聊城城區(qū)地?zé)崴Y源及開(kāi)采

張茂云 ，許慶濤 ，楊 磊

（1.聊城市水利開(kāi)發(fā)投資公司，山東 聊城 252000；2.聊城市水利工程總公司，山東 聊城 252000；3.聊城市水利局，山東 聊城 252000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

聊城地處魯西黃河沖積平原，為著名的江北水城，低溫地?zé)崴Y源比較豐富且在城區(qū)普遍分布，溫度一般在45℃～67℃。

該區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造上屬華北地臺(tái)的一部分，通過(guò)城區(qū)東部的南西-北東方向的聊城-蘭考大斷裂，將該區(qū)切割成東西2大部分。斷裂以西屬遼冀臺(tái)向斜，斷裂以東為魯西臺(tái)背斜。聊城城區(qū)處于莘縣凹陷（V4）與陽(yáng)谷凸起的結(jié)合部。聊考斷裂帶在聊城城區(qū)段寬度較大，最寬處可達(dá)6.3 km，落差大于2 500 m。因此這條形成于中生代的斷裂帶，控制了聊城地區(qū)第三系沉積物和構(gòu)造的形成發(fā)展。根據(jù)上世紀(jì)70年代石油地質(zhì)鉆探和近年城區(qū)水文地質(zhì)鉆探資料顯示：斷裂帶兩側(cè)地層差距較大。斷裂帶以西，新生代地層發(fā)育較齊全，自下第三系至第四系地層均有發(fā)育，厚度可達(dá)數(shù)千米。而聊考斷裂帶以東，則新生代地層厚度不足千米，缺失下第三系地層。區(qū)內(nèi)與地?zé)崴嘘P(guān)的地層自上而下為：第四系（Q）；上第三系明化鎮(zhèn)組(N1-2m)；上第三系館陶組(N1-2g)；第三系東營(yíng)組（E3d）、沙河街組(E2-3s)；石炭系（C） 二疊系（P）；寒武-奧陶系（O）。

2 區(qū)域熱儲(chǔ)、熱源及補(bǔ)給源概況

目前，聊城城區(qū)主要開(kāi)采的熱儲(chǔ)層2個(gè)：一個(gè)為聊考斷裂帶以東的寒武-奧陶系熱儲(chǔ)，含水層主要為巖溶裂隙灰?guī)r和豹皮狀灰?guī)r；另一個(gè)為斷裂帶以西的上第三系館陶組熱儲(chǔ)，含水層為巖類(lèi)裂隙-孔隙型熱儲(chǔ)。下第三系的東營(yíng)組熱儲(chǔ)由于埋深較大，在該區(qū)只得到部分利用。其下伏的沙河街組熱儲(chǔ)尚未得到開(kāi)采利用。這兩個(gè)熱儲(chǔ)溫度高、涌水量大，為未來(lái)地?zé)崴拈_(kāi)采方向。以上熱儲(chǔ)層均以熱導(dǎo)率低的第四系和上第三系明化鎮(zhèn)組為蓋層，該蓋層主要由黏性土、砂性土、砂土和泥巖、砂巖互層組成，具有較好的隔水和保溫作用。

該區(qū)地?zé)犷?lèi)型為層控型，區(qū)內(nèi)中部的聊考大斷裂，以及東部的茌平斷裂和西部的堂邑?cái)嗔眩瑸榈厍騼?nèi)部熱流向上傳導(dǎo)提供了良好通道。聊考斷裂活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)而且現(xiàn)代仍在活動(dòng)，該斷層的摩擦熱亦為本區(qū)補(bǔ)給熱源之一。

本區(qū)地?zé)崴嬖?個(gè)補(bǔ)給源，聊考斷裂帶以東的奧陶系巖溶裂隙水主要補(bǔ)給源在平陰和魯中山區(qū)，該區(qū)接受大氣降水后向西北方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)長(zhǎng)距離的深徑流循環(huán)，為本區(qū)提供水源。斷裂帶以西的館陶組巖裂隙孔隙水補(bǔ)給源主要來(lái)自西部太行山區(qū)的大氣降水，經(jīng)緩慢徑流和溶濾作用，并與沉積水混合、對(duì)流后儲(chǔ)存在裂隙孔隙含水層中。根據(jù)該區(qū)地?zé)崴凰胤治鼋Y(jié)果，氚的含量在6.15～6.64T.U，可推測(cè)出該區(qū)地?zé)崴鶠樾陆娜虢c與古水的混合水，40年前古水占優(yōu)勢(shì)，新近入滲水補(bǔ)給量較小。

3 地?zé)崴Y源特征

3.1 地溫場(chǎng)特征

根據(jù)第四系淺井井中測(cè)溫資料，區(qū)內(nèi)恒溫層埋深約為20m，恒溫層溫度為13.6℃。根據(jù)聊城有關(guān)地?zé)峋臏y(cè)溫資料，在聊考斷裂帶東側(cè)的古潛山附近，上覆蓋層的地溫梯度變化幅度一般在5.0～7.9℃/100m，而其下奧陶系熱儲(chǔ)段的地溫梯度值相對(duì)較小，在0.82℃/100m。而寒武系層段內(nèi)，地溫梯度值為2.56℃/100m。在斷裂帶以西，蓋層地溫梯度相對(duì)較小，一般在3～3.5℃/100m，館陶組熱儲(chǔ)層平均地溫梯度為1.9～3.5℃/100m，愈靠近聊考斷裂帶地層地溫梯度愈大。在水平方向上表現(xiàn)為，陽(yáng)谷凸起內(nèi)的地溫梯度大于臨清凹陷區(qū)的地溫梯度。

3.2 熱儲(chǔ)含水層特征

根據(jù)已有鉆探及物探資料，本區(qū)館陶組熱儲(chǔ)層含水層巖性以中細(xì)、中粗砂巖、礫狀粗砂巖為主，可開(kāi)采利用的層數(shù)一般在14層左右，累計(jì)厚度平均在95 m，滲透系數(shù)一般為0.25～0.38 m/d，孔隙度在15%～35%之間。地?zé)崴疁囟葹?5℃～55℃，單井涌水量40～60 m3/h。本區(qū)奧陶系熱儲(chǔ)含水層以上部結(jié)晶次生的古溶蝕發(fā)育帶為主，巖性主要為灰?guī)r及白云巖，滲透系數(shù)一般為2.3～5.2 m/d，裂隙巖溶率為8%～15%，總厚度約100 m，地?zé)崴疁囟葹?5℃～67℃。目前東營(yíng)組熱儲(chǔ)僅得到部分開(kāi)采利用，水文地質(zhì)參數(shù)尚待通過(guò)試驗(yàn)獲取，但水溫可達(dá)到55℃～65℃。

根據(jù)不同位置地?zé)崴乃|(zhì)檢測(cè)結(jié)果，區(qū)域內(nèi)地?zé)崴|(zhì)變化較大。首先表現(xiàn)為不同熱儲(chǔ)層的水質(zhì)變化較大，東營(yíng)組熱儲(chǔ)層水礦化度最高，一般在5 035～10 120 mg/L，為咸水或鹽水，水化學(xué)類(lèi)型隨礦化度的升高由Cl·SO4-Na型過(guò)渡為Cl-Na型水。館陶組熱儲(chǔ)水的礦化度一般在3 970～9 854 mg/L，水化學(xué)類(lèi)型亦隨礦化度的升高由Cl·SO4-Na型過(guò)渡為Cl-Na型水，為咸水。奧陶系灰?guī)r熱儲(chǔ)的地?zé)崴牡V化度變化不大且相對(duì)較低，一般在5 250～5 330 m/L，水化學(xué)類(lèi)型為 Cl·SO4-Na·Ca 型水。

本區(qū)不同熱儲(chǔ)層地?zé)崴膒H值一般在7.0～7.7，一般為極硬水。地?zé)崴兴⒘吭剌^豐富，一般含有偏硅酸、鍶、碘、氟、偏硼酸等有益元素。其中鍶元素的含量均達(dá)到了命名礦水濃度；普遍開(kāi)采的館陶組熱儲(chǔ)層地?zé)崴衅杷崤c碘的含量達(dá)到了礦水濃度，具有較高的醫(yī)療價(jià)值；奧陶系熱儲(chǔ)層地?zé)崴衅鹚岬暮窟_(dá)到礦水濃度；該區(qū)地?zé)崴械姆睾烤_(dá)到了醫(yī)療價(jià)值濃度。經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)該區(qū)地?zé)崴睦曛笖?shù)，LI一般在11.2～90.5，均為不結(jié)垢，但對(duì)金屬和混凝土具有強(qiáng)腐蝕性的地?zé)崴?/p>

3.3 地?zé)崴砷_(kāi)采量估算

該區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，既存在巖溶裂隙水，又存在巖裂隙孔隙水，且邊界條件比較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)又存在多條相對(duì)阻水的次級(jí)斷裂帶，含水層厚度變化也比較大，因此采用單一的水文地質(zhì)模型不可能對(duì)該區(qū)的可采量做出準(zhǔn)確的估算。但其地?zé)崴巧顚映袎核?，開(kāi)采時(shí)符合承壓水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是肯定

的。本文根據(jù)該區(qū)多眼不同地質(zhì)條件地?zé)峋某樗囼?yàn)資料，利用泰斯公式為基礎(chǔ)，建立了多個(gè)邊界條件下的多個(gè)供水水文地質(zhì)模型，估算出在聊考斷裂帶以東奧陶系熱儲(chǔ)的可開(kāi)采量為1.17×105m3/d，斷裂帶西側(cè)館陶組和東營(yíng)組上半部熱儲(chǔ)的可開(kāi)采量1.26×104m3/d。

4 地?zé)崴_(kāi)采現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

隨著聊城城市建設(shè)的不斷發(fā)展，地?zé)崴拈_(kāi)采量呈加速上升趨勢(shì)。目前城區(qū)范圍內(nèi)，聊考斷裂帶以西共有地?zé)峋s14眼，以西有2眼（聊古1號(hào)井目前主要用于觀測(cè)，未統(tǒng)計(jì)），成井深度一般在1 290～2 400 m，主要是用于采暖，僅少部分用于洗浴。通過(guò)這幾年發(fā)展，地?zé)崴拈_(kāi)采亦暴露一些問(wèn)題：1）地?zé)峋季植缓侠?，缺少統(tǒng)一規(guī)劃管理，現(xiàn)在地?zé)崴_(kāi)采單位主要是住宅小區(qū)和酒店賓館，井位主要是根據(jù)地理位置設(shè)計(jì)，對(duì)周邊地?zé)峋嗷ビ绊懣紤]較少，從而導(dǎo)致地?zé)峋鏊繙p少，降深增大，開(kāi)采費(fèi)用高；2）取水層段較集中，目前城區(qū)地?zé)峋饕_(kāi)采館陶組熱儲(chǔ)，導(dǎo)致該層水位下降較快；3）地?zé)峋苯油馀?，?duì)地表環(huán)境造成一定污染，目前該區(qū)地?zé)崴催M(jìn)行回灌或處理外排，由于該區(qū)地?zé)崴V化度高，不僅造成了地?zé)崴Y源的浪費(fèi)，而且污染了淡水資源和土壤，有的還造成了熱污染；4）對(duì)地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用的層次較低，目前城區(qū)地?zé)崴饕怯脕?lái)采暖，但對(duì)強(qiáng)腐蝕性的低溫地?zé)崴畞?lái)說(shuō)，其利用成本比較高。

5 幾點(diǎn)建議

針對(duì)以上問(wèn)題，結(jié)合該區(qū)的實(shí)際情況，特提出以下建議：1）針對(duì)該區(qū)的地質(zhì)條件，對(duì)地?zé)崴奈恢眠M(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局；2）根據(jù)不同用途，實(shí)行分層、分段、分區(qū)合理開(kāi)采，可避免地?zé)峋奸_(kāi)采同一段熱儲(chǔ)層，導(dǎo)致出水量減少；3）加強(qiáng)對(duì)地?zé)崴欧诺墓芾恚e極探索推進(jìn)人工回灌試驗(yàn)、試點(diǎn)工作，實(shí)行地?zé)崴Y源的可持續(xù)利用；4）提高地?zé)崴睦盟?，進(jìn)一步挖掘其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，該區(qū)地?zé)崴⒘吭刎S富，無(wú)有害元素超標(biāo)，并有多種元素達(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度，可開(kāi)展高檔的洗浴、療養(yǎng)等服務(wù)業(yè)，對(duì)供暖廢水可開(kāi)展冬季養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)地?zé)崴木C合利用；5）學(xué)習(xí)北京等先進(jìn)省市的辦法，把地?zé)崴_(kāi)采量納入到地下水資源的監(jiān)管規(guī)劃范圍。地?zé)崴粌H是礦產(chǎn)資源，更是水資源，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理，禁止混采、超采和污染淺層飲用水，有利于整個(gè)地下水環(huán)境體系得到有效保護(hù)。