关中地区地热水类型及利用现状研究

刘战军

（陕西水利水电工程集团有限公司 陕西 渭南 714000）

1 引言

关中地区蕴藏着丰富的地热资源，是我国最早利用地热资源的地区之一。位于秦岭北麓的华清池温泉、蓝田汤峪温泉等长期以来被用于沐浴疗养，现在是著名的旅游和疗养胜地。尽管人们在关中地区利用地热水的历史悠久，但人工开采地下热水主要始于20世纪70年代，关中地区主要集中在西安、咸阳等城市及其郊区和个别旅游、休闲地区，一般用于洗浴，有少量用于取暖、种植和养殖业，截至目前，对地热的开发利用大都仅限于直接汲取地下热水、热能利用后将尾水外排的初级阶段，极少回灌重复利用。

根据建设资源节约型和环境友好型社会的需要，地热资源作为一种绿色环保的能源，将在国民经济建设中发挥重要的作用。因此，开展关中地区地热水类型及利用现状研究工作，对于合理利用地热资源和保护环境具有重要的实际意义。

2 地热水类型

关中地区的地热水按热储层类型可划分为三类：太古界、元古界变质岩、结晶岩型；第三系碎屑岩类裂隙孔隙型；第四系松散岩层孔隙型。

2.1 太古界、元古界变质岩、结晶岩型

这一类型的地热水资源主要分布于秦岭和骊山北麓深大断裂构造带与关中断陷盆地交接部位，热水赋存于基岩裂隙中，补给条件好，循环深度大，热水温度高，且多以温泉形式出露，水温42℃～60℃，流量40 m3/h～80m3/h。热水井水温 50℃～57℃，出水量20 m3/h～42 m3/h。水化学类型SO4—Na或SO4Cl—Na型，矿化度小于1g/l。已开采点有临潼华清池、蓝田汤峪等。

2.2 第三系碎屑岩类裂隙孔隙型

此类型的地热水资源分布于秦岭以北关中地区广大地区，大致范围西至岐山断裂、东至固市凹陷。主要热储层深度1000m～3000m，从南到北厚度变大，由西至东由浅变深。主要是一套砂岩、砂砾岩夹泥岩、砂质泥岩地层。上部坝河组、蓝田组富水性较好，水温较低；中部冷水沟组、寇家村组富水性次之，温度较高；下部红河组、白鹿原组、泔河组富水性差，温度更高。由于新构造基底隆起影响，水热供补来源和循环途径不同，热储层透水性和导热性差异，各地段热水的水头和温度不一样。据地矿部门估算，仅西安地区可以利用的地热水资源量就有5×108m3左右，水头高几米至二十几米，井口水温多数50℃～90℃，最高已达104℃，属中温地热水资源。单井出水量30 m3/h～223m3/h。矿化度 1.1g/l～5.0g/l，少数高达7g/l。水化学类型复杂，主要有ClSO4-Na、SO4Cl—Na、SO4—Na及 SO4HCO3—Na型水。地热水中有1项～5项指标达到医疗热矿水命名标准，主要为氟水、碘水、硼水、硅水、砷水和氡水。第三系砂页岩互层裂隙地热水，热储层埋藏深，上部盖层厚度大，水源补给困难，循环交替缓慢，消耗后很难补充和恢复，所以必须严格控制开采。

2.3 第四系松散岩层孔隙型

这一类型的地热水资源主要赋存于下更新统三门组砂层中。目前主要开采区位于长安区东大乡附近，开采深度一般在190m～500m之间，抽降10m～30m，出水量为50m3/h～100m3/h。井口水温40℃～50℃，个别高达90℃，属中低温地热水资源。矿化度小于 0.6g/l。水化学类型为 SO4—Na、SO4HCO3—Na和HCO3—Na型水，是具医疗价值的氟水和硅水。

3 利用现状

3.1 地热水井的分布

截至2007年年初，关中地区内各类地热水井已达293眼，地热水井主要集中在地热地质条件较好，经济比较发达的西安市、咸阳市及其周边地带，其次分布在旅游资源较好、有温泉出露的秦岭山前地带，如临潼骊山、眉县西汤峪、长安区东大、蓝田东汤峪及渭南市区等。据2003年3月统计，关中地区已有各类地热井186眼，2002年地热水年开采量约500万m3。其中：西安市139眼井，年开采量约300万m3；咸阳市21眼井，年开采量约100万m3；宝鸡市10眼井，年开采量约48万m3；渭南市16眼井，年开采量约85万m3。

3.2 开采特征

关中地区地热井的开采深度跨度较大，浅井在300m左右，深井已达4000m。较浅地热井主要分布在关中地区南北边缘地带，即秦岭山前及蒲城凸起和咸礼断阶的北部，井深一般小于1000m，极少数井深在1000m～1500m之间。开采热储主要为碳酸盐岩岩溶热储和基岩裂隙孔隙热储。在西安及周边地区，20世纪90年代初期施工井深大多1200m～2000m，中后期及近几年施工地热井深度普遍大于2000m，开采热储主要为第三系张家坡组和蓝田灞河组孔隙裂隙热储层段，已有十余眼地热井井深超过3000m，最深达4000m，深部开采热储以第三系高陵群热储层段和白鹿塬热储层段为主。

3.3 利用情况

地热水井集中的西安、咸阳地区及秦岭山前地带，地热水开采量较大，主要用于洗浴、取暖。另外，西安市郊区的部分地热井用于喜温鱼养殖和花卉种植，宝鸡市温水沟的泉水用于养鱼。一些地区由于开采量大，已出现水位下降、泉水断流现象。沿北山山前分布有少部分地热井，地热水多用来饮用，资源利用程度较低。

4 存在问题

近年来，关中地区掀起了开采深层地热水的高潮,热水井每年以5～10眼的速率增加。地热水一般为承压水，多项研究标明，过量开采地热水会带来地面沉降、地裂缝等一系列地址问题，严重的甚至可以诱发地震。

关中地区地热水开采层在100m～300m之间，特别是104m～187m之间。该层位属第四系，是黏土层与砂、砂砾层组成的不等厚互层结构。过量开采承压水,致使承压水位大幅度下降,含水砂层及黏土层中的孔隙水被挤出，孔隙压力减小，一部分原来由孔隙水承担的上覆荷载就转移到砂或黏土颗粒骨架上,有效应力增大,砂层及黏土层就会被压实。不同于含水砂层的变形特征，黏土层的释水压密形变是不可逆转的，它可以导致永久性的地面沉降。

5 结语

关中地区众多的企事业单位对地热资源的开发利用有着广泛的积极性和极高的市场需求，如宝鸡、咸阳、西安、渭南、华阴、潼关等主要城市和华山、兵马俑、临潼骊山、南五台、蓝田汤峪、太乙宫、楼观台、法门寺、周公庙等主要旅游景点，都有开发利用地热资源的热情。随着地热资源开发利用程度的逐步增强，其引起的生态环境地质问题可能会凸现出来。因此，合理开发利用地热水资源必须科学规划，严格管理，有序开采。陕西水利