:大营镇分层标组G1孔内第四系松散层总厚度412 m,其中浅部地层(第I、II含水组)厚度约170 m,黏性土占比66.4%~80.2%,结构松散,砂黏互层交替频繁,释水条件较好。浅部黏性土颗粒较细、分选性好、孔隙度大,液性指数多大于0.25,呈软塑、可塑态,自重压缩系数为0.03~0.43,均值0.08,与深部相比压缩性较强。浅部黏性土层以欠固结、正常固结夹欠固结状态为主,0~90 m超固结比均值为0.55,90~280 m超固结比均值为0.89,易于发生塑性变形,形成永久性沉降。雄安新区主要开采浅层地下水,地面沉降与地下水关系密切。2020年12月—2021年12月,大营镇分层标组监测结果显示,第四系松散层总沉降量为61 mm。其中,5~160 m第四系松散层沉降贡献量最大,为42 mm,表现为塑性形变特征;160~415 m第四系地层沉降贡献量小,为19 mm,表现为黏弹塑性形变特征。过量开采浅层地下水引起浅部固结程度低、压缩性高的黏性土层发生塑性变形是发生严重沉降的主要原因。

雄安新区化肥使用及氮磷盈余空间分布特征研究

近年来,随着白洋淀内源污染与点源污染逐渐得到控制,农业面源污染逐渐成为制约白洋淀水质改善的重要因素。改善白洋淀生态环境状况,加强农业面源污染防控至关重要。然而,当前对雄安新区农业面源污染的认识尚待提高,尤其需要加强对种植业化肥使用及其氮磷盈余空间分布特征研究。因此,本研究以雄安新区主要种植模式小麦—玉米为研究对象,采用农田养分平衡方法,分析2016年雄安新区小麦—玉米氮、磷养分输入、输出与盈余情况,为雄安新区农业面源污染防控提供科学依据。结果表明:(1)雄安新区农田氮磷养分的输入以化肥为主,输出以籽粒为主,总体化肥氮、磷投入水平为446.82 kg/hm^(2)、84.23 kg/hm^(2),籽粒输出氮、磷养分水平为312.71 kg/hm^(2)、42.79 kg/hm^(2);(2)雄安新区小麦—玉米农田氮磷养分均表现为盈余状况,且氮磷养分盈余与氮肥、磷肥投入极显著正相关;(3)雄安新区氮素、磷素盈余强度分别为273.74 kg/hm^(2)、44.99 kg/hm^(2),不同县市氮磷养分盈余量从高到低为安新县>雄县>容城县。建议进行合理的农田养分管理,开展养分平衡长期观测,实现化肥减量增效。

2000—2019年雄安新区地表温度时空动态分析

基于Landsat影像数据和土地利用数据,采用大气校正法分析了2000—2019年雄安新区地表温度的时空动态变化。研究结果表明:(1)从时间尺度来看19 a间高温区面积呈上升趋势,2015—2019年增幅较大,这可能是2017年雄安新区的设立加快城市化进程的结果;19 a间低温区面积也呈上升趋势。(2)水体的低温区面积呈上升趋势,高温区呈下降趋势;林地的高温区面积也有所下降;2000—2015年建设用地高温区面积逐渐增加,而2015—2019年可能受到雄安新区的生态规划建设影响,高温区的扩张得到缓解。(3)耕地以中温区为主,林地由于面积少且碎片化,平均温度相对较高,水体低温区占比最高,各年份平均占比约为50%,能够起到较好的降温作用,建设用地是高温区主要的分布范围。

雄安新区社会信用体系建设与监管机制探索——基于数字化发展驱动视角

社会信用体系建设是市场经济体系实现高质量发展的基础性工程。在梳理雄安新区社会信用体系建设现状和发展优势的基础上,基于数字化发展驱动视角,依托政府数字化建设、行业数字信用信息平台和“大数据画像”,分别对雄安新区政府、行业和个人等三种不同主体的信用体系建设路径进行探索,并构建雄安新区社会信用评价指标体系和评价机制。为适应社会信用体系建设数字化趋势,雄安新区新型社会信用体系监管机制的构建,应建立“中央—河北—雄安”联合监管机制,推进全过程信用监管,促进区块链等技术在社会监管体系中的应用。

基于粗糙集理论的雄安新区地下空间土体可利用属性重要性评价

地下空间的开发利用是新时代实现城市经济与社会、资源、环境可持续协调发展的必经之路。为了客观评价雄安新区土体可利用属性的重要性,基于粗糙集理论,探讨了雄安新区地下空间50 m以浅不同深度范围(0~5 m、5~30 m和30~50 m)内常见的工程类型以及土体可利用性的影响因素,并对土体可利用性的影响因素进行了重要性评价,得出了影响土体可利用属性的重要度和权重值。结果表明:(1)雄安新区地基土的工程地质性质总体良好,适宜大规模建设,但仍需关注人工填土层(杂填土、素填土)、软弱土层(淤泥质粉质粘土、软塑粉质粘土)、液化土层(粉土、粉细砂)、地下水位、坑塘等不良的工程地质特性;(2)得出了土体可利用属性的重要性排序:0~5m依次为地基承载力、杂填土厚度、粉土层厚度、砂土层厚度、坑塘分布、地下水位,5~30m依次为淤泥质层厚度、地下水位、粉土层厚度、砂土层厚度、地基土均匀性,30~50m依次为地下水位、砂土层厚度、粉土层厚度;(3)粗糙集理论能够客观地评价雄安新区地下空间土体可利用性,从知识表达系统中挖掘影响因素之间的内在规律,得到客观可靠精细的重要度和权重值,为雄安新区地下空间土体的开发利用提供了评价依据。

绿色低碳交通在雄安新区的探索实践

绿色低碳在道路交通领域的落实覆盖了规划设计、施工建造和运维管理全过程。雄安新区建设以生态优先、绿色发展为指引,在市政基础设施规划理念引领、设计创新驱动、建造技术提升及运维管理智能等方面进行了探索实践。以雄安新区启动区的道路交通项目和雄安站、雄安城际站为例,阐述了绿色低碳理念在项目中的具体做法,提出了绿色低碳理念下的设计参数指标体系,可为其他城市及新区建设提供借鉴。

雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价

为支撑雄安新区总体规划编制,2017年6月至8月,中国地质调查局在雄安新区组织实施了大规模工程地质勘察工作。以典型示范区为例,探索了地上地下工程建设适宜性一体化评价方法,并利用该方法对雄安新区全区进行了评价。结果显示:雄安新区建设场地稳定性较好,稳定场地和基本稳定场地占89.5%;雄安新区工程建设适宜性好,全区均适宜或较适宜工程建设,平均深度15~20 m、35~45 m、55~70 m的3段地层土体承载力普遍较高,可优先作为多层、高层、超高层建筑物复合地基或桩基的桩端持力层;雄安新区起步区地下空间开发利用条件优越,建议将70 m以浅地下空间分3层进行规模化开发利用,充分开发利用30 m以浅的浅层地下空间,适度开发利用30~50 m次深层地下空间,超前规划利用50~70 m深层地下空间;建议加强地下空间开发与浅层地热能开发利用的统筹协调。局部存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土等不良工程地质问题,在控制性详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。