湖南省地下热水资源及开发利用现状

皮景 巫政卿 皮建高

摘  要  湖南省地下熱水资源丰富，已发现热水单元116处，以低温地热资源为主，占98.3%，中温热水资源仅占1.7%;地下热水主要分布于湘西北、湘中、湘东北、湘东、湘东南5个区。全省地热资源总量为27.93万m3/d ，每年可提供利用的热能量约14.59×109MJ。地下热水中微量元素丰富，有80处达到饮用天然矿泉水标准，达标元素为偏硅酸、锂、锶、锌和溶解性总固体等。目前，我省地热资源开发利用方式较原始，开发利用程度较低、用途单一，有待于进一步开发利用。

关键词  地下热水; 资源;开发利用

中图分类号：P314                         文献标识码：A

Abstract： underground hot water resources are abundant in Hunan province， 116 hot water units have been found， mainly low-temperature geothermal resources， accounting for 98.3 %， and medium-temperature hot water resources accounted for only 1.7 %; Underground hot water is mainly distributed in five districts： Northwest Hunan， Central Hunan， Northeast Hunan， Eastern Hunan and Southeast Hunan. The total amount of geothermal resources in the province is 279，300 m3/d， and the annual thermal energy available is about 14.59 × 109MJ.There are abundant trace elements in underground hot water， and 80 places meet the standards for drinking natural mineral water. The standard elements are partial silicate， lithium， strontium， zinc， and soluble total solids. At present， the development and utilization of geothermal resources in our province is primitive， with a low degree of development and utilization and single use.

Keywords： underground hot water; resource; development and utilization

湖南省地热水研究工作始于上世纪六十年代末期，有很多单位和学者对我省地下热水开展了大量的调查评价、勘查与研究工作，取得了大量的成果，相应提交了大量成果报告，也有许多学者撰写了相关学术论文公开发表，对我省地下热水资源有较全面的论述。2013年原省国土资源厅以地勘项目形式开展了全省地下热水资源调查评价，对全省地下热水资源进行了新一轮系统而全面的调查，取得了最新的成果[1]。本文是在这次工作成果基础上整理分析而成，旨在把我省地下热水资源的最新资料奉献给各位热心地热工作的同行们。

1  地热水资源特征

1.1 地热水分布特征

通过系统调查与核实，目前全省已发现地下热水点218个，按照热水特征及水文地质单元的相对完整性，归并为116个相对独立的地热单元（田）。

全省地下热水分布在除娄底和益阳之外的12个地州（市）52个县（市、区）中。分为湘西北、湘中、湘东北、湘东、湘东南5个地热异常区，见图1。

1.1.1  湘西北区（Ⅰ）

湘西北地热区主要包括常德市、张家界市、湘西州和怀化市4个市（州），见图1。本区共发现地热单元26个，热水温度为26.0—61.0℃，平均温度为39.14℃。其中水温≥60℃的地热点有1个，占2.22%;水温为40—60℃的地热点有21个，占46.67%;温度25—40℃的地热点有23个，占51.11%。区内地热点总涌水量为315.94L/s，最小为流量0.35 L/s，最大涌水量达32.99L/s，平均涌水量为7.02L/s。

1.1.2 湘东北区（Ⅱ）

湘东北区主要为岳阳市的临湘、岳阳和平江3县市，共发现地热单元6个。区内地热水温度为25—40℃，最高水温39.6℃，最低温度为25.3℃，平均水温31.13℃。区内地热点总涌水量为93.20L/s，平均涌水量为6.21 L/s，最大流量为18.29L/s，最小流量0.15 L/s。

1. 1.3 湘中区（Ⅲ）

湘中区主要为邵阳市的洞口、隆回、绥宁、武岗和新邵5县，共发现热水单元9处。区内地热水点最高温度为44.1℃，最低温度为25.3℃，平均温度为32.91℃。区内地热点总涌水量为41.34L/s，平均涌水量为3.76L/s，最大为达14.58L/s。最小为流量0.02 L/s。

1. 1.4 湘东区（Ⅳ）

湘东区主要包括长沙市、湘潭市、株洲市和衡阳市4个地区（市）。共发现地热单元32处，区内地热水最高温度为98℃，最低温度为25.0℃，平均温度为37.86℃。区内热水点总涌水量为501.70L/s，平均涌水量为9.98 L/s，最大涌水量达84.6L/s，最小为流量0.05 L/s。

1.1.5 湘东南区（Ⅴ）

湘东南地热片区主要涉及郴州市、永州市2地区及炎陵、耒阳2个县（市）。共发现地热单元41处，地热水点最高温度89.1℃，最低温度为，温度25.0℃，平均温度为41.4℃。地热点总涌水量为1262.20L/s，平均涌水量为13.29 L/s，最大为涌水量达240.0L/s，最小为流量0.2 L/s。

1.2 热储特征

根据调查资料综合分析，我省热储岩性主要有4大类，分别为浅变质岩类、岩浆岩类、碳酸盐类及碎屑岩类。其中以碳酸盐岩类为主，约占60%，花岗岩及碎屑岩类次之，占17-20%，浅变质岩类最少，只占3.4%，见表1。

1.2.1碳酸盐岩类热储

碳酸盐岩是我省地热水热储层的主要岩性，共有69个地热单元，占全省总数的59.5%。热储地层时代以石碳系地层最多，占27.5%，二迭、奥陶、泥盆系地层基本相当，占比20-25%，三迭、震旦、寒武系地层均为较少，占比均<3%。

1.2.2 岩浆岩类热储

岩浆岩类热储层共有23个地热单元，占19.8%。岩体主要为加里东期、印支期、燕山早期和燕山晚期。岩性主要为花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩。岩层破碎带及构造裂隙构成热储层及地热水运移的通道。

1.2.3 碎屑岩区的热储

碎屑岩类热储层共有20个地热单元，占17.2%。岩性主要为第三系、白垩系、侏罗系砂岩砂砾岩及泥盆系石英砂岩等。岩层破碎带及构造裂隙构成热储层及地热水运移的通道。

1.2.4 浅变质岩热储

浅变质岩类热储层全省共有4处，占3.4%类。岩性主要为震旦、寒武及古生代浅变质岩。其断裂破碎带及构造裂隙等构成热储层及地热水运移的通道。

1.3 地热水水温特征

我省绝大部分为低温地热资源，全省低温地热资源共有114处，占98.3%，中温热水资源仅2处，占1.7%，目前没有发现高温热水点。在低温地热资源中，又以水温在25-40℃的温水为主，共81处，占69.8%;40-60℃的温热水共32處，占27.6%;60-90℃的热水仅1处，占0.9%。

全省平均水温为35.75℃。其中25—30℃的40处，占34.5%，30—40℃的41处，占35.3%，40—50℃的27处，占23.3%，50—60℃的5处，占4.3%，60—70℃的1处，占0.9%，70—90℃的没有1处，90—100℃的2处，占1.7%。

1.4 地下热水化学特征

地下热水水化学类型多样，达19种，其中以HCO3-Ca·Mg型为主，占样品总数的27.0%，其次是HCO3- Na型，占样品总数的11.0%，排在第三和第四的是HCO3-Ca和HCO3-Na·Ca型，分别占样品总数的8.0%。

1.5 地下热水资源量评价

1.5.1地热水可采资源

经统计计算结果，全省地下热水总可采资源量（Q）为18.96万m3/d。其中：热水（t≥60℃）可采量为8229m3/d;温热水（40℃≤t<60℃）可采量为77105m3/d;温水（25℃≤t<40℃）可采量为104277 m3/d。

1.5.2 地热水资源总量

全省地下热水资源总量（Q总）为27.93万m3/d ，其中验证的地热水为1.65万m3/d、探明的地热水为1.39万m3/d、控制的地热水为14.26万m3/d、推断的地热水为10.63万m3/d。其中：热水（t≥60℃）资源量为9443.4m3/d;温热水（40℃≤t<60℃）资源量为105856.8m3/d;温水（25℃≤t<40℃）资源量为164022.2m3/d。

1.5.3 地下热水资源热能

按规范计算全省地下热水资源每天可提供的热能约27.75万kW，年可开采热量约8.75×109MJ;每年可提供利用的热能量约14.59×109MJ（折合标准煤为49.85万吨/年）。

1.6 热矿水资源

热矿水是指水温在25℃以上的天然矿泉水。全省按功能分可有理疗热矿水及饮用天然热矿水两种。

1.6.1 理疗热矿水

全省116处地热水单元中共发现53处地下热水达到天然理疗矿泉水水质标准，占总数的45.7%。其中达标指标主要有4个，分别为溶解性总固体、硫化氢、偏硅酸及水温（℃），以水温达标为主，共46处，占总数的39.7%，其次是偏硅酸，共15处，占总数的12.9%;硫化氢和溶解性总固体分别为9处和7处，分别占7.8%和6%。

1.6.2饮用天然热矿水

全省达到饮用天然矿泉水标准的热水单元共有80处，占热水点总数的69.0%。达标元素有5个，分别为偏硅酸、锶、锂、锌和溶解性总固体。

从达标元素数量来看，有单元素达标的47处，包括偏硅酸型25处，锶型20处，锌型2处。有2个元素同时达标的复合型矿泉水27处，包括偏硅酸、锂复合型8处，偏硅酸、锶复合型13处，锂、锶复合型4处，锶、溶解性总固体复合型2处。有3个元素同时达标的复合型矿泉水4处，包括偏硅酸、锶、溶解性总固体复合型3处和偏硅酸、锂、锶复合型1处。有4个元素同时达标的复合型矿泉水2处，为偏硅酸、锂、锶、溶解性总固体复合型。

从单个元素特征来看，以偏硅酸矿泉水为主，共52处，占热水点总数的44.8%，偏硅酸含量一般为25.24—106.54mg/L;锶矿泉水次之，共45处，占总数的38.8%，锶含量为0.202—12.102mg/L;排在第三的是锂矿泉水，达标的有15处，占总数的12.9%，锂含量为0204—0.88mg/L;第四是溶解性总固体物矿泉水，全省共有7处，占总数的6.0%，溶解性总固体含量为1014.8—2169.2mg/L;锌矿泉水最少，仅有2处，占热水点总数的1.7%，其含量为0.247—0.301mg/L。

2  地下热水资源开发利用现状

2.1 地下热水开发利用率

经实地调查核实，全省116处地热单元已有不同程度开发利用的67处，占57.8%，完全未利用的有49处，占42.2%。在已开发利用的67处中，作为普通地下水利用的有21处，占18.1%;真正按地下热水功能利用的只有46处，占39.7%。由此可见，全省地下热水的利用率从点数来说只有40%左右。

2.2 地下热水开发利用模式

由上述分析可知，全省地下热水开发利用中利用了地下热水功能的点只有46处，分析这些点的开发利用模式归纳起来大体可分为村民自由开发利用模式（简称“自由式”，或称为“原始模式”）、小作坊简易开发利用模式（简称“作坊式”）及温泉宾馆集中开发利用模式（简称“集中式”）等三种模式。全省以集中式和自由式两种为主导，各占40%左右，累积占近80%。其中自由式31处，占36.5%，集中式36处，占42.4%，作坊式18处，占21.2%。

2.3 地下热水开发利用用途

据调查统计，目前开发利用地下水主要用于医疗、洗浴、温室、农业灌溉、水产养殖、城市供水、当地居民生活、生产用水等多种形式，归纳起来有五种用途，分别为医疗洗浴、生活生产及洗涤、养殖及农灌、城市供水。其中以医疗洗浴为主，占65.8%，其次为生产生活及洗涤，占21.9%，其他用途的点数占比均小于10%。

2.4 地下热水开发利用中存在的问题

我省地热资源总体利用程度较低，但也呈现了一些问题。归纳如下：

（1）资源开发利用程度较低

据调查统计，全省116个地热单元真正按地热水功能利用的只有46处，只占约40%，开发潜力很大。

（2）资源开发方式原始

目前，地下热水开发利用方式中原始模式与小作坊式合占58%，显示总体开发利用方式较原始。

（3）资源开发利用途单一

地下热水开发用途主要为洗浴，少量养殖与农业，综合利用率较低，特别是梯级开发程度低。

（4）资源浪费较严重

目前自由开采泛滥、泡浴人数失控、无节制地打开水阀等，造成热水资源浪费严重。

（5）个别地热田开采地段集中，分层开采不够，在集中开采地段水位下降幅度较大。

（6）技术开发能力和产业体系薄弱

在地热资源开发利用方面也产生过一些诸如热污染、微量元素污染及地面塌陷等地热环境地质问题。

3  地下热水资源开发利用建议

（1）充分发掘我省资源潜力

对地下热热水开发利用程度较高，或者目前没有发现地下热水而资源潜力较大的地区，适当增加勘探投入，充分发掘我省资源潜力，为推动全面利用地热资源提供科学依据。

（2）制定地热资源开发利用规划

根据我省资源分布特征，结合社会发展规划，尽快制定科学的、系统的地热资源开发利用规划，并严格按照规划实施。

（3）加强综合利用研究

监于目前地热资源开发用途单一的特点，建议有关部门组织强有力的技术力量开展地热资源综合研究，开展相关利用试验，探索充分利用地热资源的综合方案。

（4）加强地下热水资源动态管控

加强地下热水开采点的动态监测工作，掌握地下热水动态监测特征，科学管控地下热开发利用。

4  结论

（1）全省已发现地下热水单元116个。分布在湘西北区、湘中区、湘东北区、湘东区、湘东南区等5个地热异常区。

（2）我省以低温地热资源为主，全省平均水温为35.75℃，最低为25℃，最高为98℃。

（3）全省地下热水资源总量（Q总）为27.93万m3/d ，其中验证的地热水为1.65万m3/d、探明的地热水为1.39万m3/d、控制的地热水为14.26万m3/d、推断的地热水为10.63万m3/d。每天可提供的热能约27.75万kW，年可开采热量约8.75×109MJ。

（4）全省地热水开发利用率总体较低，约为40%。开发利用有村民自由开发模式、小作坊简易开发模式及温泉宾馆集中开发模式等三种模式，总体开发方式较原始。目前开发利用地下水主要用于医疗、洗浴、温室、农业灌溉、水产养殖、城市供水、当地居民生活、生产用水等多种形式。其中以医疗洗浴为主，占65.8%，其次为生产生活及洗涤，占21.9%。

参考文献/References

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