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^(guò)程中壓力對(duì)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(kāi)發(fā)歷史較久，均為典型的構(gòu)造裂隙型地?zé)崽?。近年?lái)隨著開(kāi)采規(guī)模的日益增加，熱儲(chǔ)壓力不斷降低，溫泉已不自涌，水位、水溫逐漸降低，為實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)利用，對(duì)其進(jìn)行回灌勢(shì)在必行，為此進(jìn)行了回灌試驗(yàn)，在回灌試驗(yàn)中壓力對(duì)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。

構(gòu)造型地?zé)崽铮换毓嘣囼?yàn)；回灌壓力；威海寶泉湯

引文格式：張春志，李朋，張秋鋒.魯東構(gòu)造型地?zé)崽锘毓噙^(guò)程中壓力對(duì)回灌量的影響研究——以威海市寶泉湯為例[J].山東國(guó)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(guó)家級(jí)衛(wèi)生城市和聯(lián)合國(guó)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(kāi)發(fā)歷史悠久，據(jù)傳戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就開(kāi)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(lái)的臨床實(shí)踐證明，其在治療人體運(yùn)動(dòng)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(duì)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(kāi)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(duì)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(zhǎng)花崗巖和威海單元條帶狀細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖。

在寶泉湯的附近主要有3條構(gòu)造通過(guò)，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(diǎn)，位于奈古山頂北側(cè)，向東通過(guò)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(zhǎng)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(dòng)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(shí)了它的存在；NE向斷裂為壓扭性，走向20°～40°，延伸較遠(yuǎn)，對(duì)地形、水系起一定的控制作用。據(jù)地震部門(mén)資料NW向斷裂處于長(zhǎng)期活動(dòng)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(chǔ)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(lái)源主要是大氣降水，目前的排泄以人工開(kāi)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(guò)程概述

2.1回灌條件

寶泉湯的開(kāi)發(fā)利用程度相對(duì)較高，全年都在利用，使其禁采進(jìn)行回灌不現(xiàn)實(shí)，因此只能在現(xiàn)狀開(kāi)采條件下進(jìn)行試驗(yàn)，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(duì)較少的8月份進(jìn)行試驗(yàn)。

為使試驗(yàn)的內(nèi)容更加全面，應(yīng)同時(shí)兼顧用常溫地下水回灌時(shí)的影響，結(jié)合實(shí)地的調(diào)查情況，選擇在原寶泉湯出露地點(diǎn)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(kāi)采條件下的觀測(cè)井)和1眼常溫地下水水井，3眼井的相對(duì)位置見(jiàn)圖2。3眼井的基本情況是：常溫地下水觀測(cè)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(cè)井，原井深115m,現(xiàn)井深約61m，為當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)用井。

2.2回灌過(guò)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(cè)溫和試灌，然后依次進(jìn)行地?zé)嵛菜毓?、常溫地下水回灌、加壓的地?zé)嵛菜毓嗪图訅旱某氐叵滤毓?圖3)，并按時(shí)進(jìn)行取樣和測(cè)溫。

各階段回灌時(shí)長(zhǎng)：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(gè)壓力)：3410min；常溫地下水(16℃)加壓回灌(0.18，0.10，0.05MPa3個(gè)壓力)：2170min。

圖2　寶泉湯地?zé)崽锘毓嘣囼?yàn)各井相對(duì)位置示意圖

圖3　回灌裝置示意圖

3　試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1壓力對(duì)單位回灌量的影響

(1)無(wú)論用地?zé)嵛菜毓噙€是用常溫地下水回灌，單位時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所達(dá)到的單位時(shí)間回灌量與壓力的關(guān)系式，可以推算出各自的單位時(shí)間最大回灌量和相應(yīng)的壓力(表1)。

圖4　地?zé)崴畣挝粫r(shí)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(shí)間回灌在不同壓力下的變化曲線

回灌水單位時(shí)間最大回灌量(m3/h)對(duì)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(shí)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(shuō)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(duì)比

(3)根據(jù)回灌前的抽水試驗(yàn)，回灌井目前的涌水量大約為7m3/h，由此來(lái)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(duì)單位回灌量隨時(shí)間變化的影響

(1)在無(wú)壓力條件下，單位時(shí)間回灌量基本無(wú)變化。

(2)無(wú)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(shí)間回灌量隨時(shí)間的變化規(guī)律是先略微下降轉(zhuǎn)再略有升高的趨勢(shì)，但回灌量的波動(dòng)常溫地下水要明顯大于地?zé)嵛菜?/p>

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

圖7　地?zé)崴畣挝粫r(shí)間回灌量在不同壓力下隨時(shí)間的變化

圖8　常溫地下水單位時(shí)間回灌量在不同壓力下隨時(shí)間的變化

4　結(jié)論

(1)在一定壓力范圍內(nèi)，壓力越大對(duì)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(shí)要確定好其最佳的回灌壓力。

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

(3)無(wú)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(shí)間回灌量隨時(shí)間的延續(xù)均有波動(dòng)，且波動(dòng)幅度常溫地下水要明顯大于地?zé)嵛菜?，這應(yīng)該與地?zé)嵛菜统氐叵滤噍^于地?zé)崴畞?lái)說(shuō)其水質(zhì)更接近相關(guān)。

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

[1]趙季初.魯北砂巖熱儲(chǔ)地?zé)嵛菜毓嘣囼?yàn)研究[J].山東國(guó)土資源，2013，29(9)：23-29.

[2]張振國(guó).關(guān)于威海市溫泉資源開(kāi)發(fā)利用的思考[J].山東國(guó)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?duì)井回灌滲流場(chǎng)理論研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,(5)：245-248.

[5]王坤，朱家玲.中低溫孔隙型地?zé)崽锘毓嘣囼?yàn)研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2001，22(2)：236-238.

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(jí)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

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