魯東構(gòu)造型地?zé)崽锘毓噙^程中壓力對回灌量的影響研究
——以威海市寶泉湯為例

張春志，李朋，張秋鋒

(青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島　266071)

魯東構(gòu)造型地?zé)崽锘毓噙^程中壓力對回灌量的影響研究
——以威海市寶泉湯為例

張春志，李朋，張秋鋒

(青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島266071)

魯東出露有多處溫泉，且開發(fā)歷史較久，均為典型的構(gòu)造裂隙型地?zé)崽铩＝陙黼S著開采規(guī)模的日益增加，熱儲壓力不斷降低，溫泉已不自涌，水位、水溫逐漸降低，為實現(xiàn)其可持續(xù)利用，對其進(jìn)行回灌勢在必行，為此進(jìn)行了回灌試驗，在回灌試驗中壓力對回灌量的變化有較大的影響，該文詳細(xì)的論述了其影響的程度及變化，得出了基本的結(jié)論。

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引文格式：張春志，李朋，張秋鋒.魯東構(gòu)造型地?zé)崽锘毓噙^程中壓力對回灌量的影響研究——以威海市寶泉湯為例[J].山東國土資源，2015,31(2)：16-18.ZHANG Chunzhi, LI Peng, ZHANG Qiufeng. Study on Recharge Effect of Pressure to Recirculation Volume in Recharge Process of Tectonic Geothermal Field in Ludong Area——Setting Baoquan Spring in Weihai City as an Example[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(2):16-18.

威海市位于山東省膠東半島東北端，素有“海上花園”之美稱，是國家級衛(wèi)生城市和聯(lián)合國認(rèn)定的全球人居環(huán)境最佳范例城市之一。威海市溫泉開發(fā)歷史悠久，據(jù)傳戰(zhàn)國時期就開始利用，至今溫泉洗浴、保健已融入到當(dāng)?shù)厝说娜粘Ｉ钪校蔀橐环N生活習(xí)慣和文化傳統(tǒng)。位于威海市區(qū)中心地段寶泉路一帶的寶泉湯，經(jīng)多年來的臨床實踐證明，其在治療人體運(yùn)動系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚病等方面都有著顯著的療效，尤其對神經(jīng)、消化、骨骼、心血管系統(tǒng)疾病以及皮膚病和慢性炎癥，療效特別明顯，被譽(yù)為“百病之藥”，但由于開采規(guī)模的日益增加，溫泉已不自涌，水位逐漸降低，可持續(xù)利用的研究已迫在眉睫，對其進(jìn)行合理回灌應(yīng)是有效方法之一。

1　寶泉湯概況

寶泉湯出露的地層為第四紀(jì)松散巖層，第四紀(jì)下伏基巖為新元古代晉寧期榮成超單元威海亞超單元御駕山單元的片麻狀細(xì)粒含磁鐵二長花崗巖和威海單元條帶狀細(xì)粒黑云二長花崗巖。

在寶泉湯的附近主要有3條構(gòu)造通過，分別為神道口斷裂、城南河斷裂和1條NE向斷裂。NW向的神道口斷裂為張性斷裂，但局部呈壓扭性的特點，位于奈古山頂北側(cè)，向東通過市區(qū)至城南河口延伸至海中，向西經(jīng)神道口村向北西延伸，長6200m，影響帶寬度40～50m不等，走向310°，傾角65°～70°，傾向40°，斷裂面呈波狀彎曲、擦痕發(fā)育，該斷裂為至今仍在活動的深大斷裂；近EW向城南河斷裂，位于城南河河床部位，兩端均延伸海中，物探、衛(wèi)片解譯及鉆孔揭露都證實了它的存在；NE向斷裂為壓扭性，走向20°～40°，延伸較遠(yuǎn)，對地形、水系起一定的控制作用。據(jù)地震部門資料NW向斷裂處于長期活動狀態(tài)，為主要的發(fā)震斷裂(圖1)。

寶泉湯地?zé)崽镅豊W向神道口斷裂展布從縱向上看地下熱水主要富集于200m深度以內(nèi)的熱儲層內(nèi)，水溫60～74℃，水化學(xué)類型Cl-Na·Ca，礦化度16.677g/L。寶泉湯的補(bǔ)給來源主要是大氣降水，目前的排泄以人工開采為主，地下水水位的變化主要受這兩方面的影響。

圖1　威海市寶泉湯地質(zhì)略圖

2　回灌條件及過程概述

2.1回灌條件

寶泉湯的開發(fā)利用程度相對較高，全年都在利用，使其禁采進(jìn)行回灌不現(xiàn)實，因此只能在現(xiàn)狀開采條件下進(jìn)行試驗，但為盡量減小影響，選擇在當(dāng)?shù)貧鉁剌^高、溫泉用水量相對較少的8月份進(jìn)行試驗。

為使試驗的內(nèi)容更加全面，應(yīng)同時兼顧用常溫地下水回灌時的影響，結(jié)合實地的調(diào)查情況，選擇在原寶泉湯出露地點附近的寶泉路上一賓館南院進(jìn)行，院內(nèi)有2眼地?zé)峋?其中一眼暫且不用，可作為回灌井，另1眼可作為開采條件下的觀測井)和1眼常溫地下水水井，3眼井的相對位置見圖2。3眼井的基本情況是：常溫地下水觀測井15m，未打穿第四紀(jì)松散層；回灌井原井深120m，現(xiàn)井深95m，未使用；地?zé)崴^測井，原井深115m,現(xiàn)井深約61m，為當(dāng)時的生產(chǎn)用井。

2.2回灌過程

選用地?zé)嵛菜统氐叵滤?種水源進(jìn)行回灌。首先進(jìn)行各井的測溫和試灌，然后依次進(jìn)行地?zé)嵛菜毓唷⒊氐叵滤毓唷⒓訅旱牡責(zé)嵛菜毓嗪图訅旱某氐叵滤毓?圖3)，并按時進(jìn)行取樣和測溫。

各階段回灌時長：地?zé)嵛菜?51℃)回灌常壓定水頭(不密封，水位至井口)：1810min。回灌常壓定水頭(不密封，水位至井口)：3520min。地?zé)嵛菜?51℃)加壓回灌(0.18,0.10,0.05MPa3個壓力)：3410min；常溫地下水(16℃)加壓回灌(0.18，0.10，0.05MPa3個壓力)：2170min。

圖2　寶泉湯地?zé)崽锘毓嘣囼灨骶鄬ξ恢檬疽鈭D

圖3　回灌裝置示意圖

3　試驗數(shù)據(jù)分析

3.1壓力對單位回灌量的影響

(1)無論用地?zé)嵛菜毓噙€是用常溫地下水回灌，單位時間回灌量隨壓力的增大都呈二次曲線變化，在一定的壓力范圍內(nèi)，單位回灌量隨壓力的加大逐漸增加，在達(dá)到最大值后隨壓力的增大而減小(圖4、圖5)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)所達(dá)到的單位時間回灌量與壓力的關(guān)系式，可以推算出各自的單位時間最大回灌量和相應(yīng)的壓力(表1)。

圖4　地?zé)崴畣挝粫r間回灌量在不同壓力下的變化曲線

圖5　常溫地下水單位時間回灌在不同壓力下的變化曲線

回灌水單位時間最大回灌量(m3/h)對應(yīng)壓力(MPa)地?zé)嵛菜?.5440.203常溫地下水5.5050.155

(2)除在0.05MPa左右壓力的條件外，地?zé)嵛菜膯挝粫r間回灌量一般情況下要比常溫地下水的單位回灌量略大，說明地?zé)嵛菜瘸厮谆毓?圖6)。

圖6　不同回灌水單位回灌量不同壓力條件下的對比

(3)根據(jù)回灌前的抽水試驗，回灌井目前的涌水量大約為7m3/h，由此來看，在加壓條件下，用“同質(zhì)”的地?zé)嵛菜淖畲蠡毓嗔靠山咏溆克浚谩爱愘|(zhì)”的常溫地下水的最大回灌量則差別較大。

3.2壓力對單位回灌量隨時間變化的影響

(1)在無壓力條件下，單位時間回灌量基本無變化。

(2)無論用地?zé)嵛菜毓噙€是用常溫地下水回灌，在有壓力的條件下單位時間回灌量隨時間的變化規(guī)律是先略微下降轉(zhuǎn)再略有升高的趨勢，但回灌量的波動常溫地下水要明顯大于地?zé)嵛菜?/p>

(3)整體而言，單位時間回灌量隨時間呈下降趨勢，且隨壓力的增加下降趨勢漸弱。見圖7、圖8。

圖7　地?zé)崴畣挝粫r間回灌量在不同壓力下隨時間的變化

圖8　常溫地下水單位時間回灌量在不同壓力下隨時間的變化

4　結(jié)論

(1)在一定壓力范圍內(nèi)，壓力越大對回灌量有促進(jìn)作用，但到一定程度后作用則相反，因此構(gòu)造型地?zé)崽镞M(jìn)行回灌時要確定好其最佳的回灌壓力。

(2)用地?zé)嵛菜毓鄷r，單位時間的最大回灌量可接近于地?zé)峋某鏊俊?/p>

(3)無論用地?zé)嵛菜毓噙€是用常溫地下水回灌，在有壓力的條件下單位時間回灌量隨時間的延續(xù)均有波動，且波動幅度常溫地下水要明顯大于地?zé)嵛菜@應(yīng)該與地?zé)嵛菜统氐叵滤噍^于地?zé)崴畞碚f其水質(zhì)更接近相關(guān)。

(4)整體而言，單位時間回灌量隨時間呈下降趨勢，且隨壓力的增加下降趨勢漸弱。

[1]趙季初.魯北砂巖熱儲地?zé)嵛菜毓嘣囼炑芯縖J].山東國土資源，2013，29(9)：23-29.

[2]張振國.關(guān)于威海市溫泉資源開發(fā)利用的思考[J].山東國土資源，2006，22(10)：28-30.

[3]王興.地下熱水生產(chǎn)井與回灌井間距及其影響因素[J].地下水，2005，(4)：116-120.

[4]何滿潮，劉斌，姚磊華，徐能雄.地?zé)崴畬毓酀B流場理論研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,(5)：245-248.

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Study on Recharge Effect of Pressure to Recirculation Volume in Recharge Process of Tectonic Geothermal Field in Ludong Area——Setting Baoquan Spring in Weihai City as an Example

ZHANG Chunzhi, LI Peng, ZHANG Qiufeng

(Qingdao Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Qingdao 266071, China)

A number of hot springs exposed in Ludong area with long development history. They are typical tectonic fissure type geothermal field. In recent years, accompanying with increased mining scale, thermal reservoir pressure has decreased continuouly. Hot springs can not spew any longer, and water level and water temperature decreased gradually. It is very necessary to carry out recharge in order to realize sustainable utilization. In this recharge test, pressure has large influence to recharge volumes. In this paper, the level and change of its influence have been discussed in detail , and gained the basic conclusion.

Tectonic geothermal field; reinjection test; recharge pressure; Baoquan srping in Weihai city

2014-02-21；

2014-05-05；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

張春志(1975—)，男，河南輝縣人，高級工程師，主要從事水文環(huán)境地質(zhì)勘查研究工作；E-mail：zhangchunzhi007@163.com

P314

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