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第1章 二氧化碳与气候变化1

1.1 二氧化碳与全球变暖1

1.1.1 全球气候变暖证据1

1.1.2 气候变化的主要原因4

1.2 全球生态足迹与碳足迹6

1.3 全球气候变化对中国水资源的影响13

参考文献18

第2章 能源生产与二氧化碳排放19

2.1 全世界和中国的能源生产与结构19

2.2 能源生产与二氧化碳排放24

2.3 上海市能源生产、消费与结构28

2.3.1 上海市能源消费总量变化特征28

2.3.2 上海市产业耗能结构变化特征30

2.3.3 上海市能源与电力消耗弹性系数变化特征30

2.3.4 上海市能源消费结构变化特征32

2.4 全球变暖的解决方案33

参考文献34

第3章 二氧化碳的地质储存36

3.1 二氧化碳地质储存的概念36

3.2 二氧化碳在深层咸水含水层地质储存的原理37

3.2.1 超临界二氧化碳37

3.2.2 深层咸水含水层的选择39

3.2.3 储存原理42

3.3 二氧化碳地质储存研究进展43

3.3.1 气-水-盐-岩耦合分析44

3.3.2 多相流、多界面迁移机理44

3.3.3 岩体力学多场耦合问题44

3.3.4 数值模拟45

3.4 CO2地质储存数值模拟原理45

3.4.1 数学模型的构建45

3.4.2 X-Z坐标下的CO2迁移模型47

3.4.3 R-Z坐标下的CO2迁移模型48

3.5 二氧化碳地质储存有限元数值求解49

3.5.1 求解X-Z坐标下的地下水渗流与CO2迁移的有限元法49

3.5.2 求解R-Z坐标下的地下水渗流与CO2迁移的数值方法55

3.6 二氧化碳最佳地质储存场地的选择55

3.7 二氧化碳储存容量与含水层孔隙率和渗透率的关系59

3.7.1 含水层渗透率对CO2储存的影响59

3.7.2 含水层孔隙率对CO2储存的影响60

3.8 二氧化碳最佳注入方式的选择61

3.9 二氧化碳逃逸途径分析63

3.10 二氧化碳地质储存研究展望64

参考文献65

第4章 上海海域风能开发潜力及其环境影响69

4.1 概述69

4.2 研究范围72

4.2.1 资料说明72

4.2.2 资料预处理73

4.3 上海沿海风力特征分析74

4.3.1 风向74

4.3.2 风速75

4.4 上海沿海风能资源特征值分析83

4.4.1 有效风时83

4.4.2 有效风能88

4.4.3 有效风能密度93

4.5 风能资源开发利用97

4.5.1 风能资源特点97

4.5.2 风能区划98

4.6 风能利用潜力103

4.7 风力发电站建设104

4.7.1 风力发电场的选址104

4.7.2 风力发电采用的技术106

4.7.3 风能资源开发利用业务体系建设方案106

4.7.4 风力开发管理对策108

4.8 风能综合效应评价109

4.8.1 减排效应109

4.8.2 节能及节水效应111

4.8.3 社会经济效益111

4.8.4 推荐区风电开发的环境影响评价112

4.8.5 经济效益114

参考文献115

第5章 上海海域潮汐能开发潜力及其环境影响117

5.1 概述117

5.2 上海沿海潮汐特征118

5.3 潮汐能125

5.3.1 纳潮水域划分126

5.3.2 潮汐参数127

5.3.3 基于单位面积潮汐能129

5.4 潮汐能开发利用130

5.5 潮汐能利用潜力131

5.6 潮汐能发电站建设132

5.6.1 潮汐能电站选址132

5.6.2 潮汐发电的可供采用技术135

5.6.3 建设上海海域一流的潮汐电站的实施措施136

5.7 潮汐能开发综合评价137

5.7.1 减排效益137

5.7.2 社会效益137

5.7.3 长江口北支潮汐能开发的环境影响评价138

5.7.4 经济效益139

参考文献140

第6章 上海海域波浪能开发潜力及其环境影响142

6.1 概述142

6.2 上海海域波浪能分析143

6.2.1 波浪测点地理位置143

6.2.2 观测波属性145

6.2.3 波浪能145

6.3 上海海域波浪特征146

6.3.1 长江口佘山海域波浪特征146

6.3.2 长江口引水船海域波浪特征146

6.3.3 南汇嘴东部大戢山海域波浪特征147

6.3.4 杭州湾北岸海域波浪特征147

6.4 上海海域波浪能149

6.4.1 上海沿海海域波浪能150

6.4.2 长江口佘山海域波浪能150

6.4.3 长江口引水船海域波浪能151

6.4.4 南汇嘴东部海域波浪能152

6.4.5 杭州湾北岸海域波浪能152

6.5 上海海域各波向能量分布153

6.6 波浪能平均功率153

6.6.1 代表区段长度确定155

6.6.2 平均功率155

6.7 波浪能开发利用156

6.7.1 波浪能利用潜力156

6.7.2 波浪能电站的选址156

6.7.3 波浪能发电可采用的技术157

6.8 波浪能开发综合评价158

6.8.1 环境影响评价158

6.8.2 社会经济效益评价159

6.8.3 自然环境影响评价159

参考文献160

第7章 上海海域能源岛建设构想161

7.1 概述161

7.2 国内外能源岛的发展现状162

7.3 构建上海市能源岛163

7.3.1 海上漂浮能源岛163

7.3.2 建立绿色能源岛——崇明岛示范区164

7.3.3 建设上海市能源岛网络168

7.4 能源岛综合效益评价169

参考文献170

第8章 上海地源热泵系统开发对地质环境影响171

8.1 概述171

8.2 上海地区自然背景173

8.2.1 气候特点173

8.2.2 第四纪地层特点174

8.3 名人苑地源热泵工程179

8.3.1 地层特征180

8.3.2 水文地质条件182

8.3.3 监测系统的设置182

8.3.4 地源热泵系统运行情况183

8.4 地源热泵系统长期运行条件下地温场趋势预测184

8.4.1 土层中的热量传输方程184

8.4.2 土层中的热量传输数学模型185

8.4.3 土层中热传输数值模型的建立185

8.4.4 地层概化及空间离散186

8.4.5 初始地温188

8.4.6 参数识别及模型校正189

8.5 小型地源热泵工程换热区地温场趋势预测191

8.5.1 工程条件191

8.5.2 模拟结果分析193

8.6 大中型地源热泵工程换热区地温场趋势预测201

8.6.1 工程条件201

8.6.2 模拟结果分析202

8.7 地源热泵系统管理与合理布局207

8.7.1 加强地源热泵工程建设的监督管理207

8.7.2 充分利用地源热泵的热回收功能208

8.7.3 大中型工程采用地源热泵复合系统208

8.7.4 适当增大地埋管间距209

8.8 地源热泵系统运行对地质环境的影响210

参考文献212

索引214