地热学课程教学大纲

《地热学》课程教学大纲课程名称：地热学Geothermic课程编号：020060120课程性质：R必修□选修课程类别：£通识课程R专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时32，其中理论28、实验4课程学分：2应开课学期：第四学期先修课程：工程热力学、岩体力学、构造地质学、地下水文学任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介本课程为新能源科学与工程专业的专业必修课。课程设置总学时32学时，由理论教学和实验教学两部分组成。地热学主要讲述地热勘探、开发的基本原理和主要方法。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。通过使学生掌握地热开发及利用的方法及其原理，培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热勘探、开发技术问题的基本能力。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热勘探、开发技术问题的基本能力。课程目标1：使学生掌握地热开发的基本原理，掌握地热资源开发及利用过程中基本概念、基本方法和主要技术，了解国内外地热工程发展现状、前沿及其发展趋势。课程目标2：使学生掌握地热测量与判温方法，基本地热模型原理，地热勘探及地热评价等方法。课程目标3：使学生掌握地热开发及利用的方法及其原理，培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热开发技术问题的基本能力。课程目标4：初步具有从实际问题抽象为理论，并运用理论分析解决实际问题能力。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．使学生掌握地热开发的基本原理，掌握地热资源开发及利用过程中基本概念、基本方法和主要技术，了解国内外地热工程发展现状、前沿及其发展趋势。2.使学生掌握地热测量与判温方法，基本地热模型原理，地热勘探及地热评价等方法。毕业要求2：能够应用新能源科学与工程理论与技术，并结合数学、自然科学等基本原理，通过理论分析和文献研究，对新能源勘查、开发、利用过程中遇到的问题进行综合分析。具备独立思考、善于发现和提出问题并独立分析工程问题的能力，掌握基本的分析问题和总结归纳的方法。3．使学生掌握地热开发及利用的方法及其原理，培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热开发技术问题的基本能力。4.初步具有从实际问题抽象为理论，并运用理论分析解决实际问题能力。毕业要求4：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1绪论1.1地热勘探开发现状1.2地热学研究对象及其主要内容1.3地热学研究方法2课程目标12地热基础知识2.1岩石热物理参数2.2地温场与地热源2.3地热异常及其板块构造背景2.4地热传导与区域对流2.5地热系统的地球物理和地球化学特征4课程目标13地热测量与判温方法3.1地温测量及数据分析和解释3.2地热判温方法（1）二氧化硅地热温标（2）钠钾、钾镁及钠钾钙地热温标（3）硫酸盐—氧同位素地热温标（4）气体地热温标（5）同位素地热温标（6）混合温标3.3钻孔实测温度确定地温3.4地热温度计算的方法、参数3.5地热温度计算实例4课程目标1、24地热模型4.1简单解析模型（单井、多井开采模型）4.2集中参数模型4.3分布参数模型4.4模型实例—昆明地温地热田、共和盆地干热岩热田4课程目标2、35地热资源分布与评价5.1地热资源分布特征5.2地热资源评价概论5.3热储中各地热载体的比重5.4地热资源评价方法5.5地热储量分级与计算原则2课程目标2、36地热储热能量的提取6.1地热资源发电（1）干蒸汽发电原理及技术（2）热液系统发电原理及技术（3）二元发电原理及技术（有机朗肯循环）6.2低温地热资源利用—地源热泵（1）地源热泵基本原理（2）地源热泵热力学（3）地源热泵热效率分析6.3地热资源的直接利用（1）热能传递的性质（2）区域供热（3）食品生产6.4地热储热能量提取经济效益分析4课程目标2、37增强型地热系统（EGS）7.1增强型地热系统概念7.2增强型地热系统特征7.3增强型地热系统发展历程7.4增强型地热储层水力压裂储层改造技术7.5地热储层的可持续发展4课程目标3、48地热回灌基础理论与技术8.1地热回灌类型与回灌模式8.2地热回灌过程中地下热水的运动8.3地热回灌模型的解析方法8.4地热回灌方法8.5地热基岩热储回灌实践—天津市区为例4课程目标3、4合计284（二）课堂实验/实践教学内容及要求序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1地源热泵机组COP测定1、了解热泵的工作过程及性能的评价指标；2、熟悉热泵装置的组成，领会制冷与供热的对立与统一关系；3、测定蒸气压缩式制冷循环的性能；4、通过本实验，了解测定热泵压缩机主要性能指标──压缩机的制冷量和输入功率的相关标准（GB/T 5773－2004容积式热泵压缩机性能试验方法）；5、通过本实验，掌握测定热泵主要性能指标（压缩机的制冷量和输入功率）的一种试验方法──第二制冷剂量热法；6、通过本实验，掌握一种测定换热器2热损失系数的方法。4专业操作10必做课程目标1、2、3基本要求1．实验采用教师课堂演示、学生上机操作的实验方式；2．上机实验前，学生应认真预习有关的实验内容；3．学生完成实验后须撰写实验报告；注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系本课程的预修课程为《工程热力学》、《岩体力学》、《构造地质学》、《岩体力学》，其为学生提供学习本课程所必须掌握的地质、热力学及力学等方面的基础知识。本课程是新能源科学与工程专业学生在整个专业课学习过程中所必不可少的基础专业知识。主要研究地热勘探、开发的基本原理和主要方法。本课程不仅为学生学习有关专业课程提供必要的基础理论知识，也为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供重要的理论基础。通过使学生掌握地热开发及利用的方法及其原理，培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热勘探、开发技术问题的基本能力，为培养学生的创新能力打好坚实的地热学基础，为解决新能源专业中的地热问题奠定基础，为后续课程、实习、课程设计和毕业设计打下良好基础。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材[1]MalcolmA.Grant等.热储工程学[M].测绘出版社,2013.[2]徐世光,郭远生.地热学基础[M].科学出版社,2009.（二）其他教学资源[1]王社教，闫家泓.可再生能源系列：地热能（第2版）[GeothermalEnergy:RenewableEnergyandtheEnvironment（SecondEdition）][M].石油工业出版社,2017.[2]邱楠生，胡圣标.沉积盆地地热学.[M].中国石油大学出版社,2019.[3]BrownD,DuchaneD,HeikenG,etal.MiningtheEarth‘sHeat.[M].Springer，2012.[4]何满潮.中国中低焓地热工程技术[M].科学出版社,2004.六、教学方法与学习建议授课方式：互动式教学采用多媒体课件、自学与讨论等形式进行，可以发挥学生在学习中的主体作用，充分调动学生的主动性、积极性，让学生能在课堂中主动参与，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂，使学生和教师一道成为课堂的主人。多媒体课件主要用于课程要点、难点的讲解，图形图像资料和模拟演示等。自学与讨论通过网络课堂、资料阅读、习题练习、课堂讨论等形式来完成非重点难点和描述性内容的学习；鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来调动主动学习的积极性。公布所有教学与实习资源，根据课程体系结构和实习大纲组织学生参观、实习和动手操作。重点：地热学的基本概念和基础知识、地质与地球物理特征、地热测量与判温方法、地热模型及地热评价、浅层及中深层地热能力提取与利用、增强型地热系统及地热回灌基础理论与技术。难点：地热测量与判温方法、地热模型及地热评价、浅层及中深层地热能力提取与利用、增强型地热系统。后续自主学习：结合新能源开发理论与技术深入了解地源热泵及干热岩开发理论与技术。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程考试若采用闭卷（笔试）的方式，题型有名词解释、填空、简答及论述计算题。着重考核基本概念、基本理论、基本方法和运用所学知识解决实际问题的能力。本课程成绩评定包括平时考核（考勤）、过程考核（作业、测试和实验报告）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，期末考试成绩占课程总成绩的60％。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．使学生掌握地热开发的基本原理，掌握地热资源开发及利用过程中基本概念、基本方法和主要技术，了解国内外地热工程发展现状、前沿及其发展趋势。1.绪论；2地热基础知识3地热测量与判温方法考核知识点：地热学的基本概念和基础知识、地质与地球物理特征，地热测量与判温方法；考核要求：掌握地热学的基本概念和基本知识、六种地热判温方法、钻孔实测温度确定地温方法及地热温度计算的方法和参数；2.使学生掌握地热测量与判温方法，基本地热模型原理，地热勘探及地热评价等方法3地热测量与判温方法4地热模型5地热资源分布与评价6地热储热能量的提取考核知识点：地热模型及地热评价；考核要求：掌握获取地热系统的形成条件、特性和参数等信息，通过拟合、展现热储层大部分有用的数据与信息，搞清楚实际热储的条件与特性，预测温度和压力在未来的变化；3．使学生掌握地热开发及利用的方法及其原理，培养学生综合运用所学基础理论和地热专业知识分析解决地热开发技术问题的基本能力4地热