CN110942168B - 一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法，包括，获取地下能源的类型、位置、储量信息；根据所述地下能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置；根据能源利用设施的位置，确定地表及地下设施的位置。本发明根据地下能源确定地上能源利用设施，根据地上能源利用设施确定周边设施的布局，使得地下能源与地上设施相互匹配；使得地下能源得到充分的利用；使得地表及地下设施远离带有污染性质的能源利用设施；同时，本发明利用天然气储层对天然气根据地表及地下设施的用气量进行峰值调配，减少了地表及地下建设天然气储存库的成本，使得对天然气的利用更加合理。

Description

一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法和 系统
技术领域
本发明总体涉及城市规划领域，更具体地，涉及一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法和系统。
背景技术
城市规划是规范城市发展建设，研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署。
现有的城市规划的影响因素很多，在自然环境方面一般基于地表走势、自然灾害、地表及地下资源等。申请号为201711438341.7的专利申请公开了一种生态城市规划系统，包括城市数据采集模块、城市防洪评估模块、第一城市规划模块和第二城市规划模块，所述城市数据采集模块用于获取城市的遥感影像，所述城市防洪评估模块用于对城市的防洪能力进行评估，所述第一城市规划模块根据城市的遥感影像对城市进行初步规划，所述第二城市规划模块根据初步规划和城市的防洪能力的评估对初步规划进行改进，获取最终的城市规划。本发明的有益效果为：在城市规划过程中考虑了城市的防洪能力，提升了城市规划的生态水平。
申请号为201510565835.6的专利申请公开了一种区域综合能源系统的规划与设计方法，通过综合能源系统的运行来指导规划设计，可以更加准确地评估全周期内综合能源系统指标，确定最优综合能源系统规划设计方案。
现有技术中没有从地下能源的角度对城市进行规划，可能会造成资源的利用不充分，或者资源的利用和城市格局不匹配造成资源浪费和成本的提高，或者会造成能源开采企业对城市造成污染。
发明内容
本发明要解决的问题是，解决地下能源与地上设施相互匹配，根据地下能源确定地上能源利用设施，根据地上能源利用设施确定周边设施的布局，使得地下能源得到充分的利用；使得地表及地下设施远离带有污染性质的能源利用设施。
本发明提供了一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法，包括，获取地下的能源的类型、位置、储量信息S1；根据所述能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置S2；根据能源利用设施的位置，确定地表及地下设施的位置S3。
根据本发明的一种实施方式，所述地下能源类型包括：石油、天然气、地热中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述地表及地下设施包括：生活商务区、工业区中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，根据所述能源的位置信息，确定所述能源利用设施的位置；设定所述能源的位置在地表的映射的中心点，所述能源利用设施距离所述中心点的距离为L，开采所述能源的损耗为E损，可以得到二者的相关方程，E损＝f(L)，取L的值使得E损的值最小，即得到所述能源利用设施的位置。
根据本发明的一种实施方式，当所述地下能源为地热时，根据所述地热的位置确定地热利用设施的位置；
所述地热利用设施包括：地热发电设施、地热供暖设施、地热制冷设施中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，当所述地下能源为天然气时，根据所述天然气的位置确定天然气利用设施的位置；所述天然气利用设施包括：城市燃气设施、工业燃料设施、天然气发电设施、天然气化工设施中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述的方法还包括，获取所述天然气的储层位置，将外界天然气输送管网与所述天然气储层连接，形成地下天然气储气库，用于当地表及地下设施的天然气消耗量小于外界天然气输送量时，所述天然气输送管网将多余的天然气输送至天然气储层，当地表及地下设施的天然气消耗量大于外界天然气输送量时，所述天然气储层向天然气利用设施输送天然气。
根据本发明的一种实施方式，当所述地下能源为石油时，根据所述石油的位置确定石油利用设施的位置。
根据本发明的一种实施方式，当所述地下能源包括地热、天然气、石油时，确定地热利用设施、天然气利用设施和石油利用设施的位置，并利用下式确定生活商务区的位置；
其中，x表示生活商务区中心点距离所述地热利用设施的距离；
y表示生活商务区中心点距离所述天然气利用设施的距离；
z表示生活商务区中心点距离所述石油利用设施的距离；
E1表示地热损耗；
E2表示天然气损耗；
E3表示石油损耗；
当所述x，y，z取值使得E1、E2和E3之和最小时，取x、y、z的值确定生活商务区的位置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的系统，包括，信息采集模块1、第一位置确定模块2和第二位置确定模块3，所述信息采集模块1，用于获取地下的能源的类型、位置、储量信息；所述第一位置确定模块2，用于根据所述能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置；所述第二位置确定模块3，根据能源利用设施的位置，确定地表及地下设施的位置。
本发明根据地下能源确定地上能源利用设施，根据地上能源利用设施确定周边设施的布局，使得地下能源与地上设施相互匹配；使得地下能源得到充分的利用；使得地表及地下设施远离带有污染性质的能源利用设施；同时，本发明利用天然气储层对天然气根据地表及地下设施的用气量进行峰值调配，减少了地表及地下建设天然气储存库的成本，使得对天然气的利用更加合理。
附图说明
图1是一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的系统的示意图；
图2是一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法步骤示意图；以及
图3是外界天然气管网与天然气储层连接的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
图1示出了一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的系统的示意图。
如图1所示，一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的系统，包括，信息采集模块1、第一位置确定模块2和第二位置确定模块3，所述信息采集模块1，用于获取地下能源的类型、位置、储量信息；所述第一位置确定模块2，用于根据所述能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置；所述第二位置确定模块3，根据能源利用设施的位置，确定地表及地下设施的位置。
所述信息采集模块1通过地震数据采集、钻井信息采集，或者其他现有的或未来发明的信息采集技术，对地下能源进行探测和信息的获取。其对地下能源信息的获取主要是能够对地表及地下设施产生影响的能源类型，在本实施方式中，以三种能源，地热、石油、天然气，为例进行说明。但石油和天然气有时候处于同一储层，此时也可以划分为两类。
所述能够对地表及地下设施产生影响的能源类型是指，所述能源的利用、开采、储存、产生的污染等能够影响地表及地下设施的布局，需要地表及地下设施的布局能够与所述能源相互匹配。
对地下能源信息的获取主要包括，能源类型、储量、位置等信息。然后所述第一位置确定模块2根据地下能源的信息，以节省开采成本、使能源利用最大化为基准，确定对其进行开采的地表及地下设施(能源利用设施)的位置。
以地热为例，首先所述信息采集模块通过各种探测技术，获得地热的储层位置、地热的储量等信息，再综合这些信息进行分析，确定对地热能源的利用方案。在选取地热利用设施的位置的时候，需要考虑的因素不仅仅是所述地热利用设施与所述地热储层之间的位置，还需要考虑比如地表及地下状态，地质结构等相关的因素。所以地热能源的储层位置与所述地热利用设施的相对位置与能量损耗即成为一个非线性方程的关系。
设定所述地热能源的储层位置在地表的映射的中心点，所述地热能源利用设施距离所述中心点的距离为L，开采所述能源的损耗为E损，可以得到二者的相关方程，E损＝f(L)，取L的值使得E损的值最小，即得到所述能源利用设施的位置。
所述E损＝f(L)为非线性关系。映射关系f中包含地表及地下状态、地质构造等因素。
当所述能源为天然气或者是石油时，也采用上述方法得到各种能源利用设施的位置，所不同的是，不同的映射关系，需要增加不同的影响因素，如石油能源，需要在映射关系中加入污染条件的限制。
在确定了上述三种能源利用设施的位置之后，需要进行地表及地下设施的规划。
以生活商务区为例，所述第二位置确定模块3，通过各种因素的考虑，建立生活商务区与各能源利用设施的距离与能源损耗之间的非线性方程关系。即：
当所述地下能源为地热、天然气、石油时，确定地热利用设施、天然气利用设施和石油利用设施的位置，并利用下式确定生活商务区的位置；
其中，x表示生活商务区中心点距离所述地热利用设施的距离；
y表示生活商务区中心点距离所述天然气利用设施的距离；
z表示生活商务区中心点距离所述石油利用设施的距离；
E1表示地热损耗；
E2表示天然气损耗；
E3表示石油损耗；
当所述x，y，z取值使得E1、E2和E3之和最小时，取x、y、z的值确定生活商务区的位置。
其中，f1、f2、f3的映射关系中，各有不同的影响因素，比如生活商务区需要远离污染源，需要尽量靠近地热利用设施以便减少能源的损耗等，本发明不予限定。
根据上述方式，将需要规划的其他地表及地下设施的特点、需求进行综合考虑，建立地表及地下设施与能源利用设施之间的距离和能量损耗之间的相互关系，进一步形成上述非线性方程，从而确定地表及地下设施的相对位置，实现对地表及地下设施的规划。
图2示出了一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法步骤示意图。
如图2所示，一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法，包括，获取地下能源的类型、位置、储量信息S1；根据所述能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置S2；根据能源利用设施的位置，确定地表及地下设施的位置S3。
根据本发明的一种实施方式，所述地下能源类型包括：石油、天然气、地热中的至少一种。
地下能源的类型有很多，目前，对城市规划来说，能够和城市规划相融合的所有类型的地下能源都可以在本发明的基础上加以利用和涉及。本发明仅以石油、天然气、地热进行举例说明。
根据本发明的一种实施方式，所述地表及地下设施包括：生活商务区、工业区中的至少一种。
可以根据各种地表及地下设施的需求、功能等条件，将所述地表及地下设施进行划分为不同的种类。比如生活商务区，即为对地热取暖需求量大，对天然气作为燃料需求量大，对各种工业带来的污染，需要远离，可以将此类地表及地下设施划分为生活商务区。
根据本发明的一个实施方式，根据所述能源的位置信息，确定所述能源利用设施的位置；
设定所述能源的位置在地表及地下的映射的中心点，所述能源利用设施距离所述中心点的距离为L，开采所述能源的损耗为E损，可以得到二者的相关方程，E损＝f(L)，取L的值使得E损的值最小，即得到所述能源利用设施的位置。
方程式E损＝f(L)中的映射关系包含了地质构造、地表及地下信息、等各种因素，在满足这些因素的基础上，能够使得取L的值使得E损的值最小，才能确定所述能源利用设施的位置。
所述地表及地下信息包括河流、山脉走势、风向、周边环境等各种对建立能源利用设施有影响的因素。
根据本发明的一个实施方式，当所述地下能源为地热时，根据所述地热的位置确定地热利用设施的位置；所述地热利用设施包括：地热发电设施、地热供暖设施、地热制冷设施中的至少一种。
所述地热利用设施可以采用现有的或将来发明的各种地热能利用技术，本发明不予限制。
根据本发明的一个实施方式，当所述地下能源为天然气时，根据所述天然气的位置确定天然气利用设施的位置；
所述天然气利用设施包括：城市燃气设施、工业燃料设施、天然气发电设施、天然气化工设施中的至少一种。
图3示出了外界天然气管网与天然气储层连接的示意图。
如图3所示，根据本发明的一个实施方式，所述的方法还包括，获取所述天然气的储层位置，将外界天然气输送管网与所述天然气储层连接，形成地下天然气储气库，用于当地表及地下设施的天然气消耗量小于外界天然气输送量时，所述天然气输送管网将多余的天然气输送至天然气储层，当地表及地下设施的天然气消耗量大于外界天然气输送量时，所述天然气储层向天然气利用设施输送天然气。
当地下能源包括天然气时，所述天然气的储层是相对封闭的空间。地表及地下设施对天然气的使用需求量因为季节或者其他因素会产生一定的波动，例如生活商务区对天然气的需求，在夏天，仅作为燃料和部分发电使用；在冬天，则增加了取暖的需求。目前针对能源短缺，大多数城市采用的是引入外来资源进行补充。例如某城市A，采用外界天然气管网输送的形式，对城市的天然气使用高峰时段进行天然气的补充，外界天然气管网输送和地下天然气能源的输送能够满足峰值的需求；但是，一旦城市需求小于峰值的时候，外界输送的天然气和地下天然气总量超出需求量，多余部分可以储存在天然气储层中，需要时再采集利用，这样，整个天然气储层即成为城市利用天然气的调峰填谷的调节系统。减少了建设天然气储气设施的成本。
进一步的，除了利用现有的天然气储层之外，还可以利用废弃的储层，只需要其满足封闭性的要求。
根据本发明的一个实施方式，当所述地下能源为石油时，根据所述石油的位置确定石油利用设施的位置。
石油能源的性质决定了对其进行开采利用需要的设备、场地，对周边环境会产生比较大的影响，所以，在采用方程式E损＝f(L)对石油利用设施的位置进行确定时，需要将上述因素加入到映射关系中，从而进一步的对后续的地表及地下设施的规划提供基础。
根据本发明的一种实施方式，当所述地下能源为地热、天然气、石油时，确定地热利用设施、天然气利用设施和石油利用设施的位置，并利用下式确定生活商务区的位置；
其中，x表示生活商务区中心点距离所述地热利用设施的距离；
y表示生活商务区中心点距离所述天然气利用设施的距离；
z表示生活商务区中心点距离所述石油利用设施的距离；
E1表示地热损耗；
E2表示天然气损耗；
E3表示石油损耗；
当所述x，y，z取值使得E1、E2和E3之和最小时，取x、y、z的值确定生活商务区的位置。
本发明根据地下能源确定地上能源利用设施，根据地上能源利用设施确定周边设施的布局，使得地下能源与地上设施相互匹配；使得地下能源得到充分的利用；使得地表及地下设施远离带有污染性质的能源利用设施；同时，本发明利用天然气储层对天然气根据地表及地下设施的用气量进行峰值调配，减少了地表及地下建设天然气储存库的成本，使得对天然气的利用更加合理。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (2)

1.一种基于地下能源分布对地表及地下设施进行规划的方法，其特征在于：包括以下步骤，
通过地震数据采集、钻井信息采集对地下能源进行探测，获取地下能源的类型、位置、储量信息（S1），所述地下能源的类型包括地热、石油、天然气；
根据所述地下能源的类型、位置、储量信息确定对应的能源利用设施的位置（S2），所述能源利用设施包括地热发电设施、地热供暖设施、地热制冷设施中的至少一种，城市燃气设施、工业燃料设施、天然气发电设施、天然气化工设施中的至少一种，石油开采需要的场地，
所述能源的位置在地表的映射的中心点到所述能源利用设施距离为L，开采所述地下能源的损耗为E损，建立各个地下能源的损耗E损与所述距离L之间的映射关系E损=f（L），所述映射关系E损=f（L）中包含地质构造、地表、地下信息以及开采能源带来的污染信息，以E损的值最小时的距离L作为所述能源利用设施的设置位置；根据能源利用设施的位置，确定利用所述能源的地表及地下设施的位置（S3），位于生活商务区的所述地表及地下设施位置通过下式设定；
；
其中，x表示生活商务区中心点距离所述地热利用设施的距离；
y表示生活商务区中心点距离所述天然气利用设施的距离；
z表示生活商务区中心点距离所述石油利用设施的距离；
E1表示地热损耗；
E2表示天然气损耗；
E3表示石油损耗；
当所述x，y，z取值使得E1、E2和E3之和最小时，取x、y、z的值确定生活商务区的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括，获取所述天然气的储层位置，将外界天然气输送管网与所述天然气储层连接，形成地下天然气储气库，用于当地表及地下设施的天然气消耗量小于外界天然气输送量时，所述天然气输送管网将多余的天然气输送至天然气储层，当地表及地下设施的天然气消耗量大于外界天然气输送量时，所述天然气储层向天然气利用设施输送天然气。
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