摘要：隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的有序推進，我國水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)水平持續(xù)提升。水文地質(zhì)調(diào)查是地熱資源研究的重要組成部分，是有效開發(fā)利用地熱資源的方向標，是地熱資源開發(fā)科學性和效率性的基礎保障。水文地質(zhì)調(diào)查就是通過專業(yè)技術(shù)手段對勘查區(qū)進行勘測，得到地質(zhì)、地貌和水文等數(shù)據(jù)信息，進而有效分析勘查區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境。水文地質(zhì)調(diào)查是一種模式化、科學化和標準化的方法，有助于實現(xiàn)地熱資源的開發(fā)利用與水文地質(zhì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此，結(jié)合地熱資源勘查中水文地質(zhì)調(diào)查的實際案例，對勘查區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)進行評價，以期更好地將水文地質(zhì)調(diào)查應用于地熱資源勘查中，提高地熱資源勘查技術(shù)水平。

關鍵詞：地熱資源勘查；水文地質(zhì)調(diào)查；開發(fā)利用

中圖分類號：P314 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）05-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.016

Application of Hydrogeological Survey in Geothermal Resource Exploration

LU Yu1， JIANG Xing2

（1. The Fifth Prospecting Team of Shandong Coal Geology Bureau;

2. Geophysical Survey Team of Shandong Coal Geology Bureau， Jinan 250104， China）

Abstract： With the rapid development of the social economy and the orderly promotion of urbanization， the level of hydrogeological survey technology in China continues to improve. Hydrogeological survey is an important component of geothermal resource research， a directional indicator for effective development and utilization of geothermal resources， and a fundamental guarantee for the scientific and efficient development of geothermal resources. Hydrogeological survey is the use of professional technical means to survey the exploration area， obtain geological， geomorphological， and hydrological data information， and effectively analyze the hydrogeological environment of the exploration area. Hydrogeological survey is a modular， scientific， and standardized method that helps to achieve the development and utilization of geothermal resources and the sustainable development of hydrogeological environment. Therefore， based on practical cases of hydrogeological surveys in geothermal resource exploration， the survey data of the exploration area is evaluated in order to better apply hydrogeological surveys to geothermal resource exploration and improve the technical level of geothermal resource exploration.

Keywords： geothermal resource exploration; hydrogeological survey; development and utilization

地熱資源是一種寶貴的可再生資源，地熱資源的開發(fā)利用發(fā)展十分迅速，涉及日常生活和工業(yè)發(fā)展的諸多領域[1-4]。地熱資源的有效利用不僅可以改善人們的生活，還能有效保障自然資源和自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供明顯助力。地熱資源遍布全球，儲量十分可觀，一些發(fā)展中國家尤為顯著[5-7]。我國地熱資源總量占全球的8%左右，地熱資源是一種清潔資源，如果能夠得到有效利用，就能成為社會經(jīng)濟和自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有力保障。水文地質(zhì)調(diào)查的科學運用是地熱資源開發(fā)利用的前提條件，水文地質(zhì)調(diào)查可以為地熱資源開發(fā)利用提供詳細的研究數(shù)據(jù)，并以系統(tǒng)化方式分析勘查區(qū)地熱資源的特點，為后續(xù)地熱資源的開發(fā)和利用提供保障[8-10]。

1 地熱資源勘查中水文地質(zhì)調(diào)查的主要內(nèi)容

近年來，隨著科學技術(shù)的不斷進步，水文地質(zhì)調(diào)查得到深入的研究，水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)日益增多[11-15]。

要想充分開發(fā)利用地熱資源，必須開展水文地質(zhì)調(diào)查，使調(diào)查內(nèi)容更加科學，明確勘查區(qū)水文地質(zhì)，為后續(xù)工作提供強有力的支持。

1.1 區(qū)域氣象水文調(diào)查

區(qū)域氣象水文調(diào)查是水文地質(zhì)調(diào)查的重要組成部分之一。通俗來講，氣象水文調(diào)查就是調(diào)查區(qū)域地面以上的氣象水文要素，如降水量、蒸發(fā)量、地表水分布和徑流等。氣象水文調(diào)查階段需要明確這些要素，分析勘查區(qū)氣候與水文變化，為地熱資源開發(fā)和利用做好準備。地熱資源開發(fā)利用要與區(qū)域自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，必須細致開展水文地質(zhì)調(diào)查，全方位獲取區(qū)域氣象水文要素，再進行系統(tǒng)評價。

1.2 區(qū)域地貌表面調(diào)查

區(qū)域地貌表面調(diào)查能夠直觀了解地熱資源勘查區(qū)的地貌特征，如地形走勢、植被分布和水系分布等，結(jié)合各巖層物質(zhì)組成，確定區(qū)域地貌形成的原因，為全面了解地下水位置、徑流、補給、排水等信息和工程建設提供依據(jù)。區(qū)域地貌表面調(diào)查在地下水資源勘查中發(fā)揮至關重要的作用，地下水的形成與地貌密切相關。地貌表面調(diào)查必須細致分析區(qū)域地貌特征的成因，保障水文地質(zhì)調(diào)查的精準性，同時了解水資源與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的關系。

1.3 區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查

區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查就是運用系統(tǒng)化流程和專業(yè)技術(shù)手段，結(jié)合地質(zhì)理論，全面對區(qū)域地熱資源形成特征進行調(diào)查。我國地形地貌多樣，不同區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)大不相同，隨著時間的推移，地質(zhì)結(jié)構(gòu)會逐漸變化。不同地層的分布和區(qū)域富水性和地熱利用率息息相關?？梢圆捎脤I(yè)技術(shù)手段對區(qū)域地層巖性進行分析，調(diào)查區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成規(guī)律，分析各巖層富水性，為水文地質(zhì)調(diào)查奠定基礎[16-18]。以某縣城以南20 km的地熱資源勘查區(qū)為例，地熱資源勘查區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 地熱資源勘查中水文地質(zhì)調(diào)查的實際應用

以該地熱資源勘查區(qū)為例，全面進行水文地質(zhì)調(diào)查，從而開發(fā)利用地熱資源。一方面，要分析勘查區(qū)的氣象水文、地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)巖性組成和地熱資源成因等因素。另一方面，要分析區(qū)域地熱資源存儲特性、存儲量和徑流量。

2.1 區(qū)域水文條件勘查

2.1.1 水文地質(zhì)測繪

首先，要采用遙感技術(shù)對勘查區(qū)進行測繪?？辈閰^(qū)面積約為1 720 km2。根據(jù)區(qū)域面積及水文氣象特征，選用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。水文地質(zhì)測繪十分復雜，數(shù)據(jù)準確性要求很高，傳統(tǒng)的水文地質(zhì)測繪技術(shù)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)今勘查要求，費時費力，效果也不夠顯著。可以對地貌地形、水體和巖層的遙感圖像進行解譯，最短時間內(nèi)揭示區(qū)域水文地質(zhì)特征和變化規(guī)律。測繪時，要對衛(wèi)星遙感圖像進行技術(shù)處理。具體來說，選取最合適的光譜波段，對衛(wèi)星遙感圖像進行嵌入和比例調(diào)整，對不同空間分辨率的衛(wèi)星遙感圖像進行整合，最終制作出區(qū)域水文地質(zhì)影像?？梢姽獠ㄩL不同，引起人眼的顏色感覺不同，太陽光譜波段如圖2所示。其中，波長為622～770 nm時，光譜為紅色；波長為597～622 nm時，光譜為橙色；波長為577～597 nm時，光譜為黃色；波長為492～577 nm時，光譜為綠色；波長為455～492 nm時，光譜為藍靛色；波長為390～455 nm時，光譜為紫色。

2.1.2 水資源質(zhì)量檢測

開展水文地質(zhì)調(diào)查時，要對區(qū)域水資源質(zhì)量進行檢測。檢測對象包括地表水和地下水。采集水樣，嚴格按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2022），

利用專業(yè)技術(shù)手段對水樣進行檢測分析。

2.1.3 地下水溫度測量

測量區(qū)域地下水溫度時，要消除外界環(huán)境溫差對測量結(jié)果的影響。采用探孔測溫法，鉆孔深度為地下2 m以上，條件允許時，可以適當對比不同深度的地下水溫度變化。在電法異常處布設鉆孔，依據(jù)地熱資源特征和規(guī)模確定鉆孔密度。地熱資源活躍，巖層深度較大時，鉆孔密度不宜過小。一般來說，鉆孔間距為50 m左右。測量孔內(nèi)溫度時，孔底安裝熱敏電阻井溫儀，儀器的辨溫能力為0.01 ℃，讀取溫度數(shù)值的間隔定為1 min，相鄰溫度數(shù)值誤差小于0.05 ℃時，記錄溫度。外界環(huán)境溫度應不大于30 ℃，夜間或者陰天測量為最佳選擇，可精確獲得區(qū)域地下水溫和地熱輻射溫度數(shù)據(jù)[19-21]。

2.1.4 地熱資源勘查

區(qū)域地熱資源勘查采用高密度電阻率法。高密度電阻率法具有電剖面法和電測深法的優(yōu)點，布置高密度觀測點，根據(jù)地下巖層的電阻率，獲取地下電流分布特征。該地熱資源勘查區(qū)各巖層特征數(shù)據(jù)如表1所示。高密度電阻率法可以一次完成電極布置，最大限度減少電極布置過程的干擾，通過不同電極布置方式獲取多樣化的地質(zhì)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化和圖像預處理，省時省力，成本低、效率高，為分析區(qū)域地層結(jié)構(gòu)打下基礎。

2.2 區(qū)域地質(zhì)條件勘查

為了明確勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征，要對地下巖層物質(zhì)構(gòu)成和埋藏等進行評價。在進行地下巖層勘查時，要對區(qū)域斷裂進行探究，分析各層巖性特征?？辈閰^(qū)地熱資源主要賦存于基巖裂隙水，巖群為不規(guī)則花崗巖和火山巖?？辈閰^(qū)分布有大面積燕山晚期花崗巖，巖石富含硅、鉀和鈉，但鐵與鈦含量低，巖石硬度較小。玄武巖呈厚層狀，橫向延伸穩(wěn)定，硬度較高。

勘查區(qū)地熱資源埋深可達150 m，儲層厚度可達500 m。第四系松散巖層主要由碎石、沙礫質(zhì)土和沙礫等物質(zhì)構(gòu)成，富水性差別較大，由上游到下游、從邊緣到中部，富水性逐漸變好，將其分為富水性中等區(qū)和富水性低等區(qū)。碳酸鹽巖層主要由碳酸鹽巖夾碎屑巖構(gòu)成，但該巖層多數(shù)被第四系松散層覆蓋。碳酸鹽巖層斷裂構(gòu)造與縫隙發(fā)育較好，埋藏深度較大，富水性較好，并與地下熱儲層互通，構(gòu)成地熱水循環(huán)系統(tǒng)。

2.3 區(qū)域地熱資源特征

勘查區(qū)地熱資源循環(huán)徑流的源頭是自然降水。地表徑流沿巖層縫隙滲入地下，隨著深度的增加，地下水溫度逐漸上升。地表水下滲受熱，變成地下熱水。地下徑流受阻后，熱水最終上涌至地表，形成溫泉、熱泉、間歇泉和沸泉等[22-23]。

3 結(jié)語

我國擁有豐富的地熱資源，若地熱資源能夠得到有效的開發(fā)利用，則每年可節(jié)省大量不可再生能源。水文地質(zhì)調(diào)查是地熱資源勘查的關鍵技術(shù)方法，受到人們的廣泛關注，可以提供精準、全面的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，為地熱資源開發(fā)利用奠定堅實基礎。只有做好水文地質(zhì)調(diào)查，實施地熱資源勘查，才能全面提升資源利用率，實現(xiàn)地熱資源的開發(fā)利用和水文地質(zhì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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