摘要:為了地?zé)崴Y源的可持續(xù)開發(fā),對(duì)重慶1h經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)的地?zé)崴?/a>背斜地質(zhì)構(gòu)造、熱儲(chǔ)層狀況、地?zé)崴?/a>補(bǔ)給進(jìn)行了分析,并根據(jù)補(bǔ)給情況對(duì)各自背斜的建議開采量進(jìn)行了計(jì)算.分析結(jié)果表明:在地質(zhì)構(gòu)造上,重慶地?zé)豳Y源可視為一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的整體,但各個(gè)背斜溫泉之間又有其相對(duì)的獨(dú)立性;下三疊統(tǒng)嘉陵江組、中二疊統(tǒng)茅口組、中上寒武統(tǒng)高臺(tái)組和平井組是重慶地?zé)?/a>水的主要熱儲(chǔ)層;從銅鑼?shí){背斜、南溫泉背斜地下熱水的同位素氘(D,2H)和氧O18(18O)分布可以確定大氣降雨是重慶地?zé)?/a>水的主要補(bǔ)給源.

  關(guān)鍵詞:背斜;熱儲(chǔ)構(gòu)造;地?zé)釡厝?/a>;可持續(xù)開發(fā);重慶市.

 

  地?zé)崴Y源是集熱、礦、水于一體的可再生資源.重慶地?zé)?/a>水資源屬中低溫熱水類型,微量元素及有益礦物質(zhì)豐富,具有極大的開發(fā)利用價(jià)值[1O5].目前,重慶市域已查明溫泉107處,其中天然溫泉26處,坑道溫泉16處,鉆井溫泉65處,地?zé)?/a>水資源豐富、分布廣泛、開發(fā)利用歷史悠久,以/五方十泉0為代表的重慶都市經(jīng)濟(jì)圈地?zé)釡厝?/a>更是蓬勃發(fā)展.隨著經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變以及人民生活水平的提高,重慶對(duì)地?zé)崴?/a>資源的需求將進(jìn)一步加大,而過量開采地?zé)?/a>水會(huì)導(dǎo)致地?zé)崴?/a>資源環(huán)境遭到破壞,20世紀(jì)90年代初重慶西泉斷流,天然南溫泉、小泉徹底枯竭,東泉水流量和水溫逐年下降、部分?jǐn)嗔?北溫泉也由于煤礦開采而導(dǎo)致泉流量、水溫、水位大幅度下降.因此,只有科學(xué)合理地開發(fā)利用地?zé)崴Y源,才能促進(jìn)重慶溫泉旅游業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展.本文從重慶1h經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)的地?zé)崴Y源現(xiàn)狀出發(fā),分析了重慶地?zé)崴?a href="http://www.rijz.cn/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)構(gòu)造、地?zé)崴畯搅餮a(bǔ)給途徑,并對(duì)地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/水資源.html" >水資源量進(jìn)行了計(jì)算,給出了重慶都市經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)主要地?zé)崽?/a>的建議開采量.

 

  1 重慶主城地?zé)?a href="http://www.rijz.cn/t/水資源.html" >水資源現(xiàn)狀.

 

  /五方十泉0是重慶都市經(jīng)濟(jì)圈地?zé)釡厝?/a>的核心,現(xiàn)有資源量516萬m3/d,分為東西南北中/五方十泉0.

 

  /東0以東溫泉為核心,水溫51~53e,水量約117萬m3/d,淺鉆井開采型./南0以南溫泉、保利小泉溫泉為核心,南泉、小泉現(xiàn)各有4個(gè)鉆井,屬淺鉆井開采型,由于鉆井密度較大,水溫偏低、水量偏小,水溫38~45e,水量約0175萬m3/d./西0以貝迪、天賜、金劍山溫泉為核心,水溫46~53e,水量約114萬m3/d./北0以北溫泉、統(tǒng)景溫泉為核心,水溫37~53e,水量約0189萬m3/d.其中統(tǒng)景溫泉目前以淺鉆井開采利用為主,水溫41~53e,水量約0169萬m3/d./中0以梨樹灣和海棠曉月溫泉為核心,水溫37~53e,水量約0186萬m3/d.

 

  2 重慶地?zé)崴?a href="http://www.rijz.cn/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)構(gòu)造.

 

  重慶嶺谷相間,山脈與背斜展布方向一致.從構(gòu)造上來看,重慶市屬沉積巖廣泛發(fā)育區(qū)域,其中侏羅系地層厚度最大、分布最廣,三疊系地層次之.二、三疊系地層是本區(qū)分布最穩(wěn)定的海相碳酸鹽沉積層,主要出露在背斜構(gòu)造區(qū).重慶西以華鎣山深大斷裂帶為界,東以長壽)遵義深大斷裂帶為界,其間的背斜構(gòu)造從西向東由華鎣山復(fù)式背斜南端分支的瀝鼻峽背斜、溫塘峽背斜、觀音峽背斜及龍王洞背斜與銅羅峽背斜、明月峽背斜、南溫泉背斜、桃子蕩背斜和豐盛場背斜組成,形成華鎣山、縉云山、明月山、東溫泉山等褶皺山系.

 

  溫泉由地下地?zé)崴貛r層裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上升出露地表而形成.重慶的眾多背斜山脈,大多是巖溶地貌,擁有大量的裂隙和溶洞,這些裂隙和溶洞成為存貯溫泉的含水構(gòu)造.此外,由于地表長期的侵蝕、溶蝕作用,背斜山脈頂端嘉陵江石灰?guī)r裸露形成巖溶槽谷,給地表水的下滲提供了良好通道.同時(shí),重慶市域內(nèi)廣泛分布的嘉陵江組石灰?guī)r層,構(gòu)成了地?zé)崴?a href="http://www.rijz.cn/t/熱儲(chǔ)層.html" >熱儲(chǔ)層,而與灰?guī)r伴生的砂巖、泥巖層,則形成了良好的保溫蓋層和隔水層.因此,市域廣泛存在的嘉陵江石灰?guī)r熱儲(chǔ)層,砂巖、泥巖保溫蓋層和隔水層,背斜山脈頂端巖溶槽谷地貌,加上豐富的雨量,共同造就了重慶豐富的地?zé)豳Y源.從構(gòu)造上來看,重慶地?zé)崴饕?a href="http://www.rijz.cn/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)層有下三疊統(tǒng)嘉陵江組、中二疊統(tǒng)茅口組、中上寒武統(tǒng)高臺(tái)組和平井組等,次要熱儲(chǔ)層有中三疊統(tǒng)雷口坡組、下奧陶統(tǒng)紅花園組、桐梓組等.三疊系下統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r主要出露于背斜近軸部,厚600m左右,以灰?guī)r為主,間夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、角礫狀灰?guī)r(深部為膏巖層),為本區(qū)主要熱儲(chǔ)層位.三疊系中統(tǒng)雷口坡組在區(qū)內(nèi)保存的厚度極小,一般在30m左右,為區(qū)內(nèi)次要熱儲(chǔ)層.三疊系上統(tǒng),須家河組為一套灰色長石右英砂巖夾灰黑色炭質(zhì)頁巖及煤層,厚450m左右,為嘉陵江組熱儲(chǔ)的第1隔熱保溫蓋層.侏羅系地層為一套內(nèi)陸河湖相沉積,以紫紅色泥巖為主夾砂巖的沉積巖,厚度一般大于2000m,為嘉陵江組熱儲(chǔ)的第2隔熱保溫蓋層.三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組為一套泥質(zhì)巖層夾灰?guī)r層,厚500m左右,為嘉陵江組熱儲(chǔ)下部的隔水巖層.

 

  重慶地?zé)崴?a href="http://www.rijz.cn/t/資源.html" >資源分布受各熱儲(chǔ)構(gòu)造帶控制,深埋于地下,呈帶狀展布.水質(zhì)類型主要有硫酸鹽型、氯化物型、重碳酸鹽型等.其中1h經(jīng)濟(jì)圈大部分區(qū)域以硫酸鹽型為主,萬盛)南川以重碳酸、氯化物型為主,渝東北以硫酸鹽、氯化物型為主,渝東南硫酸鹽、重碳酸、氯化物型均有分布.

 

  3 地?zé)崴畯搅餮a(bǔ)給分析.

 

  從重慶地?zé)崴?a href="http://www.rijz.cn/t/開發(fā)利用.html" >開發(fā)利用的歷史來看,重慶地?zé)豳Y源在熱儲(chǔ)構(gòu)造上相對(duì)獨(dú)立,但又相互聯(lián)系,局部的不合理開發(fā)會(huì)對(duì)整個(gè)背斜地?zé)豳Y源造成不可恢復(fù)的破壞.1962年石油溝氣礦在距南泉以南16km處的橋口壩勘探鉆井,造成南溫泉、小泉的4眼天然溫泉斷流3眼,余下的1眼流量也從720m3/h減少至400m3/h.20世紀(jì)60年代,隨著南邊橋口壩油氣勘探井)))南二井的施工,南泉片區(qū)的東、西兩翼(南泉、小泉)的天然溫泉逐漸斷流;70年代中期,隨著人工鉆井的開發(fā),南泉天然溫泉也隨之干涸消失.因此,科學(xué)開發(fā)和保護(hù)地?zé)崴Y源環(huán)境,需要對(duì)背斜熱儲(chǔ)層構(gòu)造、地?zé)崴a(bǔ)給情況進(jìn)行分析,避免由于局部過量開采而導(dǎo)致整體背斜的地下熱水資源生態(tài)環(huán)境遭到不可逆轉(zhuǎn)的破壞.

 

  地下水氫氧穩(wěn)定同位素D和18O的相對(duì)豐度D(D)和D(18O)可反映出地下熱水的補(bǔ)給源特征[6O7],從銅373第4期李東升,等 重慶地?zé)崴Y源熱儲(chǔ)構(gòu)造與徑流補(bǔ)給圖1 重慶地下熱水D(D)與D(18O)的關(guān)系Fig. 1 Relationship ofD(D) andD(18O) ofgeothermal water in Chongqing鑼?shí){背斜、南溫泉背斜地下水樣測試的D(D)和D(18O)來看,D(D)分布在-01717%~ -01577%之間,D(18O)分布在-010959%~ -010851%之間,D(D)和D(18O)位于克雷格大氣降水線附近[8](圖1),因此可以確定銅鑼?shí){背斜至南溫泉背斜地下熱水水源主要接受大氣降水的補(bǔ)給.從地質(zhì)構(gòu)造上來看,在重慶廣泛分布的背斜山脈中,山脈頂端的嘉陵江石灰?guī)r在地表的侵蝕、溶蝕作用下逐漸裸露形成巖溶槽谷,即向下的滲流通道,是地表水補(bǔ)給地下熱水的主要方式.

 

  銅五井、銅鑼?shí){鉆井、南溫泉熱水井與橋口壩南二井在地質(zhì)剖面上為由北往南依次分布,根據(jù)南江水文地質(zhì)隊(duì)水樣采集同位素分析結(jié)果,銅五井熱水14C測定年齡為10800a,銅鑼?shí){鉆井熱水14C測定年齡為11000a,南溫泉熱水井熱水14C測定年齡為11300a,橋口壩南二井熱水14C測定年齡為13000a,地?zé)崴男纬赡挲g由北往南逐漸增大.因此,可以判定銅五井、銅鑼?shí){鉆井、南溫泉熱水井與橋口壩南二井地?zé)崴Y源自北向南縱向流動(dòng).結(jié)合其地?zé)崴瓺(D)和D(18O)分布及背斜構(gòu)造可以確定,其地?zé)崴Y源在接受大氣降水補(bǔ)給后,大氣降水沿各含水層或斷裂構(gòu)造帶向地下深部滲透、運(yùn)移,各水源地地下熱水沿背斜軸部順T2l+T1j自北向南縱向流動(dòng)[9],在深部順構(gòu)造線方向經(jīng)長途徑流深部循環(huán)逐漸增溫形成穩(wěn)定的地?zé)崴Y源,并在熱儲(chǔ)構(gòu)造最大減壓地段(如河流橫向深切熱儲(chǔ)構(gòu)造)出露形成天然溫泉,或工程揭露形成坑道溫泉、鉆井溫泉等,如統(tǒng)景溫泉、銅鑼?shí){溫泉等(長江邊).其中南溫泉背斜地下熱水表現(xiàn)較為明顯,南溫泉位于重慶東南的南泉鎮(zhèn),其地下熱水的補(bǔ)給主要受南溫泉背斜控制,大氣降水或地表水從巴南區(qū)明月山背斜山嶺滲入地下,流至長生向斜下約1500m深處,吸收地?zé)嵘仙饺B紀(jì)下統(tǒng)嘉陵江組石灰?guī)r中,在石油溝、橋口壩等地區(qū)形成3條含水通道,在花溪河邊出露形成大泉、小泉和子泉3處泉眼.

 

  4 地?zé)崴Y源量計(jì)算.

 

  重慶市地?zé)崽?/a>主要為隱伏型層狀熱水型地?zé)崽?/a>,所計(jì)算的地?zé)崴Y源包括水熱型和地壓型2種類型[10].其中水熱型地?zé)?/a>是指溫度在25e以上(含25e)賦存于基巖中的地下熱水和天然出露的溫泉.考慮到重慶市域未進(jìn)行過系統(tǒng)的地?zé)崴Y源勘探,基礎(chǔ)性地?zé)豳Y料主要靠商業(yè)性勘探打井積累,此次計(jì)算區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源量Q、可采儲(chǔ)量則通過熱儲(chǔ)體積法確定[11].Q(單位為J)的計(jì)算公式為Q = adC(tr-tref)其中C = (1-Ue)Qrcr+Qwcw式中:a)))熱儲(chǔ)面積,按物探或鉆孔結(jié)果確定,km2;d)))可及深度內(nèi)的熱儲(chǔ)厚度,km;Qr)))熱儲(chǔ)巖石的密度,kg/m3;Qw)))熱水的密度,kg/m3;cr)))熱儲(chǔ)巖石的比熱容,J/(kg#K);cw)))熱儲(chǔ)水的比熱容,J/(kg#K);Ue)))熱儲(chǔ)的有效孔隙率;Tr)))熱儲(chǔ)溫度,e;tref)))基準(zhǔn)溫度,取當(dāng)?shù)囟嗄昶骄鶜鉁?e.

 

  計(jì)算時(shí)熱田圈邊主要考慮構(gòu)造控?zé)?、深?a href="http://www.rijz.cn/t/儲(chǔ)熱.html" >儲(chǔ)熱、熱儲(chǔ)儲(chǔ)水等因素,并結(jié)合目前的技術(shù)條件及開發(fā)利用能力,將深度2500m作為可采儲(chǔ)量計(jì)算邊界,其他儲(chǔ)熱計(jì)算參數(shù)采用深鉆井測井數(shù)據(jù)確定,所涉及幾何形態(tài)參數(shù)在地?zé)崴Y源主要分布區(qū)1B50000地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查地質(zhì)圖上求取.

 

  由于區(qū)內(nèi)嘉陵江組熱儲(chǔ)地?zé)崴饕邮軒r溶槽谷淺層地下水的補(bǔ)給,巖溶槽谷地下水主要由大氣降水和地表水補(bǔ)給,因此,各水源地?zé)崴目砷_采量為其徑流補(bǔ)給量控制,通過控制區(qū)內(nèi)各背斜地下水源地?zé)崴拈_采量小于其補(bǔ)給量,可保證各背斜地下熱水資源的可持續(xù)開發(fā).而巖溶槽谷地下水的匯水范圍又由槽谷374河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第39卷內(nèi)嘉陵江組地層出露區(qū)及其兩側(cè)部分須家河組地層出露區(qū)組成,因此T1j+T2l過水?dāng)嗝鎸挾群蛯?dǎo)水系數(shù)直接決定了巖溶槽谷地下水的儲(chǔ)量,也就決定了地下熱水的補(bǔ)給量.根據(jù)徑流補(bǔ)給量計(jì)算建議開采量:

 

  Qc= FTJ式中:Qc)))建議開采量,L/s;F)))各水源北端T1j+T2l過水?dāng)嗝鎸挾?m;T)))天然條件下的水力坡度,取0132%;J)))導(dǎo)水系數(shù),取1420m2/s.

 

  背斜兩翼及軸部地下熱水T1j+T2l過水?dāng)嗝鎸挾扔?jì)算時(shí)取1800m,背斜一翼過水?dāng)嗝鎸挾热?00m[12],其他計(jì)算參數(shù)由鉆井測井數(shù)據(jù)確定.

 

  重慶都市經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)主要地?zé)崽?/a>有溫塘峽背斜、觀音峽背斜、南溫泉背斜、銅鑼?shí){背斜和桃子蕩背斜等,根據(jù)補(bǔ)給計(jì)算得區(qū)內(nèi)背斜溫泉建議開采量.

  重慶市地?zé)崽镏饕獰醿?chǔ)地質(zhì)勘察鉆井資料較少,為了更詳細(xì)地研究區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)情況,應(yīng)獲得更為準(zhǔn)確的地?zé)崴Y源計(jì)算參數(shù),如各熱儲(chǔ)層邊界、導(dǎo)水系數(shù)、滲透系數(shù)、影響半徑、壓力傳導(dǎo)系數(shù)、給水度和儲(chǔ)水系數(shù)等,以為重慶地?zé)崴Y源的持續(xù)、穩(wěn)定開采提供更為精確的依據(jù).

 

  5 結(jié)  論.

 

  重慶地?zé)崴Y源分布受各熱儲(chǔ)構(gòu)造帶控制,各個(gè)背斜溫泉之間有其相對(duì)的獨(dú)立性,但在地質(zhì)構(gòu)造上又是一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的整體.重慶市都市經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)主要熱儲(chǔ)層嘉陵江組熱儲(chǔ)地?zé)崴饕邮艽髿饨邓a(bǔ)給,T1j+T2l過水?dāng)嗝鎸挾群蛯?dǎo)水系數(shù)直接決定了地下熱水的補(bǔ)給量.為了保證地?zé)崴Y源的可持續(xù)開發(fā),應(yīng)使開采規(guī)模與地?zé)崴Y源建議可開采量相適應(yīng).根據(jù)補(bǔ)給情況計(jì)算,區(qū)內(nèi)溫塘峽背斜、觀音峽背斜、南溫泉背斜、銅鑼?shí){背斜和桃子蕩背斜的建議開采量應(yīng)不超過21500,62000,38600,33500,36100m3/d.