漯河市地熱資源開發利用現狀

□張春強（河南省漯河水文水資源勘測局）

漯河市地熱資源開發利用現狀

□張春強（河南省漯河水文水資源勘測局）

為保護我們的生存環境，低碳生活將成為長期奮斗的目標。科學合理、可持續地開發利用地熱水資源，已成為目前城市建設當務之急、不可或缺的內容。因為，目前的境況地表水對我們的社會經濟發展越來越緊缺。

漯河市；地熱資源；開發利用現狀

一、社會與經濟

漯河行政區居中華腹地——豫之中南，華北平原上的淮河流域沙、潁河沖、沉積平原。作為國家二類交通樞紐城市，中原地區重要的鐵路、公路干線和高速公路在其境內縱橫交叉，交通發達通衢十州。澧河、沙河、潁河貫穿東、西，水美土肥毓秀鐘靈，氣候宜人四季分明。漯河市轄臨潁、舞陽兩縣和郾城、源匯、召陵三區及一個省級高新技術產業開發區，東西長77.3 km，南北寬63.7 km，總面積2694 km2；共有51個鄉鎮，1174個行政村，2008年總人口255.6萬，耕地面積17.07萬hm2。漯河市是一座因水而生、由水而起的小城，濱水而立在沙河、澧河交匯處。興于北魏，盛于明清，曾以商賈和水陸運輸發達而知名中原，水、旱碼頭繁榮景象有“江淮百貨萃，此處星辰羅”之譽，“牛行街”、“受降路”更是盛名遠揚。1986年升格為省轄市，2003年劃入中原城市群，2005年完成區劃調整以后，城市框架不斷拉大，功能日臻完善，城鎮化建設和生態環境建設成效顯著。市區綠化覆蓋率46.2%，綠地率37.2%，人均公共綠地面積14.4 m2，高出全省（2005年）平均水平5.6 m2，全市林木覆蓋率24%，高于全省平均水平1.6%。

2007年以來，漯河市未來發展規劃根據城區周圍的地形地貌等自然條件，尊崇自然，綠化環境，構建和諧社會，增加親水空間；沿沙、澧河兩岸全力打造生態宜居的“濱水之都，園林名城”。未來，借中央城鎮規劃改建的東風，居沙、澧河畔秀美風光地利，中原人豐厚的文化底蘊、文字書香，沿兩河四岸將展開一座全國唯一的內陸開放型城市，她像一支奇葩開放在中原這片綠色的大地上，與自然和諧共生，生態宜居，變得越來越美麗。

漯河市是一個以農業為基礎，以食品、造紙、制革、紡織、化工等輕工業為主的新興城市，現狀年市區面積105 km2，其中建成區面積50 km2，人口43.6萬人。自1986年升格為省轄市以來，“八五”期間是全國發展最快的30個城市之一，“九五”、“十五”、“十一五”經濟發展一直保持兩位數增幅，并高于全省、全國平均增長水平。

二、自然地理和水文地質

漯河市地處東經113°27'～114°16'、北緯33°24'～33°59'，屬于北溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候區。區域地貌自西北向東南斜傾，平均坡度1/3050，位于第二、第三級階梯連接的華北平原西南邊界，伏牛山東麓平原及外方山東延的丘陵平原交錯區域。海拔黃海基準平均高程59.50 m，平坦地勢中兼有局部崗地、局部低洼。全區多年平均氣溫14.6℃，極端最高氣溫43℃，最低氣溫-16℃，平均日照時間2162 h，無霜期220 d，受大陸性季風氣候影響，春季干旱風較多，夏季炎熱雨集中，秋季溫和日照長，冬季寒冷雨雪少。全區多年平均降水量773.8 mm，降水量年際變化大，且年內分配不勻，多年平均陸地水面蒸發量1120 mm（E 601型），陸地蒸發量663 mm。

漯河市區地處沙、潁河沖、沉積平原，近表地層屬于新生界第四系地層，第四系地層下沉積著第三系地層，兩地層厚度在1500 m以上，第四系地層在垂直方向上可分為6層。全新統（Q4）：為現代河流沖積及河流沼澤相沉積物，厚度1.5～20 m，局部達25 m，有淡棕黃色粉質砂土、粉質粘土組成，下部為細砂層。上更新統（Q3）：為河相沖積物，厚度30～40 m，由西向東逐漸增厚，多由淺黃、褐黃色黃土狀亞砂土、薄層粘土組成，內夾細砂層，砂層厚5～10 m，分選圓度好。中更新統（Q2）：為沖洪沉積物，厚度約60 m，最厚可達100 m，由棕黃、褐黃、淺黃色粉質粘土、粉質砂土組成，內含中細砂層，巖性密實成塊狀，無層理或微層理，分散鈣核減少，淋濾鈣核增多。下更新統上部（Q12）、下更新統下部（Q11）：為冰水相及冰水湖相沉積物，厚度120～150 m，最厚可達200 m。巖性由黃棕～紅棕為主，夾灰綠銹黃色混粒土、粉質粘土及巨厚層混粒砂層，普遍富含Ca、Fe、Mn結核，砂層分選差內含小礫石，圓度差長石風化，固結作用較強，含水較豐富。新第三系（新近系N）：湖相堆積地層，多為粘土夾砂層，顏色以豬肝色為主，偶見灰綠色、灰白色，硬粘土，成塊狀，砂微膠結，中上部多以中細砂、細砂為主，含有小礫石，富水程度較好。下部細砂為主，富水度較弱，總厚度約1000 m左右，該段地層中水質較好，可以達到生活飲用水標準。老第三系（古近系E）：深湖相沉積物，由粘土巖、砂巖互層，較硬，擊成塊狀；地層顏色多以紫紅為主夾間少量灰白、灰綠色，富水程度較差，局部地段含泥灰巖及石膏層，水質礦化度高硬度大。在地層發育的變化過程中，本區經歷了一系列特別是燕山期構造運動，形成了斷裂和褶皺構造的基底（埋深1500～2000 m）。進入喜山運動后，一直處于長期的沉降運動，堆積了巨厚的沉積物，為地下水的賦存創造了有利的場所。內外應力地質作用，造成了廣闊平原的地貌特征，集中降雨的氣象條件和較多的河流發育直接控制著地下水的運動規律。

三、地質構造

區域位于中朝準地臺華北坳陷南部的周口坳陷內，漯河市區屬于沈丘凹陷的西部邊界，地層、地質構造運動的總趨勢為沉降運動，由于區內沉積巨厚的第三系、第四系松散沉積物，所以基巖地質構造均為隱伏式。從構造體系分析，居于秦嶺東西向構造體系的東南端和新華夏系第二沉積帶之華北坳陷復合部位，主要為近東西向構造帶斜貫本區起著控制作用。因此，漯河市區地熱資源主要依存：通過區域南部的魯山—葉縣—漯河—界首東西向斷裂；通過區域北部的伊川—襄城—孟廟東西向斷裂；通過區域東部的召陵南北向斷裂。新生代初期由于這三條斷裂的繼承性活動，區域南部、北部和東部相對下降，區間及周邊則上升，形成了南部吳城—西平，北部驀嶺—商橋和東部周口斷陷，區間形成平頂山—郾城凸起。東西向斷裂帶：F 1伊川—襄城—孟廟斷裂全長約200 km，斷層走向北西西，傾向北東，為正斷層。切割地層從太古界至古近系頂界，區域內斷距500～550 m。F 2魯山—葉縣—漯河—界首斷裂全長175 km，斷層走向北西，傾向南西，為一壓性正斷層，切割地層從太古界至古近系頂界，區域內斷距250～750 m。南北向斷裂帶：F 3召陵斷裂長度約20 km，斷層走向北北西，傾向北東，為正斷層，切割地層從古生界至古近系頂界，斷距150～350 m。

四、地熱田及熱儲層分析

漯河市地熱田以3條斷裂帶為邊界，劃定包括建成區、規劃區在內面積267 km2，地熱田構造示意圖如下：

圖1 漯河市地熱田構造示意圖

區域熱儲層的空間分布呈以下特征：新近系熱儲層自西而東厚度逐漸增加，以砂質巖為主的正韻律層剖面組合，由下而上分為館陶組和明化鎮組。底板埋深1300～1600 m，區內厚度1200～1400 m，地層由西向東傾斜。溫熱水儲水層館陶組厚度50～75 m，巖性為細砂、粉砂、中砂；明化鎮組儲水層厚度300～500 m，巖性為細砂、粉砂、中砂。古近系熱儲層頂板埋深1300～1600 m，底板埋深1500～2000 m，自下向上分為孔店組、沙河街組、東營組，地層由西向東傾斜，厚度逐漸增加。溫熱水儲水層總厚度50～85 m，巖性為細砂、粉砂。寒武系熱儲層頂板埋深1500～3000 m，區內厚度300～500 m，自下向上分為孔店組、沙河街組、東營組，地層由西向東傾斜，厚度逐漸增大。儲水層總厚度50～85 m，巖性為細砂、粉砂、中砂。石炭系和二疊系為熱阻率很高的石炭系頁巖、鋁頁巖與薄層砂巖互層，富水性差，供熱意義不大。根據河南省地勘局第一水文地質工程隊查勘結果，新近系熱儲層溫熱水屬于空隙、裂隙水，主要分布在230～1600 m，總厚度454～492 m，層數45層左右，水溫25℃～70℃，單層厚度2.5～20.5 m。抽水試驗數據鉆孔單位涌水量1.61～2.28 m3/h.m，砂（巖）層出水率為0.011～0.035 m3/h.m.m，滲透系數為0.78 m/d，導水系數為156 m2/d。水溫25℃～75℃，生產能力較好。古近系熱儲水層總厚度50～85 m，單層厚度0.6～2 m，水溫70℃～90℃。含水介質主要為粉砂巖、細砂巖，生產能力一般。寒武系熱儲層巖性以碳酸鹽巖為主，經歷多次構造運動，巖層產生節理，又經歷了風化剝蝕、淋濾作用，因此巖層儲集空間發育，主要表現為溶隙、溶洞及裂隙，其發育程度不等，富水性不均。構造帶附近裂隙、溶隙發育，富水性較好，水溫70℃～95℃，生產能力較高。區域內的地熱水補給，第四系熱儲層水為潛水主要靠大氣降水補給，受太陽和地熱梯度的影響；新近系熱儲層水為孔隙、裂隙承壓水，根據地形構造依靠側向徑流補給，地核提供熱量來源；古近系熱儲層水成因復雜，與上部熱儲層有許多層阻隔，保溫作用良好是寶貴的地熱資源。

五、漯河市地熱資源量

漯河市地熱田區域面積267 km2，平均深度1200 m，主要為新近系地熱資源量。根據鉆孔抽水試驗資料，水文地質參數的計算用配線法，繪制降深、時間常用對數曲線，將其與W（u）～1/u理論標準曲線擬合，圖上選取任一配合點，獲得需要參數，單井資源開采量計算成果如下：

表1 單井資源開采量計算成果表

區域允許開采量計算。新近系熱儲層埋深大且與淺層水水力聯系微弱，溫熱水補給量主要為側向徑流補給，流向為西北至東南向，熱儲層水力坡度經測定i=0.001406；排泄量為徑流排泄與區域開采量。根據水量均衡原理，地下水允許最大開采量為設計溫熱水最大降深下的儲量之變化量與截取的徑流補給量之和。在計算儲存量變化量時，彈性釋水量不予考慮。漯河市區域允許開采量計算結果如下：

表2 漯河市區域允許開采量計算成果表

用同樣的計算方法對漯河市規劃區74 km2面積進行測算，長年允許地熱開采量為360萬m3/a，9933 m3/d。區域內溫熱水水質不宜做為生活飲用水，作為洗浴、商業用水比較合適。

六、漯河市地熱資源開發利用現狀

區域內目前共有18眼地熱井，最早1997年建成的現在已經報廢。現有井運行情況統計見表3：

表3 區域內現有井運行情況表

現狀年總開采量4650 m3/d，全部正常運行估計開采量＞3950 m3/d。漯河市地熱井運行現狀是1/3井能夠達到設計出水要求正常運行，多于1/3井正常運行但是達不到設計出水要求，少于1/3的井勉強能夠維持運行或已不能運行。原因是出沙或水量不夠影響水泵出流；其實影響出水量的主要原因是井間布局不合理，井群干擾嚴重；再者就是取水層布局不合理，相互干擾，影響出流。像C 3井與C 8井，相距1000 m左右，又在同一水層取水，造成C 8井出水帶沙且達不到設計出水量。C 3與C 5相距500 m，造成C 5井水量太少無法正常使用。還有C 16與C 17相距都不到2000 m，對以后的正常生產無法保證。

七、結論與建議

地熱資源是低碳環保可以持續開發利用的資源。進入21世紀，氣候的變異、環境的惡變要求人類活動更應該科學合理，遵循自然規律適合條件的發展；調整經濟結構，改變發展模式，制定新的方略。隨著我國《可再生能源法》的正式實施，以及《可再生能源中長期發展規劃》，開始低碳生活，節約利用能源，適時適量開采利用地熱資源是滿足、提高我們現實生活的合理舉措。

漯河市地熱水資源可開采量9933 m3/d，只是理論計算值，現在開采量約3950 m3/d，仍有一定的開發空間。但是，要符合可以持續發展的要求，還難以求得期望值。由于區域所在位置處于凹陷邊界，凸起一端，沖積平原地貌，地熱水儲藏量并不富足，徑流補給量也不充分，因此只能合理高效充分利用地熱水資源才能為社會經濟建設提供必要的支撐，亂開亂采必然破壞循環可持續發展的資源環境。以現在規劃區面積74 km2布設，18眼井較為合理，井與井間距≥2000 m，位置區間分層開采，單井開采量＜500 m3/d，保證井群干擾系數＜25%，可以作為必要的參考。建議開采地熱資源應該做到統一規劃，加強管理，分區分片集中供水，避免一院一井，重復投資且不能發揮正常效益。

2011-02-18