江西明月山地?zé)崴_發(fā)遠(yuǎn)景分析與預(yù)測

摘要：明月山是江西的一個旅游風(fēng)景區(qū)，有著豐富的地?zé)豳Y源。文章就江西明月山地?zé)崴镜責(zé)崽锏目晒醿偭?、回灌擴儲機理與試驗結(jié)果數(shù)理統(tǒng)計等方面進行了前瞻性分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：江西明月山；地?zé)崴?；熱儲；回灌擴儲機理；地?zé)豳Y源 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：P314 文章編號：1009-2374（2015）30-0008-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.004

1 地?zé)豳Y源儲存量分析

根據(jù)本區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件和規(guī)范推薦方法，計算熱儲中儲存的熱量，估計熱田地?zé)豳Y源的潛力，按式（1）至式（6）估算，估算結(jié)果詳見表1：

2 可采地?zé)崴款A(yù)測

2.1 熱儲可轉(zhuǎn)換的地?zé)崴糠治?/p>

依據(jù)地?zé)崃黧w可開采量所采出的熱量，按式（7）和式（8）計算本地?zé)崽镒蚤_發(fā)至今已開采的熱能如表2：

雖然溫湯地?zé)釤醿︻愋蜑闃?gòu)造型熱儲，地下水通過斷層或斷層破碎帶進行循環(huán)對流，在徑流過程中不斷吸收圍巖的熱量，同時還有部分地下熱水補充，成為地?zé)崽锏闹饕獰嵩?。溫湯地?zé)岬膩碓粗饕ㄟ^傳導(dǎo)和對流來自深部的大地?zé)崃?。根?jù)以上類比計算結(jié)果對比，地?zé)崽餆醿Υ媪繕O為豐富，自1972年到目前為止，所采出的熱能僅為本地?zé)崽?8℃熱儲范圍內(nèi)儲存總熱量的2.26/100000。

上述分析表明，溫湯地?zé)崽锏責(zé)豳Y源的潛力仍具較大空間，這僅僅是基于理論分析與實際開采量的簡單對比。實際上，地?zé)崮芰磕芊褶D(zhuǎn)化為地?zé)崴艿街T多因素的控制，包括水循環(huán)通道、熱源平面與深度分布特征、儲熱地層的熱傳導(dǎo)性能、地下礦物質(zhì)溶解特性等，這些因素不僅制約了可轉(zhuǎn)化熱能總量，同時也制約了單一時段內(nèi)的可轉(zhuǎn)換熱量（日均可轉(zhuǎn)換量），而有關(guān)于這方面的實例研究，目前在國內(nèi)仍無成功的實例。若本地?zé)崽锖唵伟纯赊D(zhuǎn)換總熱能為58℃熱儲范圍內(nèi)總熱能的0.5‰測算，目前尚有可采熱能為1.14×1011MJ，按可采地?zé)崴疁乇３衷谀壳暗?8℃估算，根據(jù)式（7）和式（8）反推，其轉(zhuǎn)化為可采地?zé)崴Y源的總量為2000000m3/d，按百年開采周期均計，轉(zhuǎn)化后的單日可采地?zé)崴繛?0000m3/d。簡單測算表明，如果存在一定的熱能交換條件與水循環(huán)通道，采用人工回灌的方式，本地?zé)崽锏牡責(zé)崴刹闪烤哂邢鄳?yīng)的保障。

2.2 回灌機理分析

關(guān)于回灌機理尚有許多未知，為確保地?zé)嵯到y(tǒng)的質(zhì)、量平衡，適當(dāng)減少回灌量，調(diào)整采灌比，加大開采降深，開采量有在目前10000m3/d的基礎(chǔ)上提高的可能。其可能性可從以下各方面予以論證：

2.2.1 增大降深可適當(dāng)提高開采量。根據(jù)1971年大量的開采回灌試驗得出的結(jié)論是，Q=f（s）基本上是一條直線，生產(chǎn)井的涌水量決定于最大降深值和單位涌水量的積。以此作為依據(jù)，按2008年回灌開采試驗的單位涌水量測算。通過計算，當(dāng)開采降深在試驗降深的基礎(chǔ)上增加1m時，回灌量在2008年13366m3/d時，地?zé)崽锏拈_采量預(yù)計可達(dá)14615m3/d。且據(jù)觀察資料顯示，近兩年來溫湯地?zé)崽锼惠^2012年以前上升約1.70m，如果當(dāng)開采加大降深不超過1.7m時，溫湯溫泉不會斷流。在原基礎(chǔ)上適當(dāng)加大降深的情況下，溫湯地?zé)崽镩_采量有適當(dāng)提高的前景。

2.2.2 調(diào)整采灌比可適當(dāng)提高開采量。2011年進行了回灌量20181m3/d、出水量為13053m3/d的回灌抽水試驗。水溫由抽水前的64℃降至58℃，其化學(xué)成分雖仍在可變范圍之內(nèi)，但F、SiO2、H2SO3都有下降。說明當(dāng)?shù)責(zé)崽锘毓嗔繛?0181m3/d、采灌比為0.64時，地?zé)崴€未發(fā)生質(zhì)變，但已經(jīng)發(fā)生了一些可以直感的變化，筆者認(rèn)為已近臨界。因此，減少回灌量、調(diào)整采灌比再進行試驗，可開采量可能還有提升的空間，但再試驗時不宜超越“臨界”。根據(jù)歷次試驗對比，初步預(yù)測當(dāng)采灌比為0.80、回灌量不超越“臨界”15000m3/d時，可開采量可達(dá)12000m3/d。根據(jù)溫湯地?zé)崽锏男纬蓹C理，按照熱交換定律，對回灌量與水溫關(guān)系分析，為保證地?zé)崽镩_采水溫保持在58℃，需進一步進行勘查工作，了解地?zé)崽锷喜坷渌畬铀考疤卣?，且必須對生產(chǎn)開采過程中回灌水量進行計量。上部冷水含水層的連通補給量和地表冷水回灌量的總和不能超過15000m3/d。在此回灌量的基礎(chǔ)上，當(dāng)采灌比提高為0.80時，可開采量可達(dá)12000m3/d，但該預(yù)測必須進一步通過循序漸進的回灌試驗對其進行驗證，方可實施。

2.3 回灌試驗數(shù)理統(tǒng)計分析

對生產(chǎn)性回灌技術(shù)進行深入研究，使之成為一個可循環(huán)利用的開發(fā)與保護并舉的良性循環(huán)。保護地?zé)崽铮ǖ責(zé)嵯到y(tǒng)）在人為開采條件下的能量平衡，建立科學(xué)的、良性的開發(fā)工程體系。回灌機制雖然比較明晰，但長期回灌開發(fā)情況下的變化和預(yù)測仍存在許多未知。按照熱交換定律，假定熱儲中儲存的熱量及熱儲中儲存的水量保持恒定。通過不同回灌冷水量與地?zé)崴臒峤粨Q估算結(jié)果，進行數(shù)理統(tǒng)計分析，可以求出如下回歸方程的關(guān)系：

T=-12.83ln（Q灌）+185.28（R?=0.9988）（10804≤Q灌≤20181）

因2011年后的人工回灌量未進行計量，5#回灌井的冷水滲入量也是未知數(shù)據(jù)，但開采統(tǒng)計結(jié)果表明，在現(xiàn)有7000m3/d的開采情況下，58℃的開采水溫具有完全的可保障性。其開采量是否能增大到2011年當(dāng)期試驗結(jié)果的13000m3/d，尚需待后期的開采監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)以分析，但總體上看，進一步增大開采量后，溫度的可保證度仍然會較高。如上回歸方程的關(guān)系，為保證地?zé)崽镩_采水溫保持62℃，冷水回灌量不能超過15000m3/d。若控制在58℃時，則冷水回灌量不宜超過20000m3/d。事實上，2011年當(dāng)期的回灌試驗因5#回灌井上部冷水含水層與該鉆孔主要熱水含水段的連通，其具體的回灌量到底是多少尚不明確，總體應(yīng)在20000m3/d以上。

3 結(jié)語

綜合上述分析預(yù)測結(jié)果，初步認(rèn)為本地?zé)崽锞哂型ㄟ^回灌擴儲至15000m3/d的可能性，理想條件下，其水溫的一般可保持在58℃～64℃左右，但水化學(xué)成分的變幅情況目前仍難以做出較為明確的分析。最終其可持續(xù)開發(fā)的地?zé)崴颗c水質(zhì)變化如何，尚需通過進一步的回灌試驗與試驗性開采進行驗證。另外，目前的采灌試驗數(shù)理統(tǒng)計相關(guān)性較好，且上述有關(guān)調(diào)整降升或采灌比的分析僅為依據(jù)現(xiàn)有回灌系統(tǒng)與回灌試驗結(jié)果而來，下一步或可通過調(diào)整回灌孔布置、回灌點深度等方式，探尋進一步擴儲的可能，并作進一步探討與研究。

作者簡介：陳丹（1983-），女，江西上饒人，江西省勘察設(shè)計研究院工程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）