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西藏沃卡温泉形成条件及对隧道工程影响研究

作　者: 宋凯
导　师: 李晓
学　校: 成都理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 沃卡温泉地热形成模式地温梯度
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以西藏自治区桑日县沃卡盆地温泉为研究对象,在分析区域地热地质背景的基础上,结合研究区温泉出露特征,水化学及同位素特征,对沃卡温泉的受控因素和形成条件进行了分析研究。温泉的出露呈北东向带状展布,与沃卡盆地西边界断裂的方向相似,区内温泉的分布与断裂构造的关系密切。根据水化学特征与氢氧稳定同位素地球化学特征分析表明,研究区温泉的主要阳离子成分为Na+,阴离子主要成份为SO42-,Cl-的含量与温泉温度有紧密的相关性,热水微量元素含量与西藏热水总体背景值相近,且明显高于地表水。根据与西南大气降水线对比,温泉水主要来源与大气降水补给,利用同位素特征推算补给区年平均温度为-9℃,补给高程在5000～5300m之间。利用多种地球化学温标及混合模型计算法估算出沃卡温泉热储温度介于77～133℃之间。本文通过对研究区地热形成条件及地热梯度的计算,温泉增温与区域内传导热流所能提供热量基本相当,说明沃卡温泉热量主要来源与深循环中吸收围岩热量,并无特殊的外加热源,热储类型主要为断裂带型即温泉主要储存于断裂破碎带中,区内温泉类型主要为断裂深循环型。通过对沃卡温泉形成条件分析,温泉的水源主要来源于增久曲与墨竹曲分水岭地带,大气降水在补给区,沿基岩裂隙网络下渗,汇集于沃卡盆地西缘边界断裂中进行深部循环,地下水在漫长的循环过程中充分吸收了岩石深处的热能形成地下热水,然后在沃卡韧性剪切带等阻水断层相交部位的构造破碎带上升,最后在地质构造的有利部位上涌出露。结合前述分析资料,为对隧道施工各段位岩温进行较为准确预测,建立温泉多种循环模式并结合区域大地热流值对沃卡地区的地温梯度估算,并对拉隆隧道各段岩温进行预测,地热对隧道可能会产生一定影响,估测结果显示无中等危险区,仅在埋深较大及穿越沃卡盆地区域评级为微危险区,占隧道全长的49%,仅需做加强通风进行处理。研究区地热发育具有明显规律,地热异常带发育明显受断层控制,根据沃卡温泉的形成特征,由于东西向阻水断层的阻隔,隧址区地下水系统由于水力条件限制,地下水循环深度无法供应充足热量形成高热流体,即隧道开挖过程中遇到高热地热流体的可能性不大。沃卡温泉地下水系统与拉隆隧道穿越区地下水系统联系不紧密,拉隆隧道的开挖而引起对沃卡温泉的袭夺的可能性不大。因此,以现拟选线路方案穿越沃卡盆地,虽会对地下水系统有一定影响,但是产生较大范围的地下水疏干及对沃卡温泉泉群的袭夺的可能性不大。穿越沃卡盆地的方案是较为可行的。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章前言  10-16
  1.1 选题依据及研究意义  10
  1.2 国内外研究现状及存在问题  10-14
    1.2.1 深埋长隧道中地热问题的研究现状  11
    1.2.2 水文地球化学方法的应用  11-12
    1.2.3 同位素水文地球化学  12-13
    1.2.4 地热系统模式研究  13-14
  1.3 论文主要内容及研究思路  14-16
    1.3.1 研究内容  14
    1.3.2 研究思路及技术路线  14-16
第2章研究区地热地质环境  16-24
  2.1 自然地理特征  16-19
    2.1.1 自然地理位置  16
    2.1.2 地形地貌  16-17
    2.1.3 气象和水文  17-19
  2.2 地热地质背景  19-24
    2.2.1 研究区主要出露地层  20
    2.2.2 区域地质构造  20-21
    2.2.3 水文地质条件  21-22
    2.2.4 区域地热特征  22-24
第3章温泉分布规律与地球化学特征  24-44
  3.1 沃卡温泉分布特征  24-26
  3.2 水化学特征分析  26-32
    3.2.1 温泉水中常量组分特征  26-30
    3.2.2 温泉水中微量组分分析  30-32
  3.3 沃卡温泉氢氧稳定同位素特征及应用  32-35
    3.3.1 热水来源分析  33-34
    3.3.2 利用氢、氧稳定同位素计算补给区温度以及补给高程  34-35
  3.4 热储温度的推算  35-42
    3.4.1 水文地球化学温标  36-39
    3.4.2 混合模型计算热储温度  39-42
    3.4.3 Cl-校正法估算热储温度  42
  3.5 本章小结  42-44
第4章地下热水形成机制分析  44-49
  4.1 温泉成因模式类型研究  44-45
  4.2 沃卡温泉模式探讨  45-46
  4.3 沃卡温泉形成条件分析  46-49
    4.3.1 沃卡盆地温泉热源分析  46-47
    4.3.2 沃卡温泉水源分析  47
    4.3.3 热储层分析  47
    4.3.4 温泉形成的控制构造分析  47-49
第5章研究区地热对隧道建设影响分析  49-59
  5.1 拟选线路自然地理及地质概况  49-50
    5.1.1 线路自然地理概况  49-50
    5.1.2 隧址区地质概况  50
  5.2 区域地温梯度变化反演  50-55
    5.2.1 地温梯度计算方法  50-54
    5.2.2 研究区地温梯度估算  54-55
  5.3 隧址区地温分段预测  55-58
    5.3.1 地温场影响因素  55-56
    5.3.2 隧道掘进段地温理论计算  56-57
    5.3.3 隧道地温分段预测  57-58
  5.4 地热对隧道建设影响的综合分析  58-59
    5.4.1 地热对拟选线路影响的综合分析  58
    5.4.2 隧道施工对地下水环境可能产生的影响分析  58-59
结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
攻读学位期间取得学术成果  64

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