地热资源设计

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1 序言

地热资源，是指在当前经济技术条件下，地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分，是一种清洁能源。与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比，地热能源具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势。

地热资源潜力巨大，但勘探开发具有高投入、高风险等特点。就目前我国地热能的发展现状来说，开采利用技术已基本成熟，与国外先进技术没有什么太大的差别，重要的是缺乏国家层面的统一的产业政策来规范和扶持地热资源的发展。这影响了一些投资者和开发者的信心，同时导致一些企业盲目开采地热资源，影响地热产业可持续发展。

我国中低温地热资源分布广泛，而适合发电的高温地热资源集中于喜马拉雅地热带，因而目前地热利用主要以城市供暖、工农业用热、洗浴疗养、温室种植、水产养殖等直接利用方式为主，地热发电项目则较少。

目前，温泉洗浴和旅游观光是我国地热利用最普遍的两种形式，其中供暖占18%，洗浴健身占65.2%。温泉洗浴、旅游观光的市场可直接拉动地方经济发展，环保且投资费用少。但专家认为，地热直接利用可获取多重利好，但地热的最大优势在于发电。

地热发电开工率稳定，在同样的资金投入条件下，地热能发电量是太阳能的13倍。进一步说，在西藏等高温地热资源丰富地区建设地热发电站，是环保且迅速改善民生的捷径。从长远看，地热资源利用应朝梯级化、综合化方向发展。梯级化利用是用90摄氏度以上中高温地热资源发电，然后将余温70摄氏度的地热水经换热后用于供暖，再将50-60摄氏度的地热水用于地辐射用户供暖，最后将30摄氏度的尾水回灌入地下，做到“取热不取水”，绿色循环利用。这成为国内地热产业发展过程中中值得大举投入和关注的项目。

业内专家指出：地热资源潜力巨大，但勘探开发具有高投入、高风险等特点。就目前我国地热能的发展现状来说，开采利用技术已基本成熟，与国外先进技术没有什么太大的差别，重要的是缺乏国家层面的统一的产业政策来规范和扶持地热资源的发展。国家急需从总体上对地热资源的分布和储量的实际情况进行勘查，从而制定统一的规划，各地区再根据实际情况采取不同的管理和扶持政策，才能真正实现地热能的科学有效利用。

科技部已经开展了全国范围地热能利用技术及应用情况的调研工作，编制完成了《中国地热能利用技术及应用》宣传手册。科技部有关负责人表示，未来地源热泵产业空间巨大，目前销售额已超过80亿元，并以每年20%以上的速度在增长。

寻找和评价地下淡水资源的方法很多，有地质、物探、钻探、遥感和化探方法等。依据实践的效果判断，最有效的主要方法组合是地质、物探过程。

地球物理勘查中电法、地震、重力、磁法、放射性和地温法等六大类物探方法都可以用于寻找地下水和进行地下水资源评价，其中应用最早和最广泛的是各类视电阻率方法。

我国水文物探 20 世纪 50～60 年代起步，70～80 年代是发展时期，

90 年代逐步进入国际先进行列。1950 年，顾功叙先生主持采用直流视电阻率方法在

北京石景山地区找水，是我国物探找水的开端。直流视电阻率方法，特别是直流视电阻率测深方法在 20 世纪 90 年代以前，始终是我国物探找水的主导方ALL法。20 世纪 70 年代，水电部和地质部合作，曾在华北和西北广大平原、盆地开展直流视电阻率法找水工作。这期间在物探推断结果和地质成果的基础上，共打水井 200 万眼。其中河北、山西、内蒙古、河南、山东、北京、天津五省（区）二市共计打井 100 万眼，抽水总量相当于黄河年径流总量。打井高潮期间，上述五省（区）二市共计出动近 1000 个电法台班，电法找水为我国北方农业生产做出了重大贡献。除此以外，到目前为止，以直流视电阻率方法为主的物探方法，已经在全国各地 61 个城市和工矿企业大、中型地下水源地的发现和评价中发挥了重要作用。

在国外，寻找地下水也常采用电法。最成功的例子是在非洲撒哈拉大沙漠中采用航空电磁法找到规模很大的古河道型淡水储层。除了视电阻率方法外，我国自 20 世纪 70 年代开始，还开发了一些具有中国特色的物探找水方法，其中，以激发极化法和核物探方法（α卡法等）效果最佳，应用比较广泛。近年来，国内外出现了一批物探找水的新技术和新方法，主要有音频大地电磁测深法(该方法中最具代表性的是 EH—4电磁成像系统)、核磁共振法、瞬变电磁测深法、高分辨率浅层地震法等。目前，在国内地下水勘查中，广泛认同两种地质—地球物理模型：一种是构造裂隙水—地球物理模型，在这种模型下主要寻找基岩中的断层、破碎带和基岩裂隙以及岩溶、溶洞地下水；另外一种是孔隙水地质—地球物理模型，在这种模型下，主要寻找的含水层是第四系松散沉积层中的细砂、中砂及粗砂、砂砾石层；白垩系、侏罗系地层中的砂岩。后者是我们在研究区的主要对象。

本文在充分搜集地质、水文地质和钻探资料的基础上，通过传统的物探电测深法，结合视电阻率测井，总结出热河地区内各地（岩）层（组）的地球物理特征，分析区内各类地下水的形成条件、富集规律，查明了区内重点地段第四系地层分布、结构和基底起伏情况，划分出第四系中的含水层与非含水层，总结研究区地下水电法勘探的主要经验、成果及认识，

并对该类地区地下水勘查技术方法的合理选择和应用提出建议，指明找水。

2 研究区地质、水文地质概况

2.1内蒙古阿尔山-柴河工作区交通位置及自然经济地理概况

在北国边城有这样一个神奇的地方：著名的四大草原在这里交汇，巍巍的大兴安岭在这里驻足，全国首屈一指的冰雪资源在这里厚积，世界最大的温泉群在这在里流淌了几个世纪。它就是位于中蒙边界的内蒙古阿尔山市，一个坐落在一个巨大的矿泉群体之中美丽城市。

内蒙古阿尔山——柴河旅游区地跨内蒙古兴安盟阿尔山市（县级市）和呼伦贝尔扎兰屯市柴河镇，与黑龙江、吉林省和蒙古国相邻。（图2-1）

阿尔山——柴河旅游景区总面积为13168.7平方公里。兴安盟阿尔山市面积7408.7平方公里，呼伦贝尔扎兰屯市柴河镇面积5760平方公里。

阿尔山是内蒙古东部的一个边境城市，横跨大兴岭西南山麓，地理坐标为东经119°28′—121°23′，北纬46°39′—47°39′。柴河镇位于扎兰屯市区西南185公里处，地理坐标为东经120°36’—121°46’，北纬47°05’—47°45’。阿尔山—柴河旅游景区同属大兴安岭山脉中段山脊，平均海拔1100米。属寒温带大陆性气候，年平均气温-3.1℃，最冷月平均气温-25.6℃，最高气温平均为16.6℃。降水量年平均值460毫米。植被覆盖率为95%，森林覆盖率64%，属环北半球寒温带针叶林。阿尔山全称“哈伦·阿尔山”，是蒙古语，翻译成汉语的意思是“热的圣水”，是因水而名、因泉而旺的旅游度假城市。阿尔山市和扎兰屯市柴河镇人口6.4万，是由蒙古、汉、回、满、朝鲜、达斡尔、鄂温克、鄂伦春、门巴、锡伯等13个民族组成的多民族聚居地区。工区位于内蒙古自治区兴安盟西北部阿尔山地区和呼伦贝尔市南部柴河地区，其行政区划隶属内蒙古自治区阿尔山市和扎兰屯市管辖，工区西部与蒙古人民共和国接壤，北部与呼伦贝尔市新巴尔虎左旗和鄂温克族自治旗相邻，东部与呼伦贝尔市辖扎兰屯市和兴安盟扎赉特旗相望，南部与兴安盟科尔沁右翼前旗相接。

2.2.以往矿产地质工作及其有关的资源

2.2.1矿泉资源

阿尔山矿泉是世界最大的功能型矿泉之一。经中科院、中国地质大学联合进行的火山科考认定，阿尔山周围就有冷泉、温泉、热泉、高热泉等温度不同、功能各异的饮用和洗浴矿泉逾百眼。其中，国家AAAA级景区——阿尔山温泉疗养院内，在宽70米，长500米的芳草地上就出露有能够治疗心脑血管疾病、皮肤病、关节炎等八大系统疾病的矿泉48眼，其它矿泉集中分布在金江沟、银江沟一带。它的医疗功能得到了医学界的广泛认同。距市中心五华里处的五里泉矿泉为天然优质饮用矿泉水，富含锂、锶、硒等人体必需的微量元