作为存储于地下数百米内的可再生能源，浅层地热能的开发与利用受到了广泛关注。有研究表明，我国预计可利用的浅层地热能为2.89×1012 kWh，约为3.56×108 t的煤炭可产生的能量，其开发利用的潜力巨大。随着城市的不断发展，城市的浅层地温分布亦在不断变化，基于城市尺度的地温监测对探究地下城市热岛效应的演化，以及地热能的可持续利用有着重要作用。
图1 地下温度场分布式光纤监测点和监测方案
长期以来，大尺度的连续地温场监测存在着较大的困难。我院研究团队与江苏省地调院等单位合作，利用南京市已有的19口百米深钻孔和分布式光纤监测技术，于2019年起开展了浅层地温场监测研究。针对钻孔内高渗压破坏作用，成功设计了基于分布式光纤技术的监测方案和系统，有效地实现高精度时空连续地温场监测，获得了宝贵的城市尺度深达百米的地温场演化数据。初步的数据分析表明，地质水文条件为影响浅层地温场的主导因素，但城市发展带来的用地变化和热量累积已形成了显著的城市地下热岛效应，将会成为未来浅层地热能开发与管理的重要考虑因素。
图 2 钻孔内地温深度剖面和钻孔岩性
相关研究进展近期以“City-wide monitoring and contributing factors to shallow subsurface temperature variability in Nanjing, China”为题，发表于工程技术领域顶级期刊《Renewable Energy》，论文第一作者为我院2020届本科生张天生，刘春教授和施斌教授为该论文的共同通讯作者，共同作者包括德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学的Peter Bayer教授，江苏省地调院龚绪龙正高级工程师，我校顾凯副教授等。
论文信息：Zhang T., Liu C.*, Bayer P., Zhang L., Gong X.L., U K., Shi B.*. City-wide monitoring and contributing factors to shallow subsurface temperature variability in Nanjing, China. Renewable Energy, 199 (2022): 1105–1115.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.09.044
图3 南京市地表温度与城市土地利用对比图