陽朔縣月亮山地?zé)崽镔Y源量評(píng)價(jià)

羅 崴，梁禮革，朱明占，康志強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，南寧 530023）

陽朔縣月亮山地?zé)崽镔Y源量評(píng)價(jià)

羅 崴，梁禮革，朱明占，康志強(qiáng)

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，南寧 530023）

通過對(duì)陽朔縣月亮山地?zé)崽锏牡貙訋r性、斷裂構(gòu)造及地?zé)岬刭|(zhì)特征進(jìn)行分析研究，建立了地?zé)岣呕Ｐ?。結(jié)合野外勘查工作成果，利用熱儲(chǔ)法對(duì)地?zé)崽锏責(zé)豳Y源進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)地?zé)峋樗囼?yàn)，用開采強(qiáng)度法對(duì)地?zé)崴砷_采量進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果顯示研究區(qū)地?zé)豳Y源總量為8.28×1013kJ，可利用地?zé)豳Y源量為4.07×1013kJ，地?zé)崴Y源總量為4.63×108m3，地?zé)崴袃?chǔ)存熱量為4.07×1013kJ，地?zé)崽餆崴砷_采資源量為1 590 m3/d。

陽朔縣；月亮山；地?zé)崽铮坏責(zé)豳Y源；熱儲(chǔ)法；開采強(qiáng)度法

1 引言

地?zé)豳Y源是指能夠經(jīng)濟(jì)地被人類所利用的地球內(nèi)部的地?zé)崮?、地?zé)崃黧w及其有用部分[1]。地?zé)崾且环N利用前景廣闊的新型清潔環(huán)保的能源，全球地?zé)醿?chǔ)量1.45×1026J，資源分布廣泛，開發(fā)潛力巨大[2]。我國水熱型地?zé)豳Y源主要有高溫對(duì)流型、中低溫對(duì)流型和中低溫傳導(dǎo)型[3]。而中低溫地?zé)豳Y源分布廣泛，在對(duì)其直接利用中供暖占18%，醫(yī)療洗浴與娛樂占65.2%，種養(yǎng)殖占9.1%，其它占7.7%[4-5]。目前我國地?zé)豳Y源直接利用量居世界之首，但其開發(fā)利用水平、研究程度及管理規(guī)范等方面尚待完善[6]。近年來，廣西也加大了地?zé)崃黧w資源、淺層地溫能、干熱巖等方面調(diào)查評(píng)價(jià)和開發(fā)研究，拓展地?zé)豳Y源新領(lǐng)域[7]，但研究程度相對(duì)較低。研究區(qū)位于桂林市陽朔縣十里畫廊末端月亮山風(fēng)景區(qū)，在此開發(fā)地?zé)豳Y源，發(fā)展溫泉旅游，有利于提升月亮山的旅游品質(zhì)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展[8]。為了合理地規(guī)劃與開發(fā)地?zé)豳Y源，地?zé)豳Y源量計(jì)算與評(píng)價(jià)是其可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2 研究區(qū)概況

2.1 研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)條件

研究區(qū)主要分為碳酸鹽巖地層和碎屑巖地層，局部為第四系松散層所覆蓋。碳酸鹽巖地層包括融縣組（D3r）、谷閉組（D3gb）、榴江組（D3l）、桂林組（D3g）、東崗嶺組（D2d）、民塘組（D2m）及塘家灣組（D2t），巖性主要為灰?guī)r、硅質(zhì)巖、白云巖。碎屑巖地層為信都組（D2x）和四排組（D2s）砂巖、頁巖、泥巖，其中四排組地層主要為鉆孔揭露。

月亮山地?zé)崽镏饕鼙蔽飨驑?gòu)造體系及其次一級(jí)的構(gòu)造影響，具體為切割較深的北西向高田斷裂與北西向龍門斷裂、東西向龍城斷裂的復(fù)合交匯地帶。受其活動(dòng)影響，深部次一級(jí)斷裂、裂隙較發(fā)育，為區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的成生創(chuàng)造了良好的熱源對(duì)流傳遞的通道條件。

2.2 研究區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

2.2.1 熱源及控?zé)針?gòu)造

地?zé)崽镏饕獰嵩词巧系蒯峒暗貧ど畈拷Y(jié)晶基底放射性蛻變產(chǎn)熱共同形成的大地?zé)崃鱗8]，局部存在沿深大斷裂對(duì)流型熱源。區(qū)內(nèi)較大斷裂為高田斷裂及同期伴生的龍門斷裂和龍城斷裂，溝通深部熱源并使大地?zé)崃鞑粩嗟叵虻乇韨鲗?dǎo)，為主要的控?zé)針?gòu)造。

2.2.2 熱儲(chǔ)及蓋層

地?zé)崽餆醿?chǔ)主要由信都組（D2x）和四排組（D2s）泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂巖等組成，構(gòu)造裂隙發(fā)育，具有較好的儲(chǔ)水儲(chǔ)熱性能。而信都組（D2x）粉砂質(zhì)頁巖、頁巖、泥巖和四排阻（D2s）泥質(zhì)頁巖、頁巖等，屬柔性巖石，節(jié)理裂隙發(fā)育較弱，具有很好的隔熱保溫作用，構(gòu)成本區(qū)良好的蓋層。兩組地層中的泥質(zhì)巖與砂類巖在垂向上呈互層狀復(fù)合圈閉結(jié)構(gòu)，即熱儲(chǔ)及蓋層呈復(fù)合圈閉結(jié)構(gòu)，地?zé)崴叨鄬映袎盒再|(zhì)（見圖1）。

圖1 月亮山地?zé)崽锓秶?/p>

3 地?zé)岣呕Ｐ偷慕?/h2>

月亮山地區(qū)地?zé)嵯到y(tǒng)為一個(gè)斷裂構(gòu)造與地層圈閉而成的水熱對(duì)流地?zé)嵯到y(tǒng)（見圖2）。在面上包括降雨補(bǔ)給區(qū)、斷裂導(dǎo)水逕流區(qū)和排泄區(qū)。在垂向上，上部為信都組（D2x）和四排阻（D2s）的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、頁巖、泥巖等，其中的砂類巖構(gòu)成區(qū)內(nèi)良好的熱儲(chǔ)層，而泥質(zhì)巖形成較好的蓋層，兩者呈復(fù)合圈閉結(jié)構(gòu)，下部底板為古生代碎屑巖地層。底部為結(jié)晶基底，其頂面埋深約9 km，厚約9～10 km，其下為硅鎂質(zhì)下殼層，再下則到上地幔。

地?zé)崴a(bǔ)給來源主要為降雨入滲補(bǔ)給。在熱儲(chǔ)層裸露地帶，降雨入滲后，淺層地下水由南向北逕流往最低排泄基準(zhǔn)面—金寶河排泄。而最低排泄基準(zhǔn)面以下的地下水，在水力和熱力的驅(qū)動(dòng)下沿?cái)嗔褞Ш蛶r石孔隙向深部運(yùn)移，經(jīng)過緩慢的循環(huán)交替逕流運(yùn)動(dòng)后被圍巖加熱，形成地?zé)崴?/p>

4 地?zé)豳Y源量評(píng)價(jià)

因月亮山地區(qū)地?zé)衢_發(fā)利用研究程度較低，所以進(jìn)行地?zé)豳Y源量評(píng)價(jià)，對(duì)于指導(dǎo)該區(qū)地?zé)衢L期開采是十分重要的[6]。而熱儲(chǔ)法不僅應(yīng)用范圍較廣，而且方法成熟，計(jì)算可靠，簡便可行[9]。所以用熱儲(chǔ)地?zé)嵯到y(tǒng)的水熱對(duì)流傳遞主要有層間對(duì)流傳遞、通過隔水層傳遞、通過導(dǎo)水?dāng)鄬觽鬟f3種形式[8]。法計(jì)算地?zé)豳Y源量，用回收率法計(jì)算可利用地?zé)豳Y源量。由于本次對(duì)兩口地?zé)峋M(jìn)行了抽水試驗(yàn)，利用開采強(qiáng)度法對(duì)地下熱水可采資源量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果更符合地?zé)崽飳?shí)際開采情況。

圖2 月亮山地?zé)岣呕Ｐ?/p>

4.1 地?zé)崽锓秶Χ?/p>

研究區(qū)中部碎屑巖丘陵區(qū)為信都組（D2x）地層由北西向南東呈條帶狀展布，形成背斜軸部，高田斷裂沿軸部切過，斷失背斜西翼，只存在東翼，本次主要對(duì)背斜東翼進(jìn)行計(jì)算。背斜東翼傾向東北，傾角30°～40°，延伸至向斜軸部。在背斜軸部D2x地層裸露區(qū)圈定地?zé)崽锏姆秶?，綜合考慮地層界線、構(gòu)造影響與研究區(qū)的范圍，地?zé)崽镂髂蟼?cè)以高田斷裂為界，北側(cè)以近東西向龍城斷裂為界，東側(cè)以龍門斷裂及地層線為界，而南面則以研究區(qū)邊界為界，從而可得地?zé)崽锓秶鸀椴灰?guī)則的圖形（見圖1），面積為3.2 333 km2。

4.2 計(jì)算公式

（1）熱儲(chǔ)中儲(chǔ)存的熱量

（2）儲(chǔ)存水量及地?zé)崴袃?chǔ)存的熱量

（3）回采率

式中：Q——熱儲(chǔ)中儲(chǔ)存的熱量，kJ；

Vw——地?zé)崴畠?chǔ)存量，m3；

φ——熱儲(chǔ)巖石的孔隙度（無量綱）；

A——熱儲(chǔ)層過水?dāng)嗝婷娣e，m2；

d——熱儲(chǔ)延伸垂直深度，m；

Qw——地?zé)崴写鎯?chǔ)的熱量，kJ；

ρr——熱儲(chǔ)巖石密度，kg/m3；

Cr——熱儲(chǔ)巖石比熱，kJ/kg·℃；

ρw——地?zé)崴芏龋匆?guī)范取1 000 kg/m3；

Cw——地?zé)崴葻?，按?guī)范取4.1868kJ/kg·℃；

tr——熱儲(chǔ)溫度，℃；

t0——當(dāng)年平均氣溫，取18.5℃。

4.3 計(jì)算參數(shù)選取

在熱田范圍內(nèi)地?zé)嵯到y(tǒng)為儲(chǔ)蓋復(fù)合圈閉結(jié)構(gòu)，據(jù)鉆孔資料，其中熱儲(chǔ)約占36%，則熱儲(chǔ)層過水?dāng)嗝婷娣eA=1 163 988㎡。而由淺層土壤測(cè)溫確定D2x地層恒溫帶深20 m，溫度為22.9℃，由地?zé)峥诇y(cè)溫可得平均地溫梯度為2.19℃/100 m，則達(dá)到地?zé)崴鬁囟龋?5℃）深度為116 m，以此為熱儲(chǔ)頂界。而底部則以信都組延伸至向斜軸部深度為底界，根據(jù)背斜東翼的傾角（平均35°）及兩構(gòu)造軸部平面距離，可算出底界深度為1 441.72 m，溫度為54.03℃，則熱儲(chǔ)平均溫度為39.52℃。而從頂界到底界熱儲(chǔ)垂直深度為1 325.72 m，即d=1 325.72 m。而對(duì)于熱儲(chǔ)巖石和水的物理參數(shù)，可根據(jù)已有的勘查資料及巖樣測(cè)試結(jié)果得到，具體各參數(shù)數(shù)值見表1。

表1 主要參數(shù)數(shù)值表

4.4 地?zé)豳Y源計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，研究區(qū)熱儲(chǔ)地層中地?zé)豳Y源總量為8.28×1013kJ，若煤的熱值按29.3×106J/kg計(jì)算，則地?zé)豳Y源總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤282.594萬t。計(jì)算得回采率為49.21%，則可利用地?zé)豳Y源量為4.07×1013kJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤138.908萬t。地?zé)崴Y源總量為4.63×108m3，地?zé)崴袃?chǔ)存熱量為4.07×1013kJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤138.908萬t。

4.5 開采強(qiáng)度法計(jì)算地?zé)崴砷_采資源量

4.5.1 地?zé)峋樗囼?yàn)

本次施工的兩口地?zé)峋瓺ZK1、DZK2位于地?zé)崽飪?nèi)的九牛嶺（見圖1），DZK1井深800 m，DZK2井深600 m，兩井間距為74.63 m。對(duì)地?zé)峋饕M(jìn)行多井抽水試驗(yàn)和群井抽水試驗(yàn)。多井抽水試驗(yàn)時(shí)，分別單獨(dú)對(duì)其中一口地?zé)峋M(jìn)行兩次降深的穩(wěn)定流抽水，而群井抽水試驗(yàn)則是兩口地?zé)峋瑫r(shí)以最大流量進(jìn)行抽水，使其相互干擾，模擬后期實(shí)際開采的抽水情況。

4.5.2 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

（1）多井抽水試驗(yàn)計(jì)算。

首先判斷各曲線曲度并對(duì)其降深值進(jìn)行修正，后用試算法計(jì)算其相關(guān)參數(shù)，公式為

式中：Q——地?zé)峋鏊浚琺3/d；

m——承壓含水層厚度，m；

Sw——水位降深，m；

rw——地?zé)峋鏊畬游坏陌霃剑琺。

計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 多井抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果表

（2）群井抽水試驗(yàn)計(jì)算

利用干擾井抽水的疊加原理公式計(jì)算，2口地?zé)峋瑫r(shí)抽水時(shí)計(jì)算公式如下[10]：

式中：Sw1、Sw2——兩口井的水位降深；

Q1、Q2——兩口井的流量；

R1、R2——兩口井的影響半徑；

rw1、rw2——兩口井出水層位井管半徑；

r12——為 DZK2到DZK1的距離；

r21——為 DZK1到DZK2的距離。

結(jié)合方程組（8）和公式（7），計(jì)算相關(guān)參數(shù)如表3。

表3 群井抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果顯示，群井抽水試驗(yàn)時(shí)最大影響半徑是單抽一口井時(shí)的2.5～2.7倍，說明群井抽水時(shí)由于相互干擾，降落漏斗范圍變得更大，而降深反而變小，符合實(shí)際干擾抽水情況，其計(jì)算結(jié)果較為可靠。

4.5.3 地?zé)崴砷_采資源量計(jì)算

以地?zé)峋樗囼?yàn)資料繪制Q=f（s）曲線，然后確定水流方程以內(nèi)插法計(jì)算確定地?zé)峋砷_采量。按多井抽水試驗(yàn)結(jié)果，采用曲度判斷DZK1曲線屬指數(shù)型，可計(jì)算確定其曲線方程為LgQ=-1.827+LgS/1.226，然后綜合考慮DZK1在抽水試驗(yàn)中最大出水能力、群井相互干擾時(shí)盡量減小降深值和地?zé)峋畬?shí)際開采經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，確定DZK1最大水位降深為223 m，將其代入曲線方程中可以計(jì)算出其最大允許開采量為105.93 m3/d，取整數(shù)為106 m3/d。綜上可得到地?zé)峋畲笤试S開采量為106 m3/d，最大影響半徑可達(dá)到259.38 m，則最大相互干擾影響面積為0.211 km2，以此推算地?zé)崽锓秶鷥?nèi)可以布15口地?zé)峋瑒t地?zé)崽餆崴砷_采資源量為1 590 m3/d。

5 結(jié)語

（1）通過對(duì)月亮山地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件分析可知其地?zé)嵯到y(tǒng)為一個(gè)斷裂構(gòu)造與地層圈閉而成的水熱對(duì)流地?zé)嵯到y(tǒng)，主要熱源是大地?zé)崃?，主要控?zé)針?gòu)造為高田斷裂及同期伴生的龍門斷裂和龍城斷裂，熱儲(chǔ)與蓋層呈復(fù)合圈閉結(jié)構(gòu)，地?zé)崴畞碓从诖髿饨涤暄a(bǔ)給，降雨入滲后，沿深大斷裂帶向深部運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過緩慢的循環(huán)交替徑流運(yùn)動(dòng)后被圍巖加熱，形成地?zé)崴?/p>

（2）根據(jù)熱儲(chǔ)所在的地層的構(gòu)造形態(tài)特征，結(jié)合勘查工作取得成果，利用熱儲(chǔ)法計(jì)算出地?zé)豳Y源總量為8.28×1013kJ，可利用地?zé)豳Y源量為4.07×1 013kJ，地?zé)崴Y源總量為4.63×108m3，地?zé)崴袃?chǔ)存熱量為4.07×1013kJ。結(jié)合地?zé)峋樗囼?yàn)，利用開采強(qiáng)度法可得地?zé)崽餆崴砷_采資源量為1 590 m3/d。區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源儲(chǔ)藏較豐富且潛力較大，而地?zé)崴砷_采資源量對(duì)以后地?zé)豳Y源實(shí)際開采及可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]GB/T11615-2010，地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[2] 彭 凱，趙振華，房 浩.濱州西部地?zé)豳Y源計(jì)算與評(píng)價(jià)研究[J].地下水，2015，37（5）:22-24，32.

[3] 任國澄.淺談地?zé)豳Y源及儲(chǔ)量計(jì)算方法[J].西部探礦工程，2015（11）：108-110.

[4] 鹿清華，張曉熙，何祚云.國內(nèi)外地?zé)岚l(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].2012，2（1）：39-42.

[5] 馬立新，田舍.我國地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國國土資源經(jīng)濟(jì)，2006（9）：19-22.

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[7] 黃 強(qiáng).為地?zé)崮茉础凹訜帷薄獜V西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局拓展地?zé)嵝履茉搭I(lǐng)域記略[J].南方國土資源，2015（6）：47-48.[8] 朱明占.陽朔月亮山地?zé)岢梢蚺c水熱對(duì)流傳遞特征[J].南方國土資源，2013（6）：33-35，38.

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[10] 薛禹群，朱學(xué)愚，吳吉春，等.地下水動(dòng)力學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2010.

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Geothermal resources evaluation for moon hill geothermal field in Yangsuo County

LUO Wei，LIANG Li-ge，ZHU Ming-zhan，KANG Zhi-qiang

（Guangxi Geological Survey Institute，Nanning 530023，China）

Analysis was made on the strata lithology，fault structures and geothermal geological characters of moon hill geothermal field in Yangsuo County，based on which the geothermal gerneralized model was set up.Combined with the achievements of field survey，geothermal resources were evaluated by thermal storage method.With the da?ta out of geothermal well pumping test，geothermal water mining capacity was calculated by mining intensity meth?od.The results of evaluation demonstrate the total geothermal reserve is 8.28×1013kJ，the available reserve 4.07×1013kJ，geothermal water resources 4.63×108m3，heat storage of geothermal water 4.07×1013kJ，exploitable geother?mal water capacity 1590m3/d.

Yangsuo County；moon hill；geothermal field；geothermal resources；thermal storage method；mining intensity method

P314.1

B

1003-1510（2016）03-0021-05

2016-03-10

羅 崴（1986-），男，廣西南丹縣人，廣西地質(zhì)調(diào)查院助理工程師，學(xué)士，主要從事水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、巖溶地質(zhì)調(diào)查研究工作。