赵彦新(1982.10-),男,大学本科,河南项城人,助理工程师,任职于河南省水文地质工程地质勘察院
[摘要]:通过对西平县地质构造特征、水文地质条件、地下水化学特征及地温场的研究,初步了解了该地的地热资源情况,为该地地热能的继续研究和开发提供了科学依据。
[关键词]地热资源地温场开发研究
[abstract]: xiping tectonic characteristics of the hydrogeological conditions, groundwater chemical characteristics and the geothermal field of study, a preliminary understanding of the geothermal resources, and provide a scientific basis for the continued research and development of the land to heat.
[key words] geothermal resources, geothermal field of research and development
中图分类号:tk1
0引言
地热资源作为一种新型、清洁的可再生能源,是替代传统燃料解决能源紧缺及环境污染的重要新能源之一。地热资源的开发利用日益受到关注并且在我国资源潜力巨大。有关专家认为,几十年后地热资源会发展成为继煤炭、石油、天然气之后重要的替代能源之一。
1、地质环境
1.1、地形地貌
西平县地势西南高,东南、东北低,主要以平原为主,岗地零星分布。西南侵蚀低山丘陵最高处海拔高程548.0m。东南最低处海拔高程49.1m,中部平原海拔高程在50-70m之间。县境内水系发育,河流分别属于淮河流域上游的洪河水系和汝河水系;洪河横贯东西,因堆积沿岸地势较高。
1.2、地层岩性
区内地层较简单,前第四纪地层主要分布于西南部侵蚀低山丘陵,出露面积为14.9km2,仅占全区面积的1.36%,其余大部分地区出露地层为第四系,主要为第四系中、上更新统、全新统,面积1082.72km2,占总面积的98.64%。下更新统地层地表未出露,仅钻孔揭露。
1.2.1前第四纪地层
区内地表出露前第四纪地层时代较老,为太古界(ar)和中元古界(pt2),以中元古界地层为主。上第三系地表未出露,仅见于少数钻孔中,而且均未揭穿,厚度不明。现由老至新为:太古界(ar)中元古界(pt2)新生界上第三系(n)。
1.2.2第四纪地层
第四纪地层在测区发育较齐全,出露面积为1082.72km2,是本次工作的主要研究对象。自下而上为:下更新统(q1)在本区地表未出露,钻孔揭露,除西南部侵蚀低山丘陵外,均有分布。中更新统(q2)出露于岗地。平原埋藏于上更新统或全新统之下,岩性以亚粘土为主,少量粘土和亚砂土。上更新统(q3)出露于冲湖积缓倾斜平原,侵蚀低山丘陵和岗地缺失,其它地区埋藏在全新统之下。全新统(q4) 区内全新统出露面积为738.5km2,占总面积的67.3%,分布于测区北部师灵—李庄杨—丁崔一线以北和东南部王阁—张老庄—前寨一线东南,面积为303.3km2。
1.3、岩土体结构
本区岩、土体结构大体可划分为2个类型区。坚硬、半坚硬岩石类型区,分布于低山丘陵区,岩性前第四纪基岩;松散岩类型区,分布于岗区和平原区,岩性主要为第四系粘性土夹砂、砂砾石层,厚度大于100m。
2、水文地质条件
2.1地下水类型划分与富水性
2.1.1、松散岩类孔隙水
将浅层含水层组的富水性分为四级,即:富水区(单井涌水量1000-3000m3/d)、中等富水区(单井涌水量500-1000m3/d)、弱富水区(单井涌水量100-500m3/d)、贫水区(单井涌水量小于100m3/d)。(见图1)
将中深层含水层组的富水性分为三级,即:强富水区(单井涌水量大于3000m3/d)、富水区(单井涌水量1000-3000m3/d)和弱富水区(单井涌水量小于1000m3/d),见图2。
2.1.2、变质岩类裂隙水
分布于王林—堰塘湾—张南庄一线以南和李庄—刘青管庄一带,面积为17.2km2,占总面积的1.6%,裂隙发育,枯水季节地下水迳流模数0.44l/km2s。
2.1.3、碳酸盐岩类裂隙岩溶水
分布于酒店乡西北的九女山、官寨、杨不乃庄一带,面积为2.5km2,占总面积的0.23%,裂隙、岩溶发育,枯水季节地下水迳流模数0.5-1.0l/km2s。
2.2地下水补、经、排条件
2.2.1、浅层地下水的补、经、排条件
浅层地下水补给来源主要有大气降水入渗补给、农田灌溉回渗补给和地下水迳流补给。测区大面积为平原,天然水力坡度与地面坡度相近,地下水迳流也较缓慢。排泄主要有蒸发、人工开采、河流排泄、迳流排泄。 2.2.2、中深层地下水的补给、迳流和排泄 中深层地下水的补给主要是侧向迳流补给。在县城及其周围,由于集中式开采形成降落漏斗。由漏斗边缘向漏斗中心,水头梯度逐渐增大,迳流也随之逐渐增强。排泄方式有人工开采和迳流排泄。由于迳流迟缓,迳流排泄量较小。人工开采主要分布县城区及其周围和师灵岗区,其它各乡(镇)为零星开采。
2.2.3、变质岩类裂隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水的补给、迳流与排泄 变质岩类裂隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水接受大气降水入渗补给,沿裂隙及溶孔(洞)向下游迳流,并以迳流方式排泄。
2.3地下水化学特征
2.3.1、浅层地下水水化学特征 测区浅层地下水划分为四个水化学类型,即hco3-ca型、hco3-camg型、hco3cl-ca型、hco3cl-cana型。 浅层地下水水化学类型的主要成因及分布规律与地貌、岩性和人为因素有关。区内浅层地下水的离子组分,阴离子含量高于阳离子。阴离子的含量多与地貌(或微地貌)和人为因素有关,阳离子的含量则与地层岩性关系密切。
hco3-ca型水是地下水最普遍和最基本的类型。
2.3.2、中深层地下水水化学特征 中深层地下水水化学较浅层地下水简单,全区分hco3-ca型、hco3-cana型和hco3-naca型三种类型。 中深层地下水化学类型与含水层岩性特征、埋藏条件和开采情况有关,阴离子含量高于阳离子、阴离子中以重碳酸根为主,阳离子则以钙、钠为主。
3、浅层地温场特征
浅层地能利用深度内(一般200m以内)地温的综合反映,以该深度混合水的温度来表征。
3.1、恒温带的确定
地球内热与太阳幅射热互相影响达到平衡的地带为恒温带。恒温带的深度和温度受纬度、高度、岩性、地表水体的分布、植被及小气候条件等的影响。恒温带以上,地下水温度与埋深关系不明显,主要随季节和地表环境温度变化;而在恒温带以下,地下水温度随埋深增加而增加。西平县恒温带深度定为27m,恒温带温度16℃。
3.2、地温增温率
恒温带以下随着深度的增加而地温逐渐增高的地带,称为增温带。其值的大小用地温梯度(g)表示,即深度每向下增加100m所增高的温度值。根据地质结构资料,确定西平县县地温梯度为2.5℃/100m。