濰坊市地熱資源評價與開發利用

呂春海 李慶朝

(聊城大學 環境與規劃學院，山東 聊城252059)

濰坊市地熱資源評價與開發利用

呂春海 李慶朝

(聊城大學 環境與規劃學院，山東 聊城252059)

濰坊市地熱資源豐富、開采條件便利。近年來，該市出現了一些規模化的地熱關聯企業和溫泉洗浴品牌，對于綜合利用資源，改善環境，建設可持續發展社會做出了重要貢獻。在論述濰坊市區域地質條件的基礎上,對地熱資源進行了評價,并對該市地熱資源開發利用的方向提出了建議，同時提出了地熱資源的保護措施。

地熱資源；評價與開發利用；山東濰坊

濰坊市位于山東半島咽喉，地理位置十分重要。北瀕渤海，南靠沂山，東連青島、煙臺，西接東營、淄博。面積15859平方公里。濰坊市處北溫帶季風區，背陸面海，氣候屬暖溫帶大陸性季風氣候。冬冷夏熱，四季分明。年平均氣溫12.3℃，年平均降水量在650毫米左右。區內低溫地熱水資源豐富,地熱水資源的勘察與開發利用對于合理利用自然資源,改善投資環境,促進經濟可持續發展,具有重要意義。

1 區域地質條件

1.1 地層

自新生代以來，該區域在喜瑪拉雅山和燕山運動的影響下，一直處于緩慢下降狀態[1]。巨厚的新生代地層沉積形成，且新生代地層發育相對比較齊全，自下第三系至第四系地層均有發育，沉積厚度可達4000m以上。

1.2 地質構造

濰坊市所處構造部位特殊。魯西、魯東型地層均有分布，且發育齊全[2]。沂沭斷裂帶縱貫濰坊市南北，它由四條主干斷裂組成，自東向西為：昌邑—大店斷裂、安丘—莒縣斷裂、沂水—湯頭斷裂、唐吾—葛溝斷裂。呈北北東向延伸，北部較寬，南部收斂。東部為安丘—莒縣地塹、西部是唐吾—馬站地塹、中部為汞丹山地壘。另外，益都、臨朐西部山區屬魯西隆起的東北邊緣，發育有新生代臨朐斷陷盆地。高密、諸城和五蓮東部屬膠萊盆地和膠南隆起的一部分，北部昌濰凹陷是濟陽坳陷的一部分，與渤海灣毗鄰。昌濰凹陷位于沂沭斷裂帶北端的平原地帶，西接濟陽拗陷，北臨萊州灣。區內有一系列軸向近東西的相間排列的凸起和凹陷[3]。該區自中生代開始發育，普遍沉積了一套侏羅—白堊的紅色碎屑巖和火山巖，進入新生代，在喜馬拉雅山運動影響下，出現大幅度的下沉。

2 地熱地質條件

2.1 地溫場特征

地溫場的平面分布與地質構造有著密切關系，地溫高低與基巖面的起伏呈正相關關系[4]，深大斷裂附近的地面溫度是比較高的，溫度梯度變化緩慢。

據第四系地熱井中所獲得的測溫數據，恒溫層埋深為40m，恒溫層溫度為13.6℃。山東科技職業學院浮煙山校區 1#、2#地熱井在1200m處地溫為58.0℃、61.3℃，經計算1200m以淺平均地溫梯度分別為3.11℃/100m、3.72℃/100m、3.86℃/100m。

2.2 熱儲層特征

濰坊市地熱水，按其賦存條件可劃分為以下兩種，一種是新生界賦存于碎屑沉積層的孔隙水。 另一種是砂巖裂隙水及裂隙巖溶水，賦存于碳酸鹽巖中。本區熱儲層根據其水文地質特征的不同，自上而下，主要分為三個熱儲層：上第三系明化鎮組熱儲層、館陶組熱儲層和基巖熱儲層[5]。

①上第三系明化鎮組熱儲層

全區均有分布。頂界埋深855～1381m，底板埋深1322～1625m，沉積厚度161～653m。巖性為暗棕棕紅色泥巖與灰綠色砂巖疊層。

②上第三系館陶組孔隙熱儲層

本區館陶組地層厚度為330～430m，底板埋深1353～1980m，呈西薄東厚、西高東低的分布，巖性為塊狀細砂巖與礫巖夾雜；中部為細礫巖夾紅棕色、灰綠色泥巖；下部為棕褐色、灰綠色細砂巖；底部為灰白色細砂巖。砂巖大部泥質膠結，質地較為疏松，具備良好的儲熱空隙，單井出水量42～91m3／h，井口水溫56"--88℃。水質pH在7.0～8.71之間，呈弱堿性，是本區重要的熱儲層。

③基巖熱儲層

在沂沭斷裂帶兩側均有隔熱較好的蓋層。斷裂帶西側第四系和上第三系明化鎮組館陶組熱儲蓋層，厚度800-1050，巖性為砂巖、泥巖及砂性土等互層，隔熱效果良好，具有較好的熱儲保溫效果。斷裂帶東側地層為二疊系砂巖和上第三系粘土石炭巖，該層厚度650-1560m。上述蓋層導熱率極低，所以斷裂帶兩側蓋層對地熱形成了隔熱且保溫的天然屏障。

3 地熱資源評價

3.1 熱儲模型

本區沂沭斷裂帶以西，館陶組熱儲層最有開發價值，其頂界面埋深為810m～1130m，厚度為310～370m，含水層巖性主要為細砂巖和卵石狀粗砂巖，孔隙和裂隙承壓水，其滲透系數一般為0.26～0.36m/d；地溫梯度與距離沂沭斷裂帶的距離成正比，本熱儲層平均地溫梯度在2.8℃/100m，東南山麓大氣降水以及一定程度的水遷移的滲透是本地區的地熱水的主要補給來源[6]。

3.2 評價方法

3.2.1 基本認識

本區按照分類屬于低溫地熱資源，熱儲形狀為層狀，分布廣，巖性、厚度，規則的改變，簡單的結構條件，熱儲深度大，為較高的壓力水，應用整體的系統理論和泛系統的宏觀和微觀的，局部的，靜態的和動態的關系分析方法。

3.2.2 有效利用資源量計算

計算方式：Qk=ρQCW（tw-t1）

Qk——可有效利用熱資源量

t1——熱水利用后廢棄溫度，根據利用方式不同分別取：

洗浴（38℃）；游泳（31℃）；土壤加熱（26℃）；養殖（17℃）

Q——分別取降深50m、100m對應的3841m3/d、7678m3/d

CW——取4162.9J/kg·℃

ρ——取979.30kg/m3

tw——取53.0℃

計算結果：

當t1=38℃ 則Qk1=2.46×1011J/d，折合標準煤8.40T/d

Qk2=4.93×1011J/d，折合標準煤16.79T/d

當t1=31℃ 則Qk1=3.66×1011J/d，折合標準煤12.71T/d

Qk2=7.32×1011J/d，折合標準煤24.53T/d

當t1=26℃ 則Qk1=4.43×1011J/d，折合標準煤14.97T/d

Qk2=8.86×1011J/d，折合標準煤29.98T/d

當t1=17℃ 則Qk1=5.32×1011J/d，折合標準煤18.01T/d

Qk2=1.07×1012J/d，折合標準煤36.88T/d

4 地熱資源開發利用方向

本區地熱水中含有較多的有用礦物組分，且井口水溫較高，因此可在以下幾方面作為開發利用的方向：

4.1 住宅供暖

針對濰坊市冬季供暖期120天，可采用地熱住宅供暖，與燃煤相比，節約資源，避免了環境污染，應該大力推廣。

4.2 大力發展溫泉旅游，促進醫療保健事業的發展

隨著國內假日經濟的發展，政府應該積極鼓勵發展溫泉事業，可以借鑒日本國在溫泉醫療方面的經驗，大力發展溫泉旅游與醫療保健事業的發展，促進地方經濟發展和人民健康水平提升。

4.3 大力發展高科技生態農業

本市冬暖式蔬菜大棚發展歷史已久，為全國在寒冷的冬季提供了新鮮的蔬菜，為國家菜籃子工程做出了重要貢獻。建立適度規模的現代化地熱溫室，引入溫室大棚，種植高檔蔬菜，可延長坐果期，提升產量，向城鎮居民提供大量綠色無公害產品。地熱資源是清潔能源，也是現代化高效科技農業的發展方向。

4.4 改善投資環境，轉變經濟增長點，大力發展城鎮化。

本市低溫熱水可為城鎮化發展提供重要的支撐和新的經濟增長點，一方面可以發揮地熱采暖的優勢，減少了環境污染，為百姓減少燃煤采暖的開支，同時也改善了環境，有利于招商引資工作開展；在地熱集中的區域可將地熱開發利用的領域進一步擴大到醫療、工業、旅游、農業等生產生活領域，鼓勵和帶動地熱產業鏈的發展，可有利于加快城鎮化的發展。

5 地熱資源保護

地熱資源是在特定的地質、水文地質背景和水文地球化學環境條件下形成的，要維持持續、穩定的開發，不造成環境地質問題，一定要實施嚴格的措施，重視地熱資源的保護。為了確保有計劃，合理開發利用地熱資源，不盲目無序的亂采，造成資源的浪費和環境污染。應遵循以下原則：

5.1 開源節流和保護并舉的原則

控制總開采量，實行嚴格限量的保護性開采。積極使用地熱回灌技術，加強節約地熱水的管理，減少地熱資源量的無謂消耗；建立統一有序的地熱開采動態監測系統，嚴格執行、實時監測。

5.2 堅持地熱資源開發為城鎮化建設服務的原則

結合城鎮化建設的實際需要，做好小城鎮地區的地熱資源探查工作，注意地熱產業鏈的配套，可帶動相關產業的發展。

5.3 保護環境與效能優先的原則

根據用途不同，根據需要分層開采、分層開發。第三系明化鎮和館陶組熱儲層，更要根據經濟發展的不同需求，有針對性的開采不同的熱儲層。堅持走向市場、滿足市場需求，推進地熱資源的探查與開發利用。以有利于環境保護、有利于效率優先的原則，支持又好又快地熱項目的發展，以最少的資源消耗，最大限度地發揮社會效益和經濟效益。

5.4 集中籌劃與科學開發的原則

對全市范圍內地熱資源開發利用要做到統一規劃，科學開發、充分發揮科技是第一生產力的優勢，加大地熱領域的技術創新，做好地熱資源綜合利用、梯級開發，提高地熱資源的利用率。

［1］張碧秀，湯永安.沂沭斷裂帶地殼結構特征[J].中國地震，1988，4（3）：16-22.

［2］晁洪太，于慎愕，李家靈，等.山東半島地區活斷層研究[J].東北地震研究，1999，17（4）：1-8.

［3］王偉.濰坊新生代斷裂活動特征價[J].地震地質，1999，14(2)：165-171.

［4］陳墨香，汪集旸，鄧孝.中國地熱資源—形成特點和潛力估算[M].北京：科學出版杜，1994.

［5］務宗偉.黃河下游沖積扇平原地熱資源開發利用對策及建議[J].地下水,2008，30 (2)：4.

［6］宋方敏，楊小平，何宏林.山東安丘-莒縣斷裂新活動及其定量研究[J].地震地質，2005，27(2)：23-25.

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