冀中平原深部地下熱水資源可更新特征與依據(jù)
——以辛集館陶組地下熱水系統(tǒng)為例

張光輝，李　卓，嚴(yán)明疆，王　茜，王　威

1）中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所， 河北石家莊 050061；2）河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院， 河北石家莊 050051

冀中平原深部地下熱水資源可更新特征與依據(jù)
——以辛集館陶組地下熱水系統(tǒng)為例

張光輝1），李卓2），嚴(yán)明疆1），王茜1），王威1）

1）中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所， 河北石家莊 050061；2）河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院， 河北石家莊 050051

針對冀中平原深部地下熱水資源可更新性問題， 以辛集館陶組地下熱水系統(tǒng)為例， 采用相同開采強(qiáng)度下地下熱水位降幅異常變化的識別方法， 通過2000年以來該地下熱水位年際及月際降幅與開采量和上游山區(qū)年降水量之間響應(yīng)變化特征研究， 結(jié)果表明： （1）冀中平原辛集地區(qū)館陶組地下熱水資源具有一定的可更新能力， 與上游山區(qū)年降水量變化相關(guān)， 還與地下水位埋深、當(dāng)年開采引起的水位降幅大小和開采疏干層位礫粗砂巖及細(xì)砂巖占比狀況有關(guān)； （2）辛集地區(qū)館陶組地下熱水大規(guī)模開采， 是該地下水系統(tǒng)獲得上游區(qū)側(cè)向流入補(bǔ)給的必要條件， 屬于開采激發(fā)型補(bǔ)給， 更新補(bǔ)給的資源數(shù)量有限； （3）從2000年以來該區(qū)地下熱水水位動(dòng)態(tài)變化趨勢來看， 目前該區(qū)地下熱水資源已處于超采狀態(tài)， 需要壓采或人工回灌增大補(bǔ)給， 否則難以可持續(xù)開發(fā)利用。

冀中平原； 地下熱水； 可更新性； 降水量； 上游區(qū)補(bǔ)給

由于地下熱水資源埋藏較深， 大多數(shù)被認(rèn)為是不可更新的地下礦產(chǎn)資源（劉杰等， 2012； 高鳳棟和展民曉， 2013； 陳秀忠等， 2014； 周總英等， 2015）。在河北平原的保定—石家莊—邯鄲—衡水一帶（簡稱“冀中平原”）， 地下熱水資源比較豐富。但是， 由于對該地區(qū)地下熱水資源可更新性和可利用潛力認(rèn)識不足， 有關(guān)冀中平原深部地下熱水資源能否可持續(xù)開發(fā)利用， 被長期爭論和擔(dān)憂。本文中的深部地下熱水是指埋藏在第四紀(jì)松散地層以下、賦存于新近系館陶組的地下熱水， 含水系統(tǒng)的頂板埋深大于1 000 m。由于開采區(qū)館陶組地下熱水資源儲(chǔ)層上覆巨厚的第四系， 包括數(shù)十米厚度、分布連續(xù)的隔水層， 由此也被認(rèn)為不可更新。辛集地區(qū)館陶組地下熱水資源開發(fā)利用起始于2000年， 當(dāng)年地下熱水開采量17.87萬m3， 2014年開采量達(dá)285.02萬m3， 僅在每年11月至次年3月份的取暖期開采， 用于取暖供熱。

高志娟和李書恒（2014）曾采用地下熱水同位素和水化學(xué)方法， 研究了華北地區(qū)500～3500 m深度的地?zé)豳Y源更新能力， 認(rèn)為華北熱儲(chǔ)形成年齡介于距今15 000 ～ 30 000 a， 屬于弱可更新或不可更新的凈消耗開采資源。張保建等（2015）提出華北盆地（平原） 2 500 m深度以上地下熱水具有更新能力，太行山、燕山山區(qū)是主要補(bǔ)給區(qū)。吳孔軍和馬傳明（2010）通過研究鄭州市區(qū)地下熱水地球化學(xué)特征，提出該區(qū)超深（埋深介于800 ～ 1 200 m）地下熱水具有更新能力， 更新周期為43.2 a。馬致遠(yuǎn)等（2006）在研究關(guān)中盆地南部新近系（第三系）地下熱水中，發(fā)現(xiàn)該層地下熱水與上游地表水之間存在水力聯(lián)系，盆地邊緣斷裂帶是水力聯(lián)系的主要通道。尚海敏等（2015）進(jìn)行了山前地下熱水循環(huán)機(jī)理研究， 周志芳等（2014）深入探討了地下水資源的永久消耗量。鄭菲等（2015）、吳志偉和宋漢周（2013）和翟遠(yuǎn)征等（2013）研究了地下水流速和更新指標(biāo)問題。王仕琴等（2009）、譚秀翠等（2013）和楊麗芝等（2013）對華北平原地下水補(bǔ)給進(jìn)行了專題研究。

本文以冀中平原辛集地區(qū)館陶組地下熱水為例， 結(jié)合大量實(shí)際監(jiān)測資料， 通過該區(qū)地?zé)嵯滤宦裆?、年和月水位降幅對地下熱水開采量變化的響應(yīng)特征， 以及其與上游區(qū)年降水量變化之間關(guān)系研究， 探討冀中平原深部地下熱水資源的可更新性特征和模式， 為該區(qū)地下熱水合理開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。冀中平原辛集地?zé)崽镂挥谑仪f市東65 km處的束鹿（現(xiàn)名為辛集）凹陷區(qū)（圖1a）， 地下熱水取自新近系館陶組及其下伏地層。束鹿凹陷是冀中凹陷體系中多期構(gòu)造作用下形成的斷陷湖盆之一，東以新河大斷層為界， 西以斜坡形式向?qū)帟x凸起過渡， 北以衡水大斷裂及饒陽凹陷相連， 南接小劉村陸梁， 面積約700 km2。該凹陷區(qū)內(nèi)發(fā)育多期斷層，其中新河大斷層是正斷層， 累積斷距達(dá)數(shù)千米， 主要走向?yàn)楸睎|， 傾向?yàn)楸蔽飨颍?控制該凹陷盆地的邊界和延伸方向（圖1b）， 并導(dǎo)致東斷西超的盆地格局（劉前志， 1988； 王椿鏞等， 1994； 邱隆偉等， 2006；胡君春和郭純青， 2008； 姜枚等， 2012； 席明杰等，2013）。辛集地區(qū)館陶組地下熱水儲(chǔ)層基本覆蓋辛集（原地名為束鹿縣）地區(qū)， 地層沉積厚度介于338～743 m， 底板埋深介于1 600 ～ 2 100 m， 其中上部巖性為細(xì)砂巖、含礫粗砂巖、細(xì)砂巖及泥巖， 下部為雜色礫巖夾紫紅色泥巖（邱隆偉等， 2006； 王椿鏞等， 1994）， 已揭示的鉆孔統(tǒng)計(jì)砂厚比介于39.3％～68.1％， 熱儲(chǔ)空隙率介于17％～33％， 水化類型為Cl-HCO3-Na型水， 礦化度1.42～2.53 g/L和pH值介于7.50～8.06。該區(qū)館陶組的上覆地層為明化鎮(zhèn)組， 地層巖性為灰白色含礫粗砂巖、粉細(xì)砂巖與淺棕紅色泥巖呈不等厚互層。館陶組的下伏地層為東營組， 淺灰色細(xì)砂巖與紫紅色泥巖呈不等厚互層。

目前， 該地?zé)崽镎陂_發(fā)利用的開采井22眼，其中XR1井（監(jiān)測孔）、XR2井是利用石油廢棄井改造而成， 開發(fā)利用較早（2000年起）。這些地下熱水開采井的井深介于1 410～3 560 m， 井口水溫介于57～64℃。2014年11月份監(jiān)測結(jié)果， 該地?zé)崽锏牡叵聼崴宦裆罱橛?6～81.3 m， 單井涌水量介于75～130 m3/h。

1 地?zé)崴Y源可更新特征

1.1 熱儲(chǔ)層地下水位對開采量響應(yīng)的變化特征

（1）年際變化特征

自2000年辛集地區(qū)館陶組地下熱水開發(fā)利用以來， 開采區(qū)中部的監(jiān)測孔（XR1）地下水位與其他監(jiān)測井水位一樣， 不斷下降。隨著館陶組開采井的數(shù)量和地下熱水開采量不斷增加， 至2014年累計(jì)地?zé)崴_采量達(dá)2 151.94萬m3， 2014年開采量285.02萬m3/a，這一時(shí)期監(jiān)測孔的地下水位埋深從1999年底的10.0 m， 下降至81.3 m， 年均水位降幅4.75 m（表1），呈超采狀態(tài)， 每增加1.0萬m3地下熱水開采量， 多年平均地下水位降幅增大0.03 m。

但是， 從圖2可見， 辛集地區(qū)館陶組地下水位下降幅度， 不是隨著該層地下熱水年開采量增加而增大。在2000—2014年開采期間， 2005年、2006年、2012年和2014年的地下水位降幅明顯增大， 而2007年、2011年、2013年的地下水位降幅明顯減小。尤其在2007年開采量比2006年增大情況下當(dāng)年地下水位降幅卻明顯減小， 而在2014年開采量比2013年減少情況下當(dāng)年地下水位降幅卻明顯增大（表1）。這表明， 除了地下熱水開采量對地下水位變化影響之外， 還存在可以導(dǎo)致該區(qū)館陶組地下水位降幅增減的重要因素。

圖2　2000—2014年期間研究區(qū)館陶組地下熱水年開采量及其水位埋深變化特征Fig. 2 Characteristics of geothermal water exploitation and its levels in Guantao Formation of Xinji area， middle Hebei plain from 2000 to 2014

表1　冀中平原辛集地區(qū)館陶組地下熱水開采量及其水位埋深變化特征Table 1 Characteristics of geothermal water exploitation and its levels in Guantao Formation of Xinji area， middle Hebei plain

（2）月際變化特征

從2009—2013年期間辛集地區(qū)館陶組地下水位埋深與各月份地下熱水開采量之間關(guān)系來看， 二者之間密切相關(guān)（圖3和圖4）。每年的11月至來年的1月份， 地下熱水的月開采量逐月增大， 該區(qū)地下水位急劇下降， 水位埋深持續(xù)增大， 期間水位降幅達(dá)58.8～67.6 m（圖3中A至B的下降幅度， 見表2）， 呈現(xiàn)地下熱水可開采資源量的有限性。

圖3　研究區(qū)館陶組地下熱水月開采量及其水位埋深變化特征Fig. 3 Characteristics of geothermal water exploitation and its monthly levels in Guantao Formation of Xinji area，middle Hebei plain

表2　冀中平原辛集地區(qū)館陶組2009—2013年期間各月地下熱水開采量及其水位埋深變化特征Table 2 Characteristics of monthly geothermal water exploitation and its levels in Guantao Formation of Xinji area，middle Hebei plain from 2009 to 2013

進(jìn)入每年的1月份之后至3月份， 地下熱水的月開采量逐月減少， 地下水位緩慢回升。相對2月份， 每年的3月份的地下水位升幅介于1.5～3.5 m（表2）。在每年3月底停止開采地下熱水之后， 4—5月地下水位呈現(xiàn)大幅上升特征， 期間水位升幅達(dá)35.5～39.1 m， 其中每年4月份的升幅介于25.9～30.2 m， 5月份的升幅介于7.5～11.0 m（圖3、圖4和表2）。

圖4　2009—2013年期間研究區(qū)館陶組各月地下熱水開采量及其水位埋深變化特征Fig. 4 Characteristics of geothermal water exploitation and its monthly level in Guantao Formation of Xinji area，middle Hebei plain from 2009 to 2013

雨季（6月份）之后， 至當(dāng)年取暖之前（11月份），地下水位仍然不斷上升， 期間累計(jì)升幅介于12.1～25.9 m（圖3中C至A）， 2009—2013年的每年6—11月期間平均月水位升幅介于2.02～4.31 m， 這表明該區(qū)館陶組地下熱水資源具有一定的更新能力。圖3中C至A點(diǎn)之間升幅的補(bǔ)給資源量， 應(yīng)是來自開采區(qū)之外的上游區(qū)側(cè)向流入補(bǔ)給。但是， 從每年6—11月份期間地下水位升幅逐年減小的特征來看（表2）， 這種補(bǔ)給是十分有限的。由于上游區(qū)補(bǔ)給量有限， 而地下熱水開采井的數(shù)量和年開采量不斷增加（表1）， 進(jìn)而造成館陶組地下熱水被疏干體積不斷增大， 所以， 有限補(bǔ)給資源量在年內(nèi)形成的地下熱水水位升幅越來越小， 包括6—11月水位升幅和年內(nèi)水位總升幅（表2）。

1.2 熱儲(chǔ)層地下水位對上游山區(qū)降水量響應(yīng)的變化特征

從圖5可見， 2005、2006、2012、2014年辛集地區(qū)館陶組地下水位降幅明顯增大， 或2007、2011、2013年的水位降幅明顯減小， 都與上游山區(qū)（平山）年降水量變化具有一定的相關(guān)性。2005、2006、2012、2014年降水偏枯， 其中相對該區(qū)多年平均降水量，2005年降水量減少43.2 mm、2014年減少193.2 mm；2007、2011、2013年降水偏豐， 相對該區(qū)多年平均降水量， 分別增多135.8 mm、122.7 mm和46.9 mm。辛集地區(qū)館陶組地下水位降幅與當(dāng)?shù)啬杲邓恐g沒有呈現(xiàn)上述特征， 沒有表現(xiàn)出相關(guān)性。

圖5　2000—2014年辛集地區(qū)館陶組單位開采量下地下水位降幅和年降幅對上游山區(qū)年降水量響應(yīng)變化特征Fig. 5 Characteristics of annual and unit decline range of the geothermal water level in Guantao Formation of Xinji area in response to the pumping and annual precipitation in the upper reaches of the geothermal water system from 2000 to 2014

從2009—2013年的每年6—11月期間辛集地區(qū)館陶組地下水位升幅的衰減值與上游區(qū)年降水量之間的關(guān)系來看， 年降水量越大， 地下水位升幅的衰減值越小； 反之， 年降水量越小， 地下水位升幅的衰減值越大。相對2009年6—11月期間的地下水位升幅， 2010年地下水位升幅的衰減值達(dá)4.0 m， 對應(yīng)年降水量為403 mm。相對2010年6—11月期間地下水位升幅， 2011年地下水位升幅的衰減值僅2.2 m， 對應(yīng)年降水量為632 mm； 相對2012年6—11月期間地下水位升幅， 2013年地下水位升幅的衰減值為3.5 m， 對應(yīng)年降水量為556 mm（圖5）。

2 地下熱水資源更新能力與模式

2.1 地下熱水資源更新能力分析

（1）開采量增大， 對應(yīng)地下水位降幅減小的指示意義

在前節(jié)的“年際變化特征”中已闡明， 2000年以來研究區(qū)館陶組地下熱水開采量是不斷增加的， 從2000年的17.87萬m3， 經(jīng)2005年的108.11萬m3和2010年的172.20萬m3， 至2014年地下熱水年開采量達(dá)285.02萬m3， 同期的地下水位埋深分別為12.2 m、28.2 m、54.7 m和81.3 m。但是， 每年的地下水位降幅不是隨著開采量的增大而逐年加大， 如圖2所示。在上游區(qū)年降水量較大年份， 由開采地下熱水引起的水位下降幅度較??； 在上游區(qū)年降水量較小年份， 地下熱水水位下降幅度較大。無論是地下水位年降幅， 還是單位地下熱水開采量下水位降幅， 都呈現(xiàn)上述規(guī)律（圖5）。如果不存在上游山區(qū)降水入滲的側(cè)向流入補(bǔ)給， 則隨著地下熱水開采量的增大， 研究區(qū)館陶組地下熱水水位下降幅度應(yīng)是逐年增大， 而不會(huì)出現(xiàn)地下熱水開采量增大， 對應(yīng)年水位降幅減小的異常情況。這表明， 開采區(qū)館陶組地下熱水系統(tǒng)與上游區(qū)降水入滲補(bǔ)給之間存在一定的因果關(guān)系。

（2）停止開采后地下水位恢復(fù)過程中證據(jù)

在前節(jié)的“月際變化特征”已表明， 無論是2009年地下熱水年開采量146.97萬m3， 或是2011年的240.66萬m3， 還是2013年達(dá)293.10萬m3， 每年進(jìn)入1—3月隨著地下熱水的月開采量逐月減少， 地下水位都緩慢回升。相對2月份， 3月份的地下水位埋深的升幅介于1.5～3.5 m（表2）， 其中2009、2011年和2013年地下水位分別回升5.0 m、3.5 m和2.1 m。

每年4月份停止開采地下熱水之后， 當(dāng)年4—5月都呈現(xiàn)地下水位大幅上升過程， 升幅達(dá)35.5～39.1 m， 其中2009、2011年和2013年地下水位升幅分別為35.5、37.8 m和37.3 m（圖4和表2）。如果不存在上游區(qū)可更新的補(bǔ)給， 應(yīng)是隨著地下熱水開采量的大幅增加， 每年4—5月份地下水位升幅逐年減小特征。而事實(shí)上， 4—5月份該區(qū)館陶組地下熱水水位升幅沒有呈現(xiàn)減小趨勢。

另外， 每年4月份停止開采地下熱水， 至當(dāng)年取暖之前（11月份）， 研究區(qū)地下水位持續(xù)上升，6—11月份的累計(jì)升幅達(dá)12.1～25.9 m， 平均月升幅達(dá)2.02～4.31 m， 這也表明該區(qū)館陶組地下熱水資源具有一定的更新能力。圖3中C至A點(diǎn)之間升幅應(yīng)是可更新的補(bǔ)給資源所致。

（3）每年6—11月地下水位升幅的衰減值與上游區(qū)年降水量相關(guān)的佐證

從2009—2013年的每年6—11月期間該區(qū)館陶組地?zé)醿?chǔ)層地下水位升幅的衰減值， 隨著年降水量增大而減小， 呈現(xiàn)年降水量越大， 地下水位升幅的衰減值越?。?反之， 年降水量越小， 地下水位升幅的衰減值越大的規(guī)律（圖6）。例如相對2009年6—11月份地下水位升幅， 2010年地下水位升幅的衰減值達(dá)4.0 m， 對應(yīng)的當(dāng)年降水量減少106.2 mm（相對多年平均降水量）。而相對2010年， 2011年地下水位升幅的衰減值僅2.2 m， 對應(yīng)的當(dāng)年降水量增多122.8 mm（相對多年平均降水量）； 相對2012年，2013年地下水位升幅的衰減值為3.5 m， 對應(yīng)的當(dāng)年降水量增多46.8 mm。

圖6　研究區(qū)館陶組地下水位降幅變化與上游山區(qū)年降水量之間相關(guān)特征Fig. 6 The relationship between the decline range of the geothermal water level in Guantao Formation and annual precipitation in the upper reaches

從圖5可見， 辛集地區(qū)館陶組地下水位降幅明顯增大或減小， 都與上游山區(qū)年降水量顯著增減相關(guān)。例如2001年上游區(qū)年降水量僅285 mm， 對應(yīng)的單位開采量條件下地下水位降幅達(dá)7.39 cm/（萬m3）；2005年上游區(qū)年降水量466 mm， 對應(yīng)的水位降幅5.73 cm/（萬m3）。而在2007、2011年降水量明顯增大條件下， 即年降水量分別達(dá)645 mm和632 mm，對應(yīng)的單位數(shù)量開采量條件下地下水位降幅明顯減小， 分別為1.18 cm/（萬m3）和1.49 cm/（萬m3）。

2.2 地下熱水資源更新屬性與模式

辛集地區(qū)館陶組地下熱水系統(tǒng)的補(bǔ)給應(yīng)來自太行山東麓的丘陵山區(qū)及其與平原區(qū)之間深大斷裂帶， 為活塞式水動(dòng)力傳遞補(bǔ)給模式， 進(jìn)入開采區(qū)儲(chǔ)層的水仍是數(shù)千年前或更早形成的較古老地下水，而上游區(qū)該系統(tǒng)中地下水是當(dāng)年降水入滲補(bǔ)給形成的， 自上游區(qū)至開采區(qū)地下水年齡越來越古老。如果該區(qū)館陶組地下熱水不被開采， 該層地下熱水系統(tǒng)始終處于封閉狀態(tài)， 該儲(chǔ)層難以獲得開采區(qū)之外的可更新性補(bǔ)給。正是由于大規(guī)模開發(fā)利用館陶組地下熱水， 使得辛集地區(qū)館陶組地下熱水系統(tǒng)水動(dòng)力場被打破， 含水系統(tǒng)壓力大幅被釋壓， 由此創(chuàng)造了上游區(qū)降水入滲通過壓力傳遞形成側(cè)向流入補(bǔ)給所需的必要條件。從圖6可見， 上游區(qū)年降水量顯著變化， 開采區(qū)地下水位下降幅度正相關(guān)響應(yīng)變化。張保建等認(rèn)為， 太行山區(qū)是華北平原地下熱水的主要補(bǔ)給區(qū)， 冀中凹陷由于距離補(bǔ)給區(qū)較近， 地下水連通性較好， 形成巨大的具有統(tǒng)一水動(dòng)力聯(lián)系的含水體， 在冀東凹陷的西北部、中東部地下熱水循環(huán)交替條件較好（張保建等， 2015）。

辛集地區(qū)館陶組地下熱水的這種補(bǔ)給量多少，除了與上游區(qū)降水量變化有關(guān)之外， 還與開采區(qū)地下水位埋深、上覆地層對開采地下水釋壓的反作用影響程度等因素有關(guān)。開采疏干段（水位下降段）礫粗砂巖及細(xì)砂巖占比越大， 抵御上覆地層壓密作用能力越強(qiáng)， 辛集地區(qū)館陶組開采地下水釋壓被影響程度越弱， 獲得上游區(qū)側(cè)向流入補(bǔ)給能力越強(qiáng)； 開采疏干段泥巖占比越大， 該區(qū)館陶組開采地下水釋壓被影響程度越強(qiáng)， 獲得上游區(qū)側(cè)向流入補(bǔ)給能力越弱。

總之， 辛集地區(qū)館陶組地下熱水不被開采， 開采區(qū)該層地下水系統(tǒng)難以獲得上游區(qū)具有更新性的補(bǔ)給量。地下熱水水位埋深越淺、當(dāng)年開采引起的水位降幅越大， 開采疏干層位礫粗砂巖及細(xì)砂巖占比越大， 上游區(qū)降水量越大， 辛集地區(qū)館陶組地下熱水系統(tǒng)獲得具有更新性補(bǔ)給越多； 反之， 該區(qū)地下熱水系統(tǒng)獲得補(bǔ)給越少?？傮w上， 辛集地區(qū)館陶組地下熱水補(bǔ)給屬于開采激發(fā)型補(bǔ)給， 具有可更新特征（圖2、圖3和圖5）， 但是更新補(bǔ)給的資源數(shù)量有限（圖4）。

3 結(jié)語

通過上述研究表明， 得出如下認(rèn)識：

（1）冀中平原辛集地區(qū)館陶組地下熱水資源具有一定的可更新能力， 與上游山區(qū)年降水量變化相關(guān)， 還與地下水位埋深、當(dāng)年開采引起的水位降幅大小和開采疏干層位礫粗砂巖及細(xì)砂巖占比狀況有關(guān)。

（2）辛集地區(qū)館陶組地下熱水不開采， 難以獲得上游區(qū)補(bǔ)給量。地下水位埋深越淺、當(dāng)年水位降幅越大， 開采疏干層位礫粗砂巖及細(xì)砂巖占比越大，上游區(qū)降水量越大， 辛集地區(qū)館陶組地下熱水系統(tǒng)獲得補(bǔ)給越多； 反之， 該地下熱水系統(tǒng)獲得補(bǔ)給越少?？傮w上， 辛集地區(qū)館陶組地下熱水補(bǔ)給屬于開采激發(fā)型補(bǔ)給， 具有可更新特征， 但更新補(bǔ)給的資源數(shù)量是有限的。

（3）從2000年以來該區(qū)地下熱水水位動(dòng)態(tài)變化特征和趨勢來看， 目前辛集地區(qū)地下熱水資源開發(fā)利用已處于超采狀態(tài)， 不宜繼續(xù)擴(kuò)大開采規(guī)模， 反而， 需要壓采或人工回灌增大補(bǔ)給。否則， 難以可持續(xù)開發(fā)利用。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey （No. 12120115049701）， and National Natural Science Foundation of China （No. 41172214）.

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Renewal Characteristics and Basis of the Geothermal Water Resources in Middle Hebei Plain: A Case Study of the Guantao Formation Underground Geothermal Water System

ZHANG Guang-hui1）， LI Zhuo2）， YAN Ming-jiang1）， WANG Qian1）， WANG Wei1）
1） Institute of Hydrogeology and Environmental Geology， Chinese Academy of Geological Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050061；2） Institute of Hebei Geological Engineering & Prospecting， Shijiazhuang， Hebei 050051

To tackle the problem of the geothermal water resources updatable characteristics in the Guantao Formation of the middle Hebei plain， the authors adopted the identification method of abnormal variation of the geothermal water level under the same pumping intensity to study the characteristics of annual and monthly decline of the geothermal water level in response to the pumping and annual precipitation in the upper reaches of the geothermal water system since 2000. Some conclusions have been reached： （1） The geothermal water resources of Guantao Formation has a certain renewable capability， which is related to such factors as the variation of annual precipitation in the upper area of the geothermal water system， the buried depth， the decline range of the geothermal water level， and the ratio between the coarse sandstone and the fine sandstone in the decline range； （2） Large-scale exploitation of the geothermal water in the Guantao Formation is a necessary condition of being recharged from lateral inflow recharge in the upper reaches of the geothermal water system； it belongs to the pumping induced recharge， and the number of the recharge resources is not large； （3） The trend of the geothermal water level since 2000 shows that the geothermal water system has been in overdraft state， and hence it is necessary to increase the supply of pressure or artificial recharge； otherwise， the sustainable development and utilization seem to be very difficult or even impossible.

middle Hebei plain； geothermal water； renewal； precipitation； supply in the upper reaches

P314.1； P641.8

A

10.3975/cagsb.2016.05.11

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（編號： 12120115049701）和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號： 41172214）聯(lián)合資助。

2016-03-25； 改回日期： 2016-05-20。責(zé)任編輯： 張改俠。

張光輝， 男， 1959年生。研究員， 博士生導(dǎo)師。從事區(qū)域水循環(huán)演化和地下水可持續(xù)利用研究。通訊地址： 050061， 河北省石家莊市中華北大街268號。電話： 0311-67598638。E-mail： Huanjing59@163.com。