水文地質

開封市超深層地熱水人工回灌補源研究問題的提出

  資源與環境是人類生存和可持續發展的基礎條件,保護資源和環境是促進社會繁榮進步的一項重要戰略任務。進入 20 世紀以來,隨著人口增長及科學技術的快速發展,對各種資源能源開發與利用程度也越來越高,相應的帶來一系列問題。地熱資源作為一種清潔環保新能源,自古以來就被人類開發利用,但近十幾年以來,由于鉆井技術的提高,超深層的地下熱水資源開始被大量的開發利用,盲目開采、無節制的使用熱水資源等現象凸顯出來。大量的開采地下熱水資源會導致熱水資源枯竭、地面沉降等環境地質問題。為解決這些問題,多國都開展了保護地下熱水的研究工作。人工回灌作為一種可以有效補充地下水源,恢復或提升地下水位,促進資源可持續利用的手段,在地熱水資源保護中發揮著重要作用。
 
  開封市河南省地熱資源開發利用程度較高的地區,地熱水城市經濟發展和居民生活水平的提高做出很大貢獻。其所處的開封凹陷區內蘊藏的地下熱水資源,水質好,水溫高,含有多種對人體有益的微量元素,可作為天然飲用礦泉水醫療和洗浴用水,并且該區地熱資源埋藏相對較淺,易于開采,資源利用價值高。目前市區地下熱水的主要開采層屬于新近系明化鎮組、館陶組中段和古近系東營組下段熱儲層,開采深度最大達到 1800m,埋深大于 600m 的開采深井共有 88 眼,約一半深井開采層位為埋深1000~1200m 含水層,主要供給工業、酒店洗浴、居民生活等,少數用于冬季取暖。開采井基本上集中于黃汴河以西、大梁路以南、魏都路以北、西護城堤以東和西城開發區等區域。伴隨著城市經濟發展和人們需求的提高,地熱水的開采強度逐年加大,過密過量開采造成水位持續下降、單位出水量減少和水井吊泵等問題。部分開采井的水位埋深已由最初的 14m 下降到現在的 60.25m,尤其在開采井集中的中心城區地下水位呈單邊持續下降趨勢,出現不斷擴大的水位降落漏斗區。
 
  多年來開封市開發利用地熱資源的同時,針對地熱水無序開發帶來的問題,曾開展了多項地下熱水保護研究工作,制訂相應的管理辦法和法規文件,主要將保護措施著眼于資源的開采控制和有效利用上,但由于可操作性的限制以及與城市建設發展不相適應而沒有取得較好的成效。城市建設的加快和居民生活水平的提高,對地熱資源的需求量只會越來越大,強行限制地熱水開采是不現實的。在這種情況下,要想解決地熱水開發與保護的矛盾,就要開源節流。一方面提高地熱水資源的利用效率,一方面進行人工2補充地熱水資源,增加可持續使用的資源量,使有限、寶貴、潔凈的地下熱水資源可以實現良性循環,為社會經濟的發展和人民生活水平的提高發揮最大的效益。可見實施人工回灌以科學方法保護超深層地熱水資源,是當前開封地熱利用中亟待解決的問題。
 
  在實施回灌工程之前,必須要對區域的地質構造水文地質條件進行研究,掌握地熱水儲藏的基本特征,了解回灌效果,探討回灌在該區的可行性及合理的回灌模式等,為建設回灌工程提供依據。