4取水水源論證

1、4取水水源論證4.1 水源論證方案在區(qū)域地層、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件分析的基礎(chǔ)上，著重分析論證區(qū)區(qū)域構(gòu)造條件，地下熱水富水性及水質(zhì)；充分利用已有成井資料和地?zé)崴Y源評(píng)價(jià)成果，在調(diào)查驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)地下熱水資源量、單井采出資源量、開采影響范圍、地下熱水水質(zhì)等；據(jù)地下熱水開采條件，預(yù)測(cè)地下水水位，對(duì)地下水取水的可靠性做出論證。4.2 地?zé)崴∷凑撟C阜新市細(xì)河區(qū)祥宇上品商住小區(qū)于2011年9月6日至2011年11月25日施工一口XS-1地?zé)峋?。根?jù)XS-1地下熱水井的資料和地下熱水條件來(lái)論述該工作區(qū)的地?zé)崴Y源量。4.2.1 地質(zhì)、水文地質(zhì)條件分析4.2.1.1 地質(zhì)特征工作區(qū)處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)遼西臺(tái)

2、陷中，為阜新穹褶斷束的一部分，阜新-義縣盆地中東部。盆地內(nèi)褶曲發(fā)育，但褶皺平緩，呈緩傾斜的單斜構(gòu)造，巖層走向呈北東向延伸，傾向南東，傾角10°20°，構(gòu)成不對(duì)稱的單斜盆地，深部鉆孔資料表明，東部沉積厚度較大。盆地周邊北東，北北東向斷裂比較發(fā)育。區(qū)域性義縣-清河門四合主干斷裂呈北東向由盆地西北邊界通過(guò)，為活動(dòng)性壓壓扭性殼斷裂。據(jù)物探解釋資料得知，工作區(qū)內(nèi)有隱伏斷裂6條，為高角度張扭性斷裂，除WF5、 WF9為北東向外，其余均為北北東或北西向展布，物探資料顯示阜新盆底基底凹凸不平，發(fā)育隱伏凸起和凹陷，盆地內(nèi)隱伏斷裂皆屬于區(qū)域性義縣-清河門四合主干斷裂活動(dòng)斷裂帶。見阜新市區(qū)及周邊

3、地區(qū)斷裂一覽表（表4-1）（見圖4-1阜新盆地地層底界構(gòu)造圖）。表4-1 阜新市區(qū)及周邊地區(qū)斷裂一覽表編號(hào)位置走向傾向傾角力學(xué)性質(zhì)體系歸屬時(shí)代F1清河門四合北東南東/45-65張扭盆緣斷裂印支燕山喜山期繼承性活動(dòng)F2三家子沙拉北東北西/35-45張扭盆緣斷裂F3元寶洼北五家北東北西/45-55壓扭F4西灰同巴扎蘭近東西、東端轉(zhuǎn)北東北/65壓扭燕山期4.2.1.2 地層條件新生界第四系：巖性淺黃色亞粘土，亞砂土，砂礫石。中生界白堊系下統(tǒng)沙海組：深灰色泥巖，間夾淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖薄層。巖性致密，孔隙度差。中生界白堊系下統(tǒng)九佛堂組：以灰色、深灰色泥巖為主，局部夾淺灰色細(xì)砂巖。巖性致密，孔隙度差。中

4、生界白堊系下統(tǒng)義縣組：深灰綠色、深灰褐色火山角礫巖。巖性致密，孔隙度差。 (5)新太古界前震旦系：其巖性上部灰黑色片巖。下部淺灰綠色花崗片麻巖。4.2.1.3 水文地質(zhì)條件分析工作區(qū)地處小型盆地內(nèi)部的丘陵坡地，淺部地下的賦存條件受地形地貌、氣象水文等因素控制；區(qū)內(nèi)第四系松散砂礫石層分布有限且厚度較薄，平均3.0015.00m，地下水的補(bǔ)排及動(dòng)態(tài)變化主要受地形和大氣降水影響。深部地下水主要受巖性和構(gòu)造控制，巖性主要為砂巖、泥巖、侵入巖，含水層位的分布主要受斷裂構(gòu)造所控制。區(qū)內(nèi)地下水類型以基巖裂隙水為主，富水性較弱。構(gòu)造以張性和張扭性斷裂為主并控制著深部地下水的補(bǔ)給和徑流。一、松散巖類孔隙風(fēng)化裂隙

5、含水層主要分布在近地表的第四系沖洪積沙礫層及基巖風(fēng)化裂隙帶中，其厚度發(fā)育較薄，埋藏較淺，含水層厚度為5.0015.00m，地下水位埋藏深度在010.00m，屬孔隙風(fēng)化裂隙潛水含水層，以大氣降水的垂直入滲為主要補(bǔ)給源，季節(jié)性變化較大，水位變幅在2.005.00m之間，水化學(xué)類型以CI-Ca.Mg為主，滲透系數(shù)30.00120.00m/d，單位涌水量130L/s.m。二、基巖孔隙裂隙含水層 （1）沙海組砂巖孔隙裂隙含水層。（2）九佛堂組裂隙含水層，巖性致密堅(jiān)硬、脆度大，受構(gòu)造影響裂隙較發(fā)育，形成構(gòu)造裂隙含水帶，富水性好，水化學(xué)類型為HCO3-+Na+型水(重碳酸鹽水)。（3）義縣組火山巖裂隙水，據(jù)

6、1994年一七隊(duì)于該區(qū)北部架其營(yíng)子村施工了一口94-3井，在鉆進(jìn)538.00m深度時(shí)，鉆井開始涌水，涌水層位是義縣組玄武巖裂隙帶。涌水量由最初的20m3/h（1994年6月18日）逐漸衰減，降至0.50m3/h（1995年3月28日），趨于穩(wěn)定狀態(tài)。（4）新太古界前震旦系片巖裂隙水，據(jù)測(cè)井解釋， 1431.751823.00m、 有3個(gè)裂隙含水層段，合計(jì)厚度41.2m 。片巖裂隙水是該地?zé)峋饕∷畬游?，水量豐富。4.2.2 地下水資源量分析4.2.2.1 熱儲(chǔ)層分布特征該區(qū)內(nèi)地下熱水的熱儲(chǔ)空間類型屬斷裂構(gòu)造控制下的帶狀層狀熱儲(chǔ)型。熱儲(chǔ)層位為新太古界前震旦系片巖和中生界上侏羅統(tǒng)九佛堂組下部的白

7、云質(zhì)泥巖、粉砂巖。其巖性特點(diǎn)為致密堅(jiān)硬，孔隙性差，但脆性較大，受斷裂構(gòu)造影響裂隙較發(fā)育，某種程度已形成了沿地質(zhì)層位發(fā)育的帶狀及層狀含水空間。熱儲(chǔ)層必須要有良好的蓋層，才能使儲(chǔ)層中的熱量得以保存。項(xiàng)目區(qū)具有良好的蓋層條件。上覆沙海組及九佛堂組的地層厚度在700.001000.00m左右，其中沙海組的厚層狀泥巖、粉砂巖及九佛堂組泥巖、細(xì)砂巖是理想的蓋層。4.2.2.2 地溫場(chǎng)特征該項(xiàng)目區(qū)地?zé)釋倥璧貍鲗?dǎo)型地?zé)?，其熱源?lái)自地殼深部，區(qū)域大地?zé)崃魇瞧浜愣嵩?，在地殼深部呈平均分布，?dāng)進(jìn)入地殼上部后，在基巖凸起與凹陷構(gòu)造格局的制約下，熱流重新分配布局，在正向構(gòu)造與負(fù)向構(gòu)造的交接部位，熱流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不再

8、保持完整的垂直向上，有從凹陷部位向凸起部位傾斜的趨勢(shì)，從而導(dǎo)致熱密度在凸起部位的相對(duì)加大，而在凹陷部位相對(duì)減弱。根據(jù)井溫測(cè)井資料，本井所在地下巖層溫度亦隨著深度的增加而增加，但是其地?zé)嵩鰷芈试诓煌疃壬媳憩F(xiàn)出一定的差別，基本上可劃出5個(gè)增溫率差異段，見下表5-2：序號(hào)深度（米）井溫增溫增溫率增溫程度110020022.5723.891.321.32正常220034023.8924.810.920.66偏低3340140024.8137.9713.61.28正常41400164037.9740.082.110.88偏低51640180040.0843.733.652.19偏高表4-2 增溫率差異

9、段表全井地層溫度變化情況從下面的曲線圖中直觀可見。見圖5-2。根據(jù)地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)辦法（DZ40-85）公式采用地溫梯度推算法確定熱儲(chǔ)溫度。計(jì)算公式為：式中：t熱儲(chǔ)溫度，；d熱儲(chǔ)埋藏深度，m；取1800m；h常溫層埋藏深度，m；取50m；，/100m，根據(jù)測(cè)井計(jì)算地溫梯度確定；to常溫層溫度，；取12。計(jì)算結(jié)果：t=（1823-50）×1.53/100m+12=39.13 通過(guò)計(jì)算，XS-1井的熱儲(chǔ)層熱儲(chǔ)溫度39.13，抽水試驗(yàn)中測(cè)得地?zé)崴隹跍囟葹?1，地?zé)崴隹跍囟雀哂谟?jì)算的熱儲(chǔ)層溫度，說(shuō)明開采的地?zé)崴畞?lái)源于深部斷裂構(gòu)造造成熱異常的裂隙水。圖5-2 XS-1井井溫曲線圖4.2.3 地

10、下熱水資源量和可開采量分析4.2.3.1 地?zé)峋疅醿?chǔ)含水層、止水位置根據(jù)成井資料，地?zé)峋哪康臒醿?chǔ)含水層、止水位置見表4-3。表4-3 目的熱儲(chǔ)含水層、止水位置井號(hào)熱儲(chǔ)含水層止水位置含水層底深（m）厚度（m）位置（m）止水方法XS-11453.8522.11202.77套管1538.003.41567.3515.7合計(jì)41.2此井熱儲(chǔ)層位于太古界片巖及片麻巖中，熱儲(chǔ)層深度在1400m以下，為防止熱儲(chǔ)層上部地層的冷水混入熱儲(chǔ)層中，在1202.77m以上下入套管，并在023m及976.001202.77m套管外部注入水泥固井止水。4.2.3.2地?zé)峋樗囼?yàn)XS-1井在白堊系下統(tǒng)義縣組底部的火山角

11、礫巖及太古界前震旦系片巖中進(jìn)行抽水試驗(yàn)，深度為1202.771823.81m（即裸孔部分），1202.77m以上采用套管止水。上覆隔水層是弱透水層，為沉積較厚的沙海組泥巖、九佛堂組泥巖及義縣組火山角礫巖，靜止水位埋深39.00m。根據(jù)XS-1 地?zé)峋樗囼?yàn)，含水層厚度41.20m，單位涌水量為13.35 m3/d.m。表4-4 XS-1井抽水試驗(yàn)成果表井深水位下降S（m）涌水量Q（ m3/d）單位涌水量q（m3/d.m）含水層厚度(m)井徑r(mm)靜止水位（m）第1次降深 72.5968.4213.3641.2215.939第2次降深152.952042.5213.3541.2215.93

12、9第3次降深128.811720.5113.3641.2215.939圖4-3 抽水試驗(yàn)Q-S及q-S曲線4.2.3.3 地?zé)豳Y源儲(chǔ)量計(jì)算地?zé)豳Y源儲(chǔ)量計(jì)算的目的是為了資源評(píng)價(jià)，地?zé)崮茈S著地層埋深的加大，溫度以一定的梯度增加，地?zé)崮茏鳛橘Y源開采，必須在具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值許可及深度范圍內(nèi)進(jìn)行，XS-1地下熱水井，井深小于2000m，定為經(jīng)濟(jì)型。（1）地?zé)峋姆€(wěn)定產(chǎn)量依據(jù)XS-1地下熱水井抽水試驗(yàn)成果，單位涌水量為13.35 m3/d.m，在降深150m時(shí)地?zé)峋€(wěn)定出水量為2000 m3/d。（2）單井開采權(quán)益保護(hù)半徑依據(jù)地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）的規(guī)定，通過(guò)確定的單井穩(wěn)定

13、產(chǎn)量按單井允許開采量100年、消耗15%左右地?zé)醿?chǔ)量，按公式估算地?zé)峋_采對(duì)熱儲(chǔ)的影響半徑（R），視其為單井開采權(quán)益保護(hù)半徑。R=36500Qf 0.15H式中：Q地?zé)峋a(chǎn)量，單位為立方米每日（2000 m3/d）f水比熱/熱儲(chǔ)巖石比熱的比值，介于3-5之間H熱儲(chǔ)層厚度，單位為米（m）R地?zé)峋_采100年排出熱量對(duì)熱儲(chǔ)的影響半徑，單位為米（m）通過(guò)計(jì)算，單井開采權(quán)益保護(hù)半徑為4337m。開采保護(hù)區(qū)范圍以開采井為中心，半徑為4337m，面積為59km2。按實(shí)際開采量457.5 m3/d計(jì)算，單井開采權(quán)益保護(hù)半徑為2074m。開采保護(hù)區(qū)范圍以開采井為中心，半徑為2074m，面積為13.5km2。4

14、.2.3.4 采出熱量計(jì)算依據(jù)遼寧省阜新市祥宇上品XS-1井完井報(bào)告及日允許開采地?zé)崴Y源量，計(jì)算用水開采100年的采出熱量。公式：Qw= 36500Q采Cw (tr t0)式中：Qw熱水井開采100年采出的熱量（J）；Q采熱水井日允許開采量（m3）；tr熱儲(chǔ)溫度，取XS-1井的井口溫度51； t0當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，取年平均氣?.2；Cw水的比熱容，取4.18kJ/m3.。通過(guò)計(jì)算，用水開采100年的采出熱量為1.34×1013 J，相當(dāng)于4.58×105 噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的熱量值。4.2.5取水可靠性分析4.2.5.1 開采量及開采保護(hù)區(qū)范圍分析依據(jù)XS-1地下熱水井抽水試驗(yàn)

15、成果，單位涌水量為13.35 m3/d.m，地?zé)峋畬?shí)際開采量為457.5m3/d。依據(jù)地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T11615-2010）的規(guī)定，通過(guò)計(jì)算，單井開采權(quán)益保護(hù)半徑為2074m。開采保護(hù)區(qū)范圍以開采井為中心，半徑為2074m，面積為13.5km2。4.2.5.2 可靠性分析根據(jù)對(duì)地?zé)峋€(wěn)定產(chǎn)量的分析可知，地?zé)峋畬?shí)際出水量為457.5 m3/d，用水開采100年的采出熱量為2.27×1012 J，相當(dāng)于1.12×105 噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒的熱量值。穩(wěn)定產(chǎn)量和采出熱量均可滿足項(xiàng)目的取用水需求。據(jù)國(guó)土資源部地下水礦泉水及環(huán)境監(jiān)測(cè)中心檢測(cè)結(jié)果與地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范（GB/T116152010）附錄E理療熱礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比對(duì)照表明，地?zé)崴堰_(dá)到醫(yī)療價(jià)值濃度和礦水濃度，判定為硅水、硼水、鐵水和鋰礦水，具有醫(yī)療價(jià)值。綜合以上熱量、水量及水質(zhì)分析，該地?zé)峋∷煽俊?.2.5.3 地?zé)崛∷尚行苑治觯ㄒ唬┏删厩闆r祥宇上品XS-1井由東北煤田地質(zhì)局一七勘探隊(duì)2011年9月至2011年11月施工完成，終孔