论文部分内容阅读
地热是集热能、水和矿产于一体的多用途、少污染绿色自然资源,可广泛应用于工业、农业、渔业养殖、医疗、发电、采暖、洗浴及旅游业等,它正快速地走进社会经济生活当中。临清市地处山东省西北部,勘探发现有一定的地热资源,建立地热资源概念模型、掌握地热资源分布规律及其资源量、提出地热资源开发利用建议和保护方案是当前临清市地热资源规划的主要任务。
本文将从区域地热地质背景入手,在地球系统科学理论指导下,参照华北地区地热资源概念模型,通过临清及其周边地区地层、构造格局、地下热水水化学特征、地热水水动力特征和地温梯度分布特征分析,认为临清地热系统边界应以构造格局和地温梯度的分布作为划分依据。临清地热系统以临清断裂为西边界,冠县断裂为东边界,北端与德州凹陷相接,区域大致为冠县凹陷的范围,呈NE向延伸。进一步查明了临清地区的热源为正常的大地热流增温;热储包括为馆陶组热储层和东营组热储层,后者分布不稳定;盖层为第四纪黄河组、平原组和新近纪明化镇组地层,其总厚度870~1200m,是良好的天然保温层。临清地热系统概念模型中,热储层中地下水在缓慢侧向径流过程中,接受下部大地热流而增温,临清断裂、冠县断裂等断层充当地热水与深部热源沟通的通道的作用,临清地热水的主要排泄方式为人工地热井开采,地热开采主要是消耗地下热水水头。
鉴于当前地热资源行政管理的特点,以临清市辖区为对象,进行区内的地热资源评价,包括利用热储法、体积法分别计算了2000m以浅馆陶组和东营组的热储热能资源量、可利用热能资源量和热水静储量,同时依据临清地热水水化分析资料开展了地热水质量评价,结果是:
1.馆陶组地热资源量为1.659×1016kJ(可利用地热资源为4.148×1015kJ)、热水资源静储量496.205×108m3:东营组地热资源量为1.259×1015kJ(可利用地热资源为3.2x1014kJ)、热水资源静储量为29.43亿m3;
2.质量评价认为该区地热水均达到医疗热矿水水质标准,热水对金属有强腐蚀作用,对混凝土无腐蚀作用,不宜直接用于农业浇灌和渔业养殖,热水直接排放一般不会对空气、地表水体、地下水、土壤等造成大的危害,地热资源的持续开采可能会引起地面沉降地质灾害。
在临清地热资源开发利用规划过程中,首先利用“最大允许降深法”确定了临清市地热资源开发潜力巨大。然后,制定四种地热水开采方案,依据方案计算水位降深和地下热水开采量,最后进行最优化选择,从而确定可布设地热井55眼,据此计算可采热水资源量约0.3×108m3/a。临清市地热资源适宜直接供暖,并开发洗浴、室内外游泳、医疗保健、娱乐休闲、种植、养殖等项目。此外,本文还明确指出了在地热水开发利用过程中,临清地热田应划分为地热梯级综合开发利用示范区、地热近期开发区、地热亟待勘查开发区、地热保护开发区和地热远景开发区等5个规划资源保护区,各级保护区内采取相应的保护策略。同时也建议政府对地热井的开采应实行严格的审批制度;加强地热钻井前的可行性论证工作。且在开采过程中,应加强地热田开采量、水位、水温、水质等监测力度,建立长期监测管理制度,系统掌握地热水动态变化规律,以便及时调整开采计划,避免诸如水温降低、水质恶化等现象发生;地热开采利用后保证地热弃水最终温度低于30℃。本文创新点主要在于,分析研究区地热地质条件,尤其是地温梯度分布和地下热水流场特征,从而确定临清地热系统边界不以地下水量零通量边界为依据,而是依据构造格局和地温梯度的分布。此外,鉴于地热系统跨越了多个区县,而地热资源开发利用和保护多以行政辖区为单位,故评价时以临清市辖区为研究区。在地热资源开发规划过程中,利用最大允许降深法,并且比较了四种方案,进行最优化选择,上述研究思路紧密联系生产实践,体现了研究成果的实践意义。
临清地热系统结构分析和临清市地热资源开发利用保护规划的制定,是在科学分析、定量计算的基础上,结合了城市经济、环境和谐发展要求等多方面因素,其为类似城市地热资源研究和管理提供了科学借鉴。