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本文在回顾总结济南北部地区地热田开发与保护的基础上,通过分析研究区内煤炭、石油、地矿等部门以往工作成果,利用地热地质调查、抽水试验、地球物理勘探、地球化学调查、综合试验及管道腐蚀性试验等工作手段,对济南北部地热田的地热地质条件、地热形成模式、地热资源量、该区地下热水的腐蚀性及结垢趋势、地热尾水排放对环境影响等进行了深入研究,同时提出了济南地热田的开发与保护区划方案。
研究结果表明:①济南北部地区地热田的主要热储层为奥陶系灰岩,属深埋型裂隙岩溶层状热储,地质构造条件复杂。受区域地质构造条件控制,热储埋藏深度存在较大差异,总体南浅北深、东浅西深。②区内地热井孔口水温33～57℃,一般随热储顶板埋深增大而升高,单井出水量一般1500～2500 m3/d。③地温场变化与基底构造、地层岩性关系密切。地温梯度一般3～4℃/100m,且随热储埋深增加而减小。在济南岩体外围灰岩条带上地温梯度大于4℃/100m；热储顶界埋深小于2000m的区域3.5～4.0℃/100m；热储顶界埋深大于2000 m区域小于3.5℃/100m。④地热水化学特征呈规律性变化:由东往西,鸭旺口-桃园-北郊林场-灰岩条带水化学类型分别为 Cl·SO4-Na·Ca、SO4·Cl-Ca·Na、SO4-Ca型,矿化度分别为7228、5137、3398、1432mg/L。地热田热水水位动态与南部岩溶水基本一致,大气降水为地热水的主要补给来源。⑤按已有地热井和地温梯度推算:灰岩条带区(Ⅰ区)热储平均温度为37℃；热储埋深2000m以浅区(Ⅱ区)热储平均温度为52℃；热储埋深2000—3000 m区域(Ⅲ区),热储平均温度为93℃。⑥利用热储法、最大允许降深法等对热储埋深3000 m以浅热能资源量、热水可采资源量进行了计算。采用热储法计算的热能资源总量为32.245×1018J,可利用热能资源总量为4.834×1018J,属大型地热田规模。⑦腐蚀性与结垢试验表明:齐热1地热井水属于轻度腐蚀。主要生成FeS垢,可产生少量硫酸钡垢、硫酸锶垢,一般不会形成碳酸钙垢。⑧综合试验表明:齐热1地热水灌溉对土壤易溶盐影响较大,长期灌溉将引起土壤板结硬化、肥力降低和盐碱化等问题；对土壤微量元素影响不明显,长期灌溉可能引起土壤中偏硅酸含量降低,减弱农作物抗病能力；地热水灌溉的农作物中F-、SO2含量增加,但均未超过食品卫生标准；北林1地热尾水(养殖鲶鱼后)排放已造成当地浅层地下水污染。⑨济南北部地热田奥陶系地下热水中含有多种对人体健康有益的微量元素,可分别命名为氟水、锶水、硫化氢水和镭水。⑩根据济北地热田地热地质条件及开发利用现状,将地热田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,共5个区。