關中地區(qū)地熱水類型及利用現(xiàn)狀研究

劉戰(zhàn)軍

（陜西水利水電工程集團有限公司 陜西 渭南 714000）

1 引言

關中地區(qū)蘊藏著豐富的地熱資源，是我國最早利用地熱資源的地區(qū)之一。位于秦嶺北麓的華清池溫泉、藍田湯峪溫泉等長期以來被用于沐浴療養(yǎng)，現(xiàn)在是著名的旅游和療養(yǎng)勝地。盡管人們在關中地區(qū)利用地熱水的歷史悠久，但人工開采地下熱水主要始于20世紀70年代，關中地區(qū)主要集中在西安、咸陽等城市及其郊區(qū)和個別旅游、休閑地區(qū)，一般用于洗浴，有少量用于取暖、種植和養(yǎng)殖業(yè)，截至目前，對地熱的開發(fā)利用大都僅限于直接汲取地下熱水、熱能利用后將尾水外排的初級階段，極少回灌重復利用。

根據(jù)建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的需要，地熱資源作為一種綠色環(huán)保的能源，將在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮重要的作用。因此，開展關中地區(qū)地熱水類型及利用現(xiàn)狀研究工作，對于合理利用地熱資源和保護環(huán)境具有重要的實際意義。

2 地熱水類型

關中地區(qū)的地熱水按熱儲層類型可劃分為三類：太古界、元古界變質巖、結晶巖型；第三系碎屑巖類裂隙孔隙型；第四系松散巖層孔隙型。

2.1 太古界、元古界變質巖、結晶巖型

這一類型的地熱水資源主要分布于秦嶺和驪山北麓深大斷裂構造帶與關中斷陷盆地交接部位，熱水賦存于基巖裂隙中，補給條件好，循環(huán)深度大，熱水溫度高，且多以溫泉形式出露，水溫42℃～60℃，流量40 m3/h～80m3/h。熱水井水溫 50℃～57℃，出水量20 m3/h～42 m3/h。水化學類型SO4—Na或SO4Cl—Na型，礦化度小于1g/l。已開采點有臨潼華清池、藍田湯峪等。

2.2 第三系碎屑巖類裂隙孔隙型

此類型的地熱水資源分布于秦嶺以北關中地區(qū)廣大地區(qū)，大致范圍西至岐山斷裂、東至固市凹陷。主要熱儲層深度1000m～3000m，從南到北厚度變大，由西至東由淺變深。主要是一套砂巖、砂礫巖夾泥巖、砂質泥巖地層。上部壩河組、藍田組富水性較好，水溫較低；中部冷水溝組、寇家村組富水性次之，溫度較高；下部紅河組、白鹿原組、泔河組富水性差，溫度更高。由于新構造基底隆起影響，水熱供補來源和循環(huán)途徑不同，熱儲層透水性和導熱性差異，各地段熱水的水頭和溫度不一樣。據(jù)地礦部門估算，僅西安地區(qū)可以利用的地熱水資源量就有5×108m3左右，水頭高幾米至二十幾米，井口水溫多數(shù)50℃～90℃，最高已達104℃，屬中溫地熱水資源。單井出水量30 m3/h～223m3/h。礦化度 1.1g/l～5.0g/l，少數(shù)高達7g/l。水化學類型復雜，主要有ClSO4-Na、SO4Cl—Na、SO4—Na及 SO4HCO3—Na型水。地熱水中有1項～5項指標達到醫(yī)療熱礦水命名標準，主要為氟水、碘水、硼水、硅水、砷水和氡水。第三系砂頁巖互層裂隙地熱水，熱儲層埋藏深，上部蓋層厚度大，水源補給困難，循環(huán)交替緩慢，消耗后很難補充和恢復，所以必須嚴格控制開采。

2.3 第四系松散巖層孔隙型

這一類型的地熱水資源主要賦存于下更新統(tǒng)三門組砂層中。目前主要開采區(qū)位于長安區(qū)東大鄉(xiāng)附近，開采深度一般在190m～500m之間，抽降10m～30m，出水量為50m3/h～100m3/h。井口水溫40℃～50℃，個別高達90℃，屬中低溫地熱水資源。礦化度小于 0.6g/l。水化學類型為 SO4—Na、SO4HCO3—Na和HCO3—Na型水，是具醫(yī)療價值的氟水和硅水。

3 利用現(xiàn)狀

3.1 地熱水井的分布

截至2007年年初，關中地區(qū)內各類地熱水井已達293眼，地熱水井主要集中在地熱地質條件較好，經(jīng)濟比較發(fā)達的西安市、咸陽市及其周邊地帶，其次分布在旅游資源較好、有溫泉出露的秦嶺山前地帶，如臨潼驪山、眉縣西湯峪、長安區(qū)東大、藍田東湯峪及渭南市區(qū)等。據(jù)2003年3月統(tǒng)計，關中地區(qū)已有各類地熱井186眼，2002年地熱水年開采量約500萬m3。其中：西安市139眼井，年開采量約300萬m3；咸陽市21眼井，年開采量約100萬m3；寶雞市10眼井，年開采量約48萬m3；渭南市16眼井，年開采量約85萬m3。

3.2 開采特征

關中地區(qū)地熱井的開采深度跨度較大，淺井在300m左右，深井已達4000m。較淺地熱井主要分布在關中地區(qū)南北邊緣地帶，即秦嶺山前及蒲城凸起和咸禮斷階的北部，井深一般小于1000m，極少數(shù)井深在1000m～1500m之間。開采熱儲主要為碳酸鹽巖巖溶熱儲和基巖裂隙孔隙熱儲。在西安及周邊地區(qū)，20世紀90年代初期施工井深大多1200m～2000m，中后期及近幾年施工地熱井深度普遍大于2000m，開采熱儲主要為第三系張家坡組和藍田灞河組孔隙裂隙熱儲層段，已有十余眼地熱井井深超過3000m，最深達4000m，深部開采熱儲以第三系高陵群熱儲層段和白鹿塬熱儲層段為主。

3.3 利用情況

地熱水井集中的西安、咸陽地區(qū)及秦嶺山前地帶，地熱水開采量較大，主要用于洗浴、取暖。另外，西安市郊區(qū)的部分地熱井用于喜溫魚養(yǎng)殖和花卉種植，寶雞市溫水溝的泉水用于養(yǎng)魚。一些地區(qū)由于開采量大，已出現(xiàn)水位下降、泉水斷流現(xiàn)象。沿北山山前分布有少部分地熱井，地熱水多用來飲用，資源利用程度較低。

4 存在問題

近年來，關中地區(qū)掀起了開采深層地熱水的高潮,熱水井每年以5～10眼的速率增加。地熱水一般為承壓水，多項研究標明，過量開采地熱水會帶來地面沉降、地裂縫等一系列地址問題，嚴重的甚至可以誘發(fā)地震。

關中地區(qū)地熱水開采層在100m～300m之間，特別是104m～187m之間。該層位屬第四系，是黏土層與砂、砂礫層組成的不等厚互層結構。過量開采承壓水,致使承壓水位大幅度下降,含水砂層及黏土層中的孔隙水被擠出，孔隙壓力減小，一部分原來由孔隙水承擔的上覆荷載就轉移到砂或黏土顆粒骨架上,有效應力增大,砂層及黏土層就會被壓實。不同于含水砂層的變形特征，黏土層的釋水壓密形變是不可逆轉的，它可以導致永久性的地面沉降。

5 結語

關中地區(qū)眾多的企事業(yè)單位對地熱資源的開發(fā)利用有著廣泛的積極性和極高的市場需求，如寶雞、咸陽、西安、渭南、華陰、潼關等主要城市和華山、兵馬俑、臨潼驪山、南五臺、藍田湯峪、太乙宮、樓觀臺、法門寺、周公廟等主要旅游景點，都有開發(fā)利用地熱資源的熱情。隨著地熱資源開發(fā)利用程度的逐步增強，其引起的生態(tài)環(huán)境地質問題可能會凸現(xiàn)出來。因此，合理開發(fā)利用地熱水資源必須科學規(guī)劃，嚴格管理，有序開采。陜西水利