習(xí)通

摘 要：通過(guò)對(duì)地質(zhì)、鉆探資料和物探測(cè)井、巖土體熱物性參數(shù)測(cè)試等資料的研究，結(jié)合綜合勘查技術(shù)方法和對(duì)已有資料的分析，計(jì)算了伊濱區(qū)第三、四系淺層熱儲(chǔ)的賦存量為600.11×1014J，深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量為68 930.57×1014J，合計(jì)69 530.68×1014J，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量23 730.61萬(wàn)t?？梢?jiàn)，伊濱區(qū)地?zé)崮苜x存豐富，具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。

關(guān)鍵詞：伊濱區(qū);地?zé)崮?賦存量

中圖分類號(hào)：P314.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0132-04

Analysis on the Resource and Prospect of the Geothermal

Energy in Yibin District of Luoyang City

XI Tong

（The Second Exploration Team，Henan Bureau of Coal Geological Exploration，Luoyang Henan 471000）

Abstract： Based on the information of the integrated drilling， exploration wells， thermal properties of soil and rock testing data and comprehensive exploration methods with analysis of the present data ，the amount of shallow geothermal energy reserve in the Tertiary system and Quaternary systems of Yibin District was calculated to be 600.11×1014J， and the geothermal energy reserve in the deep Cambrian limestone is calculated to be 68 930.57×1014J，totaling 69 530.68×1014J， which can replace standard coal， the number is 237 306 100 tons.Yibin District is rich in geothermal energy with wide development perspective.

Keywords： Yibin district;geothermal energy;energy reserve

地?zé)崾且环N新型的綠色能源，廣泛用于供暖、洗浴、醫(yī)療保健、種植、養(yǎng)殖、發(fā)電和烘干等多個(gè)方面[1]。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和世界性能源的日趨緊張，地?zé)嶙鳛橐环N新型礦產(chǎn)，有著巨大的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)潛力。地?zé)豳Y源的勘查開(kāi)發(fā)對(duì)于合理利用自然資源、緩解能源緊張狀況、改善投資環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重大意義。因此，通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)市伊濱區(qū)地?zé)崮苜x存情況和開(kāi)發(fā)前景進(jìn)行綜合分析，能夠極大地促進(jìn)洛陽(yáng)市伊濱區(qū)地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)利用。

1 交通位置和自然地理概況

1.1 交通位置

伊濱區(qū)位于洛陽(yáng)市區(qū)東南部，范圍北至洛河，南至萬(wàn)安山麓，西至二廣高速，東至偃師高龍西邊界，轄諸葛、李村、龐村、佃莊、寇店5鎮(zhèn)，106個(gè)行政村，總面積280km2，總?cè)丝?1萬(wàn)。伊濱區(qū)交通條件良好，北臨隴海鐵路和310國(guó)道，西側(cè)有二廣高速穿過(guò)，距龍門高鐵站僅4km，東側(cè)臨近207國(guó)道。區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)鄉(xiāng)村公路四通八達(dá)，交通十分便利，見(jiàn)圖1。

1.2 自然地理及經(jīng)濟(jì)狀況

伊濱區(qū)地處嵩山北坡，洛陽(yáng)盆地東南部，地勢(shì)南高北低，地表形態(tài)變化多樣，南部為中起伏低山、中部為山前沖洪積傾斜平原，北部為伊洛河沖積平原。區(qū)內(nèi)地貌依據(jù)它的成因、物質(zhì)組成進(jìn)行劃分，主要為流水地貌和黃土地貌兩類。其中，流水地貌分為侵蝕流水地貌和堆積流水地貌。伊濱區(qū)地貌類型分區(qū)圖見(jiàn)圖2。

伊濱區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，影響氣候的主要因素是季風(fēng)和環(huán)流[2]。冬春季風(fēng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)和東北風(fēng)，夏秋季主要風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和西南風(fēng)，多年平均風(fēng)速2.0m/s，區(qū)域多年平均降水量為575.2mm。

根據(jù)《洛陽(yáng)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2016年）的統(tǒng)計(jì)資料，2016年伊濱區(qū)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值134.36億元，完成工業(yè)增加值98.96億元，規(guī)模以上工業(yè)增加值80.41億元，固定資產(chǎn)投資190.33億元，財(cái)政一般預(yù)算收入3.20億元，農(nóng)民人均純收入11 457元。

2 區(qū)域地質(zhì)特征

2.1 地層

根據(jù)中國(guó)地層區(qū)劃，伊濱區(qū)屬華北地層區(qū)豫西地層分區(qū)。區(qū)內(nèi)地層由老到新依次為太古界登封群（Ardn）、下元古界嵩山群（Pt1sn）、中元古界汝陽(yáng)群（Pt22ry）、上元古界洛峪群（Pt31ly）和震旦系（Z）、下古生界寒武系（∈）及奧陶系（O2）地層、上古生界石炭系（C）及二疊系（P）、中生界三疊系（T）和新生界古近系（E）、新近系（N）及第四系（Q）。

2.2 構(gòu)造

伊濱區(qū)位于華北板塊南緣、嵩箕構(gòu)造區(qū)的嵩山背斜北翼，總體構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造，是構(gòu)成洛陽(yáng)盆地南翼的重要組成部分。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要表現(xiàn)為EW向的走向斷層、NW向斷層和NE向斷層以及后期由重力滑動(dòng)所形成的龍門滑體（Htl）。

2.3 巖漿巖

本區(qū)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖及巖漿侵入活動(dòng)。根據(jù)區(qū)域變質(zhì)程度和地層中廣泛分布的石英脈、方解石脈、綠泥石和葉臘石礦物，證實(shí)區(qū)內(nèi)燕山期巖漿熱以氣水熱液對(duì)流循環(huán)的方式通過(guò)斷裂、裂隙傳導(dǎo)至上覆地層，說(shuō)明本區(qū)深部有巖漿熱氣液活動(dòng)。

2.4 水文地質(zhì)

2.4.1 自然地理?xiàng)l件。本區(qū)屬黃河流域伊河水系。伊河發(fā)源于欒川縣西部的伏牛山區(qū)，經(jīng)嵩縣、伊川于本區(qū)西部流過(guò)，向北東至偃師市岳灘鄉(xiāng)境內(nèi)與洛河匯合后稱伊洛河，東流至鞏義市東北的神堤渡口注入黃河。本區(qū)分布的人工渠主要有伊東渠。

2.4.2 熱儲(chǔ)層類型。本區(qū)熱儲(chǔ)層根據(jù)地層結(jié)構(gòu)、含水性、地溫、地質(zhì)構(gòu)造等，可分為第三、四系淺層熱儲(chǔ)和寒武系深層灰?guī)r熱儲(chǔ)兩類。第三、四系淺層熱儲(chǔ)水溫一般在18～22℃，局部異常地段可達(dá)30℃。寒武系深層灰?guī)r熱儲(chǔ)由寒武系中上統(tǒng)地層組成，熱儲(chǔ)層厚度311～799m，平均厚度600m，含水空間為溶洞和溶隙，單位涌水量0.007 12～83.76L/s·m，滲透系數(shù)0.011 6～3.71m/d。水化學(xué)類型一般為HCO3-Ca·Mg型水，礦化度小于0.5g/L，屬巖溶承壓含水層，巖溶發(fā)育，但分布極不均一，富水性強(qiáng)。

2.4.3 巖溶水的補(bǔ)給條件。補(bǔ)給方式主要有以下三種方式：灰?guī)r裸露區(qū)大氣降水的直接入滲補(bǔ)給，灰?guī)r覆蓋區(qū)大氣降水的間接入滲補(bǔ)給和河流滲漏補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)的河流主要是伊河，伊河流經(jīng)龍門，在龍門河段橡膠壩升起時(shí)高于泉水出露高程，產(chǎn)生補(bǔ)給。

綜上所述，伊濱區(qū)除地表水體以外，其第三、四系和寒武系熱儲(chǔ)內(nèi)存在豐富的地下水資源，為地?zé)崮艿木C合開(kāi)發(fā)利用奠定了可靠基礎(chǔ)。

3 地?zé)崮苜Y源賦存

3.1 地?zé)崮苜Y源賦存的評(píng)價(jià)方法

穆夫勒爾（Muffler）和卡泰爾迪（Cataldi）將地?zé)豳Y源的評(píng)價(jià)方法分為四種：體積法、一地表熱流量法、平面裂隙法和巖漿熱量框算法。本區(qū)域采用體積法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

體積法常用的計(jì)算公式為：

[Q=Pr1-φCrT-T0+PwADCwT-T0]? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[Q]為熱量（kJ/s）;[Cr]、[Pr]為巖石的比熱和密度（kcal/m3·℃、kg/m3）;[Cw]、[Pw]為水的比熱和密度（kcal/m3·℃、kg/m3）;[φ]為巖層的孔隙度（或裂隙度）（%）;[T]為指定體積內(nèi)巖石和水的平均溫度（℃）;[T0]為基準(zhǔn)溫度，一般取值為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁丶?0℃。

3.2 第三、四系淺層熱儲(chǔ)的賦存量

伊濱區(qū)第三、四系淺層熱儲(chǔ)的賦存量采用式（2）計(jì)算：

[Qw=ρwcwφMdΔT]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中：[Qw]為第三、四系所含水中的熱儲(chǔ)存量（kJ）;[ρw]為水密度（kg/m3）;[cw]為水比熱容[J/（kg·℃）];[φ]為巖土體的孔隙率;[M]為計(jì)算面積（m2）;[d]為計(jì)算厚度（m）;[ΔT]為利用溫差（℃）。

伊濱區(qū)[ρw]取1.03×103kg/m3，[cw]取4.2×103J/（kg·℃），[φ]為0.3，伊濱區(qū)第三、四系淺層熱儲(chǔ)面積為192.67×106m2，[d]取30m，利用溫差[ΔT]為8℃。

經(jīng)計(jì)算本區(qū)第三、四系淺層熱儲(chǔ)中的熱儲(chǔ)存量為600.11×1014J，按照1噸標(biāo)準(zhǔn)煤折合熱量為2.93×1010J，折合標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量為204.82萬(wàn)t。

3.3 深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量

本區(qū)深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量為：

[Qr=CAdTr-T0]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

[C=ρrCr1-φ+ρwCwφ]?   ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ?（4）

式中，[Qr]為熱儲(chǔ)層中儲(chǔ)存的熱量（J）;A為計(jì)算面積，取144.71[×]106m2;d為熱儲(chǔ)厚度，取600m;[Tr]為熱儲(chǔ)溫度，根據(jù)區(qū)域內(nèi)薰衣草莊園熱水井，取46℃;[T0]為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，?4.7℃;[ρr]為熱儲(chǔ)巖石密度，寒武系取2.7×103kg/m3;[Cr]為熱儲(chǔ)巖石比熱，寒武系取0.92×103J/kg·℃;[ρw]為地?zé)崴芏?，?.986×103kg/m3;[Cw]為地?zé)崴谋葻幔?.18×103J/kg·℃;[φ]熱儲(chǔ)巖石的孔隙度，寒武系取3.2%。經(jīng)計(jì)算，C=2.536 4×106J/m3·℃;[Qr]=68 930.57×1014J。

經(jīng)計(jì)算，本區(qū)深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量為68 930.57×1014J，按照1噸標(biāo)準(zhǔn)煤折合熱量為2.93[×]1010J，深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量可替代標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量23 525.79萬(wàn)t。

4 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)前景

4.1 開(kāi)發(fā)利用條件

地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用受社會(huì)生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)、水文地質(zhì)條件以及政治經(jīng)濟(jì)等多方面因素的影響與制約[3]。本區(qū)地?zé)崮苜Y源的賦存條件受地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖性、巖相、沉積環(huán)境、水文地質(zhì)特征、巖土熱物理性質(zhì)、淺層地溫場(chǎng)特征以及環(huán)境地質(zhì)條件等多方面因素的控制。只有根據(jù)區(qū)內(nèi)地?zé)崮苜Y源的特點(diǎn)、能源消耗結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)等社會(huì)要素進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，才能最大限度地合理開(kāi)發(fā)利用該資源。

地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用必須在適宜區(qū)或較適宜區(qū)內(nèi)采用最恰當(dāng)?shù)睦梅椒?。具體地，要考慮地質(zhì)環(huán)境、地面沉降趨勢(shì)加重、高速鐵路沿線兩側(cè)各500m、自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)、地表水源一級(jí)保護(hù)區(qū)、地下水源核心區(qū)、高層建筑密集區(qū)等的影響。

地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用要采用科學(xué)的技術(shù)手段，利用地源熱泵技術(shù)采取只采熱不采水的模式，或通過(guò)采熱管道技術(shù)熱交換，冷暖季節(jié)交替采熱和制冷余熱回灌，部分或全部回灌結(jié)合，以期達(dá)到地下熱儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)平衡。

4.2 地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用方向

由于本區(qū)屬地下水地源熱泵系統(tǒng)適宜區(qū)，因此針對(duì)該區(qū)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用主要有2個(gè)方面。

4.2.1 地?zé)峥照{(diào)。本區(qū)淺層地?zé)崮苜Y源開(kāi)發(fā)利用主要以冬季供暖和夏季制冷為主。開(kāi)發(fā)利用適用范圍較廣，包括企事業(yè)單位、商場(chǎng)、展館、學(xué)校、醫(yī)院、賓館和飯店等。在國(guó)家節(jié)能減排政策的指導(dǎo)下，許多建設(shè)工程項(xiàng)目紛紛采用地?zé)峥照{(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用規(guī)模呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

4.2.2 醫(yī)療保健。地下熱水具有一定的醫(yī)療價(jià)值，可作為洗浴、療養(yǎng)用水或在醫(yī)生的指導(dǎo)下進(jìn)行保健，從而促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民健康水平的提升。

4.3 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

伊濱區(qū)內(nèi)淺層地溫能和深層地?zé)崮苜Y源前景廣闊。目前，伊濱區(qū)的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用已初步展開(kāi)。例如，中電銀河灣小區(qū)采用淺層地溫水，通過(guò)地源熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小區(qū)供暖制冷，實(shí)現(xiàn)了冬夏季采暖制冷的“零”污染和“零”排放;薰衣草莊園和萬(wàn)安山溫泉小鎮(zhèn)各打地?zé)峋顬? 500m和2 137m，溫度為41～46℃，用于溫泉洗浴。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

①伊濱區(qū)內(nèi)具備地?zé)崮苜x存的淺層、深層地質(zhì)條件，即第三、四系淺層地溫能和寒武系深層地?zé)崮軣醿?chǔ)層。

②向洛陽(yáng)盆地補(bǔ)給水資源的河流有數(shù)條，如洛河、伊河、瀍河、澗河以及黃河小浪底水庫(kù)水源補(bǔ)給，具備水資源補(bǔ)充條件。

③區(qū)內(nèi)第三、四系淺層熱儲(chǔ)中的熱儲(chǔ)存量為600.11×1014J，深層寒武系灰?guī)r熱儲(chǔ)中的賦存量為68 930.57×1014J，合計(jì)地?zé)崮苜x存量69 530.68×1014J;按照1噸標(biāo)準(zhǔn)煤折合熱量為2.93[×]1010J，淺層地?zé)崴商娲鷺?biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量為204.82萬(wàn)t;深層寒武系灰?guī)r地?zé)崴商娲鷺?biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量23 525.79萬(wàn)t，合計(jì)地?zé)崮苜x存量可替代標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量23 730.61萬(wàn)t。

若能達(dá)到循環(huán)利用的模式，地?zé)崮艿馁Y源量將十分豐富。

5.2 建議

①在地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)過(guò)程中注意加強(qiáng)行政管理和技術(shù)監(jiān)督。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和回灌系統(tǒng)的建設(shè)，使地?zé)豳Y源能夠合理有序地開(kāi)發(fā)利用，減少盲目開(kāi)采對(duì)地?zé)豳Y源造成的浪費(fèi)和過(guò)量開(kāi)采導(dǎo)致的潛在地質(zhì)災(zāi)害影響。

②加強(qiáng)地?zé)嵛菜毓嗉夹g(shù)和地?zé)嵛菜幚硌芯?，?qiáng)化熱能利用效率和傳熱管道保溫措施，降低地?zé)嵯暮臀菜疁囟?，提高地?zé)豳Y源的綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

③加大科研投入，對(duì)地下熱儲(chǔ)的賦存特征、開(kāi)采方式、資源保護(hù)以及環(huán)境影響等進(jìn)行綜合研究，以期達(dá)到地溫（熱）能的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用。

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