（环境工程专业论文）海口地区中低温热矿水子系统水资源特征及开发前景研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 随着国民经济不断发展，能源和水资源供需矛盾越来越突出。在常规能源、水资源 日趋紧张的形势下，地下热矿水作为一种新型能源和宝贵的水资源，正日益受到人们重 视。如何更好的利用和研究热矿水，促进热矿水资源科学合理开发利用，提高热矿水的 社会价值和经济效益，实现热矿水资源可持续和用，成为当前科学界在热矿水研究领域 中的一个热点问题。 海口地区位于琼北盆地北部，8 6 0 m 深度内揭露有多个含水层第四系松散孔隙 含水层、火山岩孔洞裂隙含水层、第1 7 承压含水层，称为复式含水层系统”。第四 系孔隙潜水、火山岩潜水、第1 4 层承压水为常温地下水：第5 7 层承压水温度4 0 5 0 c ，为中低温热矿水。故本次研究将复式含水层系统分为常温水子系统和中低温热矿 水子系统，本文重点研究中低温热矿水子系统。中低温熟矿水子系统埋深于琼北盆地 3 5 0 m 以下，为水量丰富、水质优良、开采潜力大的地下水资源。但海口地区中低温热 矿水子系统水资源研究程度很低，基本上未进行过系统研究，热矿水开发利用中存在着 开采不合理、水资源浪费等问题。针对这种情况，本文以系统理论为指导，通过对地层 岩性、地质构造和收集的抽水试验成果、水质检验数据、长期观测资料等分析，论述海 口地区中低温热矿水子系统水资源的分布特征、理化与医疗特征、动态特征，并初步评 估水资源量；在查明热矿水形成条件和传输过程的基础上，明确热矿水成囡模式：根据 本次调查的开发利用现状分析热矿水潜力、开发利用方案及其前景。此次研究为今后 热矿水合理、科学、有序的开发利用，实施可持续发展战略提供理论指导。 研究的主要结果：海口地区中低温热矿水子系统水资源为孔隙层状热矿水资源，除 第6 层中低温热矿水分布面积较小外，第5 、7 层中低温熟矿水在全区内均有分布，且 富水性好，为中等强富水性：第5 层和第7 层中低温热矿水化学类型不同，第5 层中 低温热矿水有h c o ，一n a 和h c o s n a c a 两种类型，而第7 层中低温热矿水只有f l c o 。c i - - n a 型；热矿水具有很高的医疗价值，第5 层中低温热矿水为硅型中低温医疗热矿水， 第7 层中低温热矿水为硅矿水浓度的氟型中低温医疗热矿水；从多年的观测资料来看， 中低温热矿水子系统水温和水质基本稳定，水位主要受开采量的影响；热矿水按其形成 条件可认为是受深断裂控制的深循环型中低温热矿水，地壳深部的熔融体产生的熟构成 热矿水的热源，犬断裂既是导水构造、又是导热构造，且具有隔热性好的盖层，有利于 热矿水的形成：初步计算海口地区中低温热矿水子系统水资源储存量l 重5 亿m 3 ，天然 补给量为7 9 0 万m 3 d ，可开采量为4 2 8 万m y d ；海口地区热矿水开采利用水平低， 开采潜力火，开发利用前景乐观。 关键词：中低温热矿水子系统；水资源特征；成因模式；开发利用前景；海口地区 i 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en a t i o n a le c o n o m y , t h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e n t h en e e da n ds u p p l yo fe n e r g yr e s o u r c e sa n dw a t e rr e s o u r c e si sb e c o m i n gm o r e a n dm o r eo b v i o u s u n d e rt h es i t u a t i o nt h a tt h ec o n v e n t i o n a le n e r g yr e s o u r c e sa n d t h ew a t e rr e s o u r c e sa r et i g h td a yb yd a y , a san e w t y p eo fe n e r g ya n dp r e c i o u s w a t e rr e s o u r c e s ，t h et h e r m a lm i n e r a lw a t e ri sa t t r a c t i n gp e o p l e sa t t e n t i o nd a yb y d a y t h u s ，h o wt o r e s e a r c ha n dm a k eu s eo ft h et h e r m a lm i n e r a lw a t e r , t o i m p r o v et h es o c i a lv a l u ea n de c o n o m i cr e t u r n so fi t ，a n dt or e a l i z et h es u s t a i n e d u s eo fi th a sb e c o m eah e a t e di s s u ci n 也et h e r m a lm i n e r a lw a t e rr e s e a r c hf i e l da t p r e s e n t h a l k o ua r e ai sl o c a t e di nt h en o r t ho ft h en o r t h e r nq i o n gb a s i n i th a sb e e n f o u n dt h a tu n d e r8 6 0m e t e r s ，i nt h eh a i k o ua r e a ，t h e r ea r ed i f f e r e n tw a t e rb e a t i n g s t r a t u m s t h e4 t hp r o r o u sa q u i f e r , l a v ap o r e f i s s u r e da q u i f e rs y s t e r m t h e1 s t 一7 t l c o n f i n e da q u i f e rw h i c ha r ec a l l e dc o m p o u n da q u i f e r s n l e4 t hs e r i e sp r o r o u s p h r e a t i cw a t e r ，l a v ap h r e a t i cw a t e r , t h els t 4 t hc o n f i n e dw a t e ri sc a l l e d n o r m a l t e m p e r a t u r ew a t e r ；t h e5 t h 一- 一7 t hl a y e rc o n f i n e dw a t e r , w i t ht h e t e m p e r a t u r eo f4 0 - 5 0 c ，i sc a l l e dm e d i u ma n dl o w t e m p e r a t u r et h e r m a lm i n e r a l w a t e r t h e r e f o r ei n t h i sp a p e r , t h ec o m p o u n da q u i f e r ss y s t e mi sd i v i d e di n t o s u b - s y s t e mo f n o r m a lt e m p e r a t u r ew a t e ra n ds u b - s y s t e mo f t h e r m a lm i n e r a lw a t e r a n dt h i sp a p e rf o c u s e so nt h el a t t e r d e p o s i t e du n d e r3 5 0m e t e r si nt h en o r t h e r n q i o n gb a s i n ，t h em e d i u ma n dl o w - t e m p e r a t u r et h e r m a lm i n e r a lw a t e rh e r eh o l d s b i ge x p l o i t i n gp o t e n t i a lw i t l ll a r g eq u a n t i t i e sa n dg o o dq u a l i t i e s b u tt h e r ee x i t s s u c hp r o b l e m sa su n r e a s o n a b l ee x p l o i t a t i o na n dl a g e rw a s t ee t cd u et ot h el o w r e s e a r c hl e v e la n dn o n s y s t e m a t i cs t u d y i nv i e wo ft h i ss i t u a t i o n ，t h r o u g ht h e a n a l y s i so fm a g m a t i en a t u r eo ft h es t r a t u m ，t h eg e o l o g i c a ls t r u c t u r ea n dt h e c o l l e c t e de x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft h ep u m p i n gw a t e r , t h ee x a md a t ao fw a t e r q u a l i t y , a n dt h el o n g t e r mo b s e r v a t i o nm a t e r i a l s ，g u i d e db yt h es y s t e m i ct h e o r y , t h i sp a p e re x p o u n d st h ed i s t r i b u t i v e ，p h y s i c a l ，c h e m i c a l ，m e d i c a lt r e a t m e n t ，a n d d y n a m i cf e a t u r e s o ft h es u b s y s t e mo ft h et h e r m a lm i n e r a lw a t e r , a n d p r e l i m i n a r i l ye s t i m a t e st h eq u a n t i t yo ft h ew a t e rr e s o u r c e si nh a i k o ua r e a i nt h i s p a p e r , a f t e rh a v i n gf o u n do u tt h ef o r m i n gc o n d i t i o n sa n dt r a n s m i s s i o np r o c e s s ， 1 桂林工学院硕士学位论文 t h ec o n t r i b u t i n gm o d e lh a sb e e ne x p l i c a t e d a c c o r d i n gt ot h ep r e s e n te x p l o i t a t i o n a n du s es i t u m i o n ，t h i sp a p e ra n a l y z e st h ep o t e n t i a lo ft h et h e r m a lm i n e r a lw a t e r , i t se x p l o i t a t i o na n du s ep r o g r a m ，a n di t sp r o s p e c t t h er e s e a r c hi st o p r o v i d e t h e o r e t i c a ld i r e c t i o nt ot h er e a s o n a b l e ，s c i e n t i f i ca n do r d e r e de x p l o i t a t i o na n du s e ， a n da l s ot ot h es u s t a i n e d d e v e l o p m e n ts t r a t e g y t h em a j o rr e s u l t so ft h er e s e a r c h t h es u b s y s t e mw a t e rr e s o u r c e so ft h e m e d i u ma n dl o w t e m p e r a t u r et h e r m a lm i n e r a lw a t e ri nh a i k o ua r e ai sp r o r o u s l a y e r e dt h e r m a lm i n e r a lw a t e r e x c e p tt h a tt h e r ei sas m a l ld i s t r i b u t i v ea r e ai nt h e 6 ms t r a t u m t h e r ee x i t sa na r e a w i d ed i s t r i b u t i o ni nt h e5 t ha n d7 t l ls t r a t u s w i t ha g o o dw a t e ry i e l dp r o p e r t yr a n g e df r o mm e d i u mt os 订o n gt y p e w h i l ec h e m i s t r y t y p e sa r ed i f f e r e n t ：i nt h e5 “，t h e r ea r et w ot y p e sh c 0 3 - n aa n dh c 0 3 - n a c a ，i nt h e 7 “，t h e r ei so n l yo n et y p eh c 0 3 c i - n a w i 也ah i 曲m e d i c a lt r e a t m e n tv a l u e ，t h e t h e r m a lm i n e r a lw a t e ri nt h e5 “i ss i t y p e do fam e d i u ma n dl o w t e m p e r a t u r e t h e r m a l m i n e r a lw a t e r , a n di nt h e7 “t h et h e r m a lm i n e r a lw a t e ri sf t y p e do fw i t h s i f o r mt h eo b s e r v a t i o nm a t e r i a l so fm a n yy e a r s ，t h es u b s y s t e mo ft h em e d i u m a n dl o w - t e m p e r a t u r et h e r m a lm i n e r a lw a t e rh o l d sab a s i c a l l ys t a b l et e m p e r a t u r e a n dq u a l i t ya n dt h ew a t e r1 e v e li sm o s ta f f e c t e db yt h ee x p l o i t a t i o na m o u n t a c c o r d i n gt ot h ef o r m i n gc o n d i t i o n s ，t h et h e r m a lm i n e r a lw a t e rc a nb ec o n s i d e r e d a s d e e pc i r c u l a t i o nt y p e da n dc o n t r o l l e db yt h ed e e pf r a c t u r e ，t h u st h eh e a t p r o d u c e db yt h el a v ai nt h ed e e pc r u s tb e c o m e st h eh e a ts o u r c e so ft h et h e r m a l m i n e r a lw a t e r w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i e so fb o t hw a t e rc o n d u c t i o na n dh e a t c o n d u c t i o n ，a n dah e a ti n s u l a t i o nl a y e r , t h eb i gf r a c t u r ec o n t r i b u t e st h ef o r m a t i o n o ft h et h e r m a lm i n e r a lw a t e r p r e l i m i n a r i l yc a l c u l a t e ，t h eh a i k o ua r e ah o l d sa t o t a lr e s o u r c e so f2 部b i l l i o nm 3 ，n a t u r a ls u p p l yo f7 9 0t h o u s a n dm 3 d a n da e x p l o i t a b l ea m o u n to f4 2 8t h o u s a n dm d ；b e c a u s eo ft h el o wl e v e li n e x p l o i t a t i o n ，h a i k o ua r e ah o l d sag r e a tp o t e n t i a la n dt h u sag o o df u t u r ei ni t s e x p l o i t a t i o na n du s e k e yw o r d s ：t h es u b s y s t e mo ft h em e d i u ma n dl o w - t e m p e r a t u r et h e r m a l m i n e r a lw a t e r , f e a t u r e so fw a t e rr e s o u r c e s ，c o n t r i b u t i n g m o d e l ，p r o s p e c ti n e x p l o i t a t i o na n du s e ，h a i k o ua r e a 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所u ，除了中文特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同上作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 签名：童l 墨兰 关于论文使用授权的说明 日期：丝鲨二6 本文完全了解桂林工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件允许论文被查阅和借阒 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采 用影印、缩印或其他复印手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 签名；塑j 是兰导师签曰期：趱： 桂林工学院硕士学位论文 第1 章引言 地热能亦称地热，指那些能够经济地为人类所开发和利用的地球内部的 热资源”3 ，包括地热流体及其有用组分。热矿水并不是地热资源的全部，其 只是按照热储形式的不同而划分的类型之一。热矿水是一种地热资源，是含 有益于人类健康的多种微量元素、矿物质，水温在2 5 。c 咀上，或水同位素测 定年龄在1 0 年以上，天然出露或人工揭露的深层地下水资源”1 。 1 1 关于热矿水的研究 热矿水系统的研究开始于7 0 年代，一些经济发达以及地热资源丰富的 国家和地区，开展了系统的地热资源研究及评价工作，并对地热资源进行了 大规模的勘探和开发，取得了良好的经济效益和社会效益。天津是中国利用 地热资源最早的城市”1 ，1 9 3 6 年开凿了第一眼热水井，但系统的研究工作从 2 0 世纪7 0 年代开始的。中国7 0 年代开始系统的研究温泉，8 0 年代才在东 部地区和西南地区开展一些大型瓮地的地温场及地热资源的研究“3 。 1 1 1 热矿水的分布 地下热水的形成和分布受地质构造特点和其在全球构造中所处的部位 控制。李世忠、王宏义( 1 9 9 4 年) 根据山西省熟矿水的形成及其特征分析。 指出寻找热矿水重点地区陷隆和凹陷之间的交界带、新裂陷中的浅凹 陷、陷隆和凹中的次级构造单元断凸以及山前断裂带”1 ；陈墨香，邓孝( 1 9 9 6 年) 分析中国地热场，指出中国主要分布有4 个热水带：藏南一川西一滇西、 台湾、东南沿海地区和胶疗水热带，其中前两者为高温地热带，后两者为低 温地热带”1 ；范高功，王利( 2 0 0 2 年) 从岩石圈和莫霍面的变化特征、地壳 热结构特征、活动断裂及基底构造特征几方面分析地质构造条件对热水分布 的控制作用。1 ；张戈，崔亚力( 2 0 0 4 年) 通过分析辽宁热矿水分布特征，得 桂林_ t - 学院硕士学位论文 第1 章引言 地热能亦称地热，指那些能够经济地为人类所开发和利用的地球内部的 热资源。，包括地热流体及其有用组分。热矿水并不是地热资源的全部，其 只是按照热储形式的不同而划分的类型之一。热矿水是一种地热资源，是含 有益于人类健康的多种微量元素、矿物质，水温在2 5 。c 以上，或水同位素测 定年龄在1 0 年以上，天然出露或人工揭露的深层地下水资源。1 。 1 1 关于热矿水的研究 热矿水系统的研究开始于7 0 年代，一些经济发达以及地热资源丰富的 国家和地区，开展了系统的地热资源研究及评价工作，并对地热资源进行了 大规模的勘探和开发，取得了照好的经济效益和社会效益。天津是中国利用 地热资源最早的城市“1 ，1 9 3 6 年开凿了第一眼热水井，但系统的研究工作从 2 0 世纪7 0 年代丌始的。中国7 0 年代开始系统的研究温泉，8 0 年代才在东 部地区和西南地区开展一些大型盆地的地温场及地热资源的研究1 1 。 1 1 1 热矿水的分布 地下热水的形成和分布受地质构造特点和其在全球构造中所处的部位 控制。李世忠、王宏义( 1 9 9 4 年) 根据山西省热矿水的形成及其特征分析， 指出寻找热矿水重点地区陷隆和凹陷之间的交界带、新裂陷中的浅凹 陷、陷隆和凹中的次一级构造单元断凸以及山前断裂带”：陈墨香，邓孝( 1 9 9 6 年) 分析中国地热场，指出中国主要分布有4 个热水带：藏南一川西一滇西、 台湾、东南沿海地区和胶疗水热带，其中前两者为高温地热带，后两者为低 温地热带；范高功，王利( 2 0 0 2 年) 从岩石圈和莫霍面的变化特征、地壳 热结构特征、活动断裂及基底构造特征几方面分析地质构造条件对热水分布 的控制作用8 1 ；张戈，崔亚力( 2 0 0 4 年) 通过分析辽宁热矿水分稚特征，得 的控制作用”1 ：张戈，崔亚力( 2 0 0 4 年) 通过分析辽宁热矿水分布特征，得 1 桂林工学院硕士学位论文 出热矿水分布明显受断裂构造控制的结论”；王秀兰，马德元( 2 0 0 4 年) 利 用地球物理化学等分析方法，对太原东山地区地质及水文地质资料进行系统 的研究分析，得出太原东山岩溶热矿水具有分区特征的结论“。 1 1 2 热矿水的基本类型及成因 张世从( 1 9 9 3 年) 根据热矿水中有关组分和水质数据，在用统计线性回 归分析其间正相关关系的基础上，分析贵州碳酸盐中热矿水的成因“；李世 忠，鲁荣安，许绍倬等( 1 9 9 4 年) 综合分析山西热矿水形成的地质、水文地 质背景，物理、化学特征以及分布规律等，将其形成模式归纳成异常增温型 和正常增温型“；张世从( 1 9 4 4 年) 根据贵州省地质特征和地下热矿水的形 成条件及水文地质地球化学特征，将贵州地下热矿水分为受深循环断裂控制 的深循环型中、低温热矿水和沉积盆地深埋藏型中、低温地下热卤水两种基 本类型“；陈墨香，邓孝( 1 9 9 4 年) 指出中国毓地热水形成机制基本上可用 层控热储一侧向径流补给一大地热流供热的模式来概括3 ；刘丹等( 1 9 9 5 年) 应用水文地球化学原理和方法，根据热矿水的水化学场、温度场特征， 提出热矿水系统属于断裂带基岩裂隙水深循环高温对流型，并概括了其成因 模式“：王东生，王经兰( 1 9 9 6 年) 研究大气降水和地下热水氢氧稳定同位 素的关系，并按水的氢氧稳定同位素组成( 2 h 和”o ) 把中国地下热水分为循 环型地下热水和封存型地下热水两种基本类型“；吴璐苹，石昆法( 1 9 9 6 年) 根据地球物理勘探资料，结合地质构造特征探讨松山地下热水的成因模 式“”；何金生( 2 0 0 0 年) 将中国地热系统分为对流类( 包括高温热水型、中 低温热水型) 和传导类( 包括低温热水型、地压地热型) 两大类“；陈履安， 张戈，崔亚力( 2 0 0 4 年) 按地下水赋存介质特征将辽宁省地下热水分为孔隙 次生热水、基岩裂隙溶隙热水、碎屑岩类裂隙孔隙热水三种类型”；马振民， 何江淘，张锡明( 2 0 0 0 年) 根据化学成分特征系数和水文地质条件，明确山 东菏泽凸起地下热水为传导对流型地下热水，并分析其成因模式。 桂林工学院硕士学位论文 1 。2 3 热矿水开发利用 地热是中国2 0 世纪7 0 年代新开发的一种清洁能源。截止1 9 9 8 年，中 国地热利用总量已跃居世界首位，地热能直接利用己达11 0 0 多处。“2 。随 着经济建设的发展，地热资源的应用范围日渐扩大，除传统洗浴、理疗外， 在旅游、餐饮、养殖乃至工业上已得到广泛的应用。其研究领域已拓展到了 对热储工程、尾水回灌与综合利用的应用与开发，通过实践，掌握了一套地 热田评价和合理开发、资源保护、环境保护的方案o ”。 热矿水开发利用带来一些环境污染和环境地质问题。e o b e rp 、 b r e k e n r i d g e ( 1 9 8 5 年) 提出热矿水中氟能对农作物产生污染，且主要集中在 根部”“；r y b a c hl ，m u f f l e rl ( 1 9 8 6 年) 指出持续超载深层地下热水，势必 引起水环境的变化和影响地质环境的质量。；曹世欣，曹永凯，贾久明( 1 9 9 5 年) 通过对山东热矿水资源开发利用现状及开发过程中的问题分析，指出山 东地下热矿水、尾水、废水未进行处理而任意排放，已造成地表水体及浅层 地下水的局部污染”；范锡朋、黄文森( 1 9 9 5 年) 根据1 9 8 8 年8 月1 9 9 0 年8 月水位动态资料建立了第四系热水数学模型，用以估计地热田开采区今 后地面沉降可能发展的规模。“；谢振乾( 1 9 9 9 年) 提出西安市区由于过量开 采地热水己引起部分地段水头下降增大，形成了开采漏斗，但地面沉降与开 采深度1 0 0 0 3 0 0 0 m 的地热水有没有关系，还没有令人信服的回答，需进一 步研究”：薛传东、李峰，谈树成等( 2 0 0 1 年) 分析昆明市先续发生地下热 水水位下降、越流污染、热废水污染、岩溶塌陷及地面沉降等环境灾害效应 的原因地下水尤其地下热水的开采规模迅猛增加o 。 防治地质环境恶化对策除了统一规划、限量开采，市场调控、依法治水、 加强监测外，研究最多的为地热水回灌技术。2 0 世纪7 0 年代广东开展回灌 技术并取得初步成果1 ：赵钦铭等1 9 9 0 年起开始研究福州地热田南部地热 水回灌试验，肯定了人工补给恢复地热田水压和水温的效果。”；肯尼亚。“ ( 1 9 9 8 年) 、冰岛。”( 1 9 9 8 年) 等许多国家应用中、低温地热水回灌技术在 提取地下热量、阻止热储层的减少和提高热水产量等方面取得明显的效果： 波兰。( 1 9 9 8 年) 在地热水的分级利用方面已取得明显的成效：毕二平( 1 9 9 8 桂林工学院硕士学位论文 年) 应用s o l v e q 和c h i l l e r 计算程序模拟冰岛l a u g a l a n d 低温地热田回灌 过程中可能发生的化学作用。”“3 ；王坤，李明郎，徐平( 2 0 0 3 年) 提出天津 地热井逐步实行对井回灌开采，可实现地热资源可持续利用。并对井的结构 类型和回灌开采的水质提出了要求。”。目前，许多国家和地区正在加强热水 回灌的研究工作。 1 2 关于海南省热矿水的研究 海南省发展以旅游开发为龙头，带动其他产业。海南发展旅游业，又多 以热矿水开发为依托。自1 9 9 2 年以来，热矿水开发迅速发展。已查明万宁 兴隆、保亭新村、琼海九曲江( 博鳌在研究区内) 和官塘、三亚赤田和羊栏、 儋州蓝洋等地热田地质条件、水文地质条件、热矿水成因、热矿水资源量及 质量，并对热矿水开发利用经济技术作出评价。海南省热矿水温度不同，其 用途也不一样。万宁兴隆、三亚赤田和羊栏热矿水温度低于6 0 。c ，主要用于 洗浴、康复和养鱼。“；琼海官塘、儋州蓝洋热矿水温度超过7 0 。c ，先用于 烘干，再用于洗浴等”“1 ；保亭新村热矿水温度达8 0 9 0 。c ，先用于发电， 后做它用。”。 但海口地区热矿水资源全面、系统的研究程度较低，几乎是一片空白。 海口地区最早开采地热水为1 9 8 3 年，到2 0 0 4 年研究区施工了几十口热水孔， 主要开采层为第5 、6 、7 层。热水孔均为各用水单位自行施工的生产孔，钻 7 l 资料较为丰富。 1 3 主要的研究内容与方法 针对海口地区对热矿水研究情况，本文在收集已有的热水孔资料的基础 上，对其作系统研究。在研究中采取重点深入、以点带面、点面结合的方法， 对比较重要的问题，如热矿水成因模式，提出了较明确的观点。 桂林工学院硕士学位论文 i 3 i 研究内容 本选题的主要内容： ( 1 ) 海口地区复式含水层系统区域地层岩性、断裂构造、补径排条件 和水循环模式； ( 2 ) 海口地区中低温热矿水子系统水资源的分布特征、理化医疗特征 和动态特征； ( 3 ) 海口地区中低温热矿水子系统的形成条件、传输过程及成因模式； ( 4 ) 海口地区中低温热矿水子系统水资源量； ( 5 ) 海口地区中低温热矿水子系统水资源开发利用前景。 1 3 2 技术路线 在论证和筛选利用以往有关成果和资料的基础上，充分考虑海口地区地 形地貌、气候水文、地层岩性及断裂构造的特征，结合收集热水孔的实测数 据和长观孔的长期观测资料，分析中低温热矿水子系统水资源特征；在查明 热矿水形成条件和热矿水传输过程的基础上，明确其成因模式；提出开发利 用方案与环境保护措旋，分析开发前景。如图1 i 所示。 图1 1 技术路线图 桂林工学院硕士学位论文 1 3 3 技术措施 本次研究是以系统理论为指导，应用了逻辑推理、数理统计、水动力学 法、计算机制图与计算等方法和手段。特别是在计算机应用方面：借助地理 信息系统m a p g i s 软件分析和绘制地温梯度等值图、富水性分区图、钻孔位 置分布图、水资源量计算简图等，_ ；砸9 量面积、长度等；计算钻孔涌水量时， 引入了v c + + 程序设计。 6 桂林工学院硕士学位论文 第2 章复式含水层系统区域基本概况 2 1 环境概况 2 l1 地理、地貌 南中国雷琼自流盆地跨途琼州海峡，位于广西壮族自治区西部和海南省 北部，包括雷州、雷州半岛及海南岛北部平原。盆地北部以广东遂溪一安辅 断层为界，南部边界为海南岛北部壬五一文教断裂。盆地南北宽约1 8 0 k i n ，东 西两端伸入海域之中。针对雷琼盆地的地理地质特点，将其划分为雷州半 岛盆地和琼北盆地两大块。 海口地区位于琼北盆地的北部，区域地理坐标为东经1 0 9 。5 8 ，0 0 ” 1 1 0 9 4 0 0 0 ”，北纬1 9 。4 0 0 0 ”2 0 。0 6 0 0 ”。研究区位于区域北 部，北临琼州海峡，南到热矿水边界，东起海口市美兰区东营港，西至海口 市行政边界；地理坐标为东经1 1 0 。7 0 0 ”一i i 0 。2 6 7 0 0 ”、北纬1 9 。 5 7 0 0 ”2 0 。0 6 0 0 ”，面 积约2 4 1 7 k 一( 见圈2 1 ) 。 区域地势低平，总体南高 北低，微向琼州海峡倾斜。南 部为火山岩台地，形成1 3 缓台地，地势较高，标高一般 2 0 l o o m 。北部为滨海平原， 主要分布于沿海地区，为海成 i 3 缴阶地，标商一般l 2 8 m 。 圈2 1 区域、研究区位置圈 桂林工学院硕士学位论文 2 1 2 气象、水文 海口地区属亚热带季风气候，午热夜凉，终年无霜，冬春多雾多干旱， 夏秋多雷暴雨、多台风。多年平均气温2 4 o c ，l 2 月为低温期，极端最 低气温2 8 ；5 8 月为高温期，极端最高气温3 8 9 。多年平均降雨量 1 6 7 6 8 r a m ，早、雨季分明，5 1 0 月为雨季，平均多年月降雨量为1 8 4 8 2 8 2 6 m m ，降雨量占全年总降水量的8 0 3 ；1 1 月至翌年4 月为旱季，平均 多年月降雨量为2 1 7 9 3 4 m m ( 见表2 1 ) 。多年平均蒸发量1 7 1 0 ，6 m m 。海 口地区常年以东北风为主，东南风次之，一般风力4 级以下，有时6 - - 1 0 月 受8 级以上的热带风暴、台风袭击。 表2 1海口地区多年气温与降雨量月平均值统计表 芷 1 9 5 1 年z 0 0 3 年 月1 月2 月3 月4 月5 月6 爿7 月8 月9 月l o 月1 1 月l 2 月 气温 1 7 61 8 62 1 72 5 ，12 7 42 8 32 8 52 8 02 7 02 5 22 2 21 8 9 ( ) 降雨量 ( m i l l ) 2 1 73 4 9 5 1 2 9 3 41 8 4 82 3 4 02 1 3 72 4 2 9 2 8 2 61 8 9 39 0 03 8 8 南渡江下游流经海口地区东部。南渡江是海南省最大的河流，发源于白 沙县南华山，全长3 1 1 3 k m ，宽2 0 3 7 6 5 m ，水深一般l 6 m ，最深可达1 l m ， 汇水面积7 1 7 5 5 k m 2 ，流经儋州、澄迈、定安，由南往北流入琼州海峡，入 海口段年径流量6 0 3 2 亿寸。此外，区内还有海甸溪、美舍河、五源河和永 庄水库、那h 水库等。 2 1 3 社会经济 海口地区农业以水稻、甘蔗、水果等为主。工业主要有纺织、电子、橡 胶、化工、食品等。2 0 0 2 年l o 月国务院批复了“琼山海口合并”方案。新 海口形成后，实施了新一轮经济结构调整，高新技术产业发展加快，经省认 定的高科技企业达7 4 家，新建或扩建了聚酯切片厂和养生堂药业等一批大 8 桂林工学院硕士学位论文 中型工业企业，年产值上亿元的企业增至3 1 9 家，到2 0 0 1 年底，工业生产 总值突破1 0 0 亿元。海口地区旅游资源丰富，到1 1 月止，2 0 0 4 年旅游业接 待游客人数达1 3 0 0 万人次。 2 2 地质背景 2 2 1 地层、岩性 区域出露地层由新至老依次为第四系全新统烟墩组、琼山组、石山组， 更新统道堂组、北海组、秀英组，上第三系海口组。底部揭露的地层为上第 三系灯楼角组、角尾组、下洋组( 见表2 2 ) 。琼北承压水盆地是由第三系岩 类构成的“。 2 2 1 1 第四系( q ) ( 1 ) 全新统烟墩组( q h 3 y ) 土、海滩岩及珊瑚贝壳砾砂等。 ( 2 ) 全新统琼山组( q h 2 q ) 贝壳碎屑砂岩。 ( 3 ) 全新统石山组( q h l s ) 玄武岩。 岩性为灰白色海滩沙、灰黑色含有机质粘 岩性主要为粉质粘土夹少量粘土、砂、含 岩性主要为深灰色橄榄玄武岩、橄榄拉斑 ( 4 ) 更新统道堂组( q p 3 d ) ：第四和第二段主要为凝灰质砂岩、粘土、 粉质粘土，并含海绿石及有孔虫化石；第一和第三段为橄榄拉斑玄武岩、橄 榄玄武岩。 ( 5 ) 更新统北海组( q p 2 b ) ：岩性为棕红、褐红色粉质粘土、砾砂，底 部含玻璃陨石或含铁质结核。 ( 6 ) 更新统秀英组( q p l x ) ：岩性以青灰色页状粘土、粉质粘土为主， 局部夹一层基性火山岩。 2 2 1 2 上第三系( n ) 桂林工学院硕士学位论文 ( 1 ) 上新统海口组( n 。h ) ：第四段为灰色粘土、粉质粘土，含海绿石； 第三段为灰、灰白色贝壳碎屑岩、砾砂，产双壳类，为第1 承压含水层；第 二段为灰色粉质粘土夹玄武质凝灰岩：第一段为黄褐杂白、灰绿色含贝壳碎 屑砾砂，为第2 承压含水层。 ( 2 ) 中新统灯楼角组( n , d ) 上部岩性为灰绿色粉细砂夹炭色页状粘土，带少量含砾中粗砂、含砾粉 土等；中部岩性为灰、灰绿色粉质粘土；下部为灰、扶绿色粉质粘土、粗砂、 砾砂。第3 + 4 承压含水层赋存于该组的含砾中粗砂、粗砂、砾砂中。 表2 2 海口地区区域地层划分简表 界 系统组 段代号 沉积类型 全 烟墩组 q h 3 y 滨海、泻湖相砾砂、粗砂、细砂、粘土质沉积。 新 琼山组 o h 2 q 滨海相中粗砂、粘十、含砂秸土沉积。 统 石山组o h s陆相基性火山熔岩。 第 4 q p 3 d 4海相基性火山碎屑岩，砾砂、泥质沉积。 3 q d 3 d 3海相基性火山熔岩。砾砂、泥质沉积。 四 道堂组海相基性火山熔岩、火山碎屑岩、砾砂、泥质沉 新 更 2 q p 3 d 2 积。 系新 l o 口3 d陆相基性火山岩沉积。 统 北海组q d 2 d 滨海相砾砂、泥质沉积。 滨浅海一滨海潮坪相砾砂、泥质沉积，陆相火山 生 秀英组 q p i x 岩沉积。 4n 2 h 4滨海相粘土、生物碎屑岩沉积 上 3n 2 h 3 滨浅海相生物碎屑岩沉积。 界 新海口组 2n 2 h 2 滨海相粘、生物碎屑岩沉积、海相基性火山岩 上 统 沉积。 第 1 n 2 h 1 滨浅海相砾砂沉积、海相基性火山岩沉积。 = 系 灯楼 由 角组 3n 。d 海陆交互相砾砂、粉砂、泥质沉积。 新 角尾组2 n t j滨海耜耪砂、细砂、泥质沉积。 统 下洋组 l n l x 滨浅海相砾砂、粉砂、泥质沉积。 1 0 桂林工学院硕士学位论文 ( 3 ) 中新统角尾组( n i j ) 上部岩性为浅灰色细砂、粉砂与浅灰色粘土、粉质粘土星互层状：下部 为浅灰、灰绿色中租砂、含砾中粗砂等，与灰色粘士、粉砂成互层状。第5 层中低温热矿水赋存于灯楼角组的含砾中租砂、中粗砂、细砂、粉细砂中。 ( 4 ) 中新统下洋组( n 。x ) 上部岩性为杂色粘土、古砾粉土：中部岩性为灰自色含砾中粗砂、粉土。 第6 层和第7 层中低温热矿水赋存于下洋组的含砾中粗砂、粉土中。 2 2 2 断裂构造 断裂构造是影响热矿水形 成和分布的重要条件，深大断 裂既是热矿水控热构造，又是 热源和水源的循环通道o “。 海口地区区域构造主要有 近东西向、南北向、北西向和 北东向四组构造带，这四组构 造带构成区域的主要构造格局 ( 见图2 2 ) 。 圈2 2区域地质构造略图 2 2 2 1 近东西向断裂 近东西向断裂有新村一林乌断裂( f 。) 、光村一铺前断裂( r ) 和王五一 文教深大断裂( f d 。近东西向断裂属王五一文教断裂带，具有活动断裂、 切割深的特点。王五一文教断裂带在前海西期有强烈活动。导致幔源岩浆侵 入t 印支期继续活动，燕山期断裂带活动强烈，导致花岗岩体侵入，并控制 中生代盆地形成和沉积；喜马拉雅期，断裂带继续活动，控制厚达3 0 0 0 m 以 上的第三纪海陆交互相沉积，弗导致深部岩浆沿断裂上升喷溢地表，形成大 面积分布的玄武质熔岩。近期该断裂仍有活动。 桂林工学院硕士学位论文 光村一铺前断裂是1 6 0 5 年琼州大地震的主要控震断裂；王五一文教深 大断裂为海南隆起和雷琼凹陷的分界线，为区域的主要断裂，切割基底岩体， 控制琼北断陷盆地的形成和发展，具各地热形成的地壳深部构造条件。 2 2 2 2 北西向断裂 北西向断裂为区域内主要活动断裂，主要有琼华一莲堂村断裂( r ) 、荣 山岭南断裂( f 。) 、颜春岭一道崖断裂( f 。) 和马袅断裂( f 。) 。第四系以来， 沿断裂曾发生多次火山喷发，在琼北地区形成大面积、多期次的火山岩盆地。 2 2 2 3 北东向断裂 府城一h 亚岭断裂( r ) 近北东向分布，此断裂控制两侧地下水的分布， 并成为地下水东富西贫的分界线。 2 2 2 4 南北向断裂 南渡江断裂( r ) 属于南北向断裂。该断裂明显控制地下水的排泄 以上升泉的方式向南渡江排泄。 2 3 复式含水层系统特征 海口地区复式含水层系统分布有多个含水层，可分为潜水含水层和承压 含水层两大类。潜水含水层由第四系松散孔隙含水层和火山岩孑l 洞裂隙含水 层组成；承压含水层主要由第三系固结、半固结、松散岩类构成的多层含水 层系统组成，自上而下在8 6 0 m 深度内揭露了7 个承压含水层组，依次称为 第1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 承压含水层组。第1 4 层为常温承压水；第5 7 层承压水温度4 0 5 0 ，为中低温热矿水。根据地下水分布及水温特征，本 文将复式含水层系统分