玉溪盆地大营街镇地热水资源初步研究

玉溪盆地大营街镇地热水资源初步研究摘要：本文以近年来在玉溪盆地进行的水文地质、工程地质、环境地质调查工作及人畜饮用供水地下水勘探开发工程取得的最新成果资料为背景基础，通过对区内导热构造模式及储热层的研究，初步研究区内地下热水的赋存规律及形成机理，以期为本地区地下热水的研究及规范开发提供科学依据。关键词：玉溪盆地；地下热水；导热构造模式；储热层；初步研究1、概述随着国家能源政策的调整，提倡利用清洁能源，充分保护环境和人民的身体健康，也从玉溪主城区的生态宜居城市地位和今后发展战略角度考虑，详细查明玉溪盆地内的地热来源及地热水资源，对于今后开发利用有限的地热资源，做到有计划、合理开采利用，建立可持续发展机制，更好地服务于当地的经济建设，具有重要的实际意义。2、区域地质背景2.1地质构造大营街镇和常里处于曲江断裂北东侧的次级断裂带(中浦贝～大密罗断裂F1)上，该断裂呈弧形，为张扭性断裂，西起中浦贝，以SSE向延至白马龙及把者(与曲江断裂平行)，后转向NE，终至常里一带，覆盖于玉溪坝子第四系松散层以下，延伸约21km，水平最大错距达2km，垂直错距则近千米，造成层位相差近千米的美党组(Pt1m)砂板岩与黑山头组(Pt1h)相接触，见图1(大营街和里村水文地质图和A—B水文地质剖面图)。2.2水文地质条件大营街镇和常里村临近玉溪盆地西南边缘，其西部即为北东～南西向的平坝—良江向斜构造的为中、低山区，西北端为马吐龙山。马吐龙一带主要分布大龙口组(Pt1d)灰岩，岩层产状走向N40°～50°E、倾向SE、倾角43°～80°，出露标高1900～2000m，大龙口组(Pt1d)灰岩岩溶发育率达10～40％，暗河系统发育；大密罗附近地形较高处断层碎裂带中亦零星分布有大龙口组灰岩，岩层走向NE、倾向NW、倾角40°，出露标高1700m，具地下水入渗条件。上述区域大气降水丰富，玉溪大河、平坝沟、大密罗河流经本区，说明除大气降水外尚有一部分地表水渗入地下形成地下径流(受构造控制往往形成暗河型地下径流，流量达10～360L/s)。地下径流沿断层裂隙深循环至中浦贝～大密罗断裂(F1)，越流补给黑山头组(Pt1h)硅质岩(低于1670m)深循环距离达11km(见大营街镇和常里村水文地质图和A—B水文地质剖面图)。常里5家地热水井勘查各单井综合柱状图3、地热形成条件分析大营街镇片区地热水的补给来源主要为平坝—良江向斜—侧的马吐龙山区地表水及大气降雨，该区域的大龙口组(Pt1d)灰岩储存的地下冷水为HCO3-Ca型和HCO3-Ca•Mg型水，矿化度500毫克/升，地下水沿灰岩中断层、裂隙下渗至平坝—良江向斜轴下部(低于1000～1500m)后，直抵中浦贝～大密罗断裂(F1)，该断裂为曲江断裂的分支，沟通了深部的储热层，地热增温极高，在地热增温的作用下，深循环过程中地下水由冷水逐渐加热成为温水→热水→高热水；水的溶解能力亦由弱→强→更强，随着水中的HCO3-、Ca2+等离子的不断增加，使深循环水水质偏离大气降水水质，当深循环水流补给黑山头组地下水之后则形成了HCO3-Ca型和HCO3-Ca•Mg•Na型的混合水。由于深循环的高温水沿碎裂带上升的过程中，进一步溶解黑山头组(Pt1h)板岩、硅质岩中的SiO2及硅、板岩内硬石膏、莹石、绿泥石等矿物中的SO42-、F-、Cl-、Na-等离子，这些离子大量进入循环水中，从而形成大营街镇和常里村附近沿中浦贝-大密罗弧形断裂(F1)呈带状分布的矿化地热水。4、地热资源评价4.1地热边界的确定边界划分是由地表推断淹埋区，从已知地质资料推断未知区的原则进行划分，但这只是资料性的推断与探讨，不能作为资源评价的边界条件。据以往地质资料及实地调查、钻孔资料分析地热田的边界以断裂为其边界，范围大致为：西部边界以F3为界；北部可经过郭井延伸至九龙池南西部一带；南部以盆地边缘为界。4.2参数的选择（1）最大降深值(S)为保证大营街镇片区地热资源的可待续开发利用，对热水单井，将弹性储量作为今后的允许开采量，所以单井开采时，动水位以不超过含水层顶界作为单井允许开采量的最大控制水位。（2）渗透系数K根据各单热水井抽水试验结果计算而得，由于开采孔为非完整条件，选用公式K=予以计算，4.3计算方法(1)根据各单孔井抽水试验结果，由于开休孔为非完整井条件，采用降深法和公式法进行计算。计算结果见下表4.3-1机井开采量计算表表4.3-14.4地球化学温标及热储温度推算热泉的化学特征与热储温度有密切的关系，采用SiO2温标进行计算，据大营街镇和常里地热水取样分析，测得SiO2温标值为65.77(PPm)，选用公式：t(℃)=1309/(5.19-lgc)-273.15式中：c为溶解的SiO2含量(PPm)由上式计算得t=115.05(℃)根据以上结果，大营街镇和常里片区1000m深度范围内地热水的最高温度可达到115.05(℃)。4.5水质评价根据大营街镇和常里现收集的热水井水质分析资料：老龄中心热水井，井深478.00m，水温56℃，pH=6.60；龙子苑热水井，井深301.44m，水温62℃，pH=7.36；余海热水井，井深120.10m，水温58℃，pH=6.82；景耀惠热水井，井深316.32m，水温62℃，pH=6.82。水松纸厂热水井，井深1020.1m，水温50℃，pH=6.72。星源厂热水井，井深1445.2m，水温50℃，pH=6.72，对照《城市地下水工程与管理手册》中有关矿水水质分类定名标准，大营街镇片区地热水水质为重碳酸一钠、钙型高热氟硅酸洗浴矿水：pH值在6.60～7.36之间，属中性热矿水；矿水中Fe2O3(三价铁离子)含量在0.9～11.4mg/L之间，大于国家标准(0.3mg/L)。热水井水抽至地面时为无色透明、含大量气泡，肉眼观察，水质似乎很好，水在地表静置一段时间或持续性振动三个小时左右，水就变得微黄、且有褐黄、红色沉淀物出现。该区地热水为高热矿水，为优质的洗浴矿水，宜采取“爆气—除铁工艺”作水质处理后，再作为洗浴用水；同时，该区矿水中含较多的重碳酸、钠离子和过量的硅酸、氟离子、铁离子，适口性差，未经处理不能饮用。5、地热田开发技术经济评价根据现阶段大营街镇片区已开发的热水井勘探资料显示，片区内最深热水井是老龄中心热水井，井深478m，水温56℃，水位28m，位于常里地热井群的北西面；最浅热水井是余海热水井，井深120.10m，水温58℃，水位7.72m，位于常里地热井群东面。大营街镇最深热水井是星源厂热水井，井深1445.2m，水温52℃，水位23.5m；从已开采的地热井技术条件可知，大营街镇和常里地热储热层埋深较浅，水位埋深不大(最深水位28m)，采用一般水文地质勘探技术和抽水设备即可进行开采，开发成本较低，前景较好，但是，由于大营街镇和常里地热水受区域构造控制，呈条带状展布，地热水储量较小，加大地热开发力度时会对现已开采的地热水井产生一定的影响。6、地热开发利用与环境保护大营街镇和常里地热水为构造热水，地热水沿隐伏断裂在本区呈带状分布，地热开采在区域上有一定的局限性，只能在地热异常区的边缘及内部进行开采。大营街镇现有水松纸厂热水井、星源厂热水井两口，开发影响范围以该两机井一带为中心，向南、向北各1.6km，向东0.8km，向西1.3km，该范围内应控制凿孔开发，防止造成地热资源失衡，影响已开采的热水井。目前，常里片区的热水机井过于集中，在使用过程中极易产生井群互相干扰而影响热水出水量，建议现有热水机井应错时、定量、定时开采，避免因过于集中时段开采而引发局部地面沉降和由于水位下降引起地热水对浅层地下水的污染。开采过程中应采取措施防止破坏地热资源的“水—温度—化学成分”三者的动态平衡，确保常里村的地热水可持续开发利用。大营镇和常里村地热水开采应做好补给区(马吐龙一带)的环境保护，严禁在这一带开山采石，堆放各种生活、建筑垃圾，兴建对环境有污染的工矿企业。大营街镇和常里村应做好各种生活污水的排放，以免污水通过降水淋滤下渗引起地下热水污染。7结论与建议依据收集的热水井抽水试验成果，采用降深法和公式法对大营街镇和常里地热水资源进行储量计算，采用计算参数多为实测，成果较为可靠。现阶段对已开采的地热水井所进行的资源分配基本合理。总体上，大营街镇片区地热水资源动态储量可满足现状开采，但常里片区开采的井孔过于集中，进一步的开发工作应以均匀分散为宜，有控制性地开发利用。参考文献[1]徐世光，吴钧，云南省玉溪盆地水文地质、工程地质、环境地质普查报告(1990-1993)[R]昆明：云南省地质矿产局滇东工程勘察公司，1993。[2]王明珠，等，大营街镇片区地热水开采户提供的地热水井勘查报告(1999)[R]昆明：云南地质工程勘察院，1999。[3]穆勇，等，玉溪市大营街常里地区地质构造[M]玉溪：云南省地质矿产局820地质队，1999。