衡水市桃城區地熱水資源現狀及開發利用對策分析

于廣英

【摘要】本文對衡水市桃城區地熱水資源分布及利用情況進行了探討，在此基礎上分析了開發利用過程中存在的問題及其它影響地熱資源可持續開發利用的因素，并提出了相應的對策和建議。

【關鍵詞】桃城區；地熱水評價；問題與對策

1. 桃城區基本情況

1.1研究區地理位置與地形地貌。（1）桃城區位于河北省東南部，衡水市中部，滏東排河西北屬滹滏平原區、滏東排河東南屬黑龍港流域。地理坐標為東經115°25′17″～115°51′12″、北緯37°36′10″～37°49′55″，東西最大橫距36.7Km、南北最大縱距25.5Km，總面積598Km2。南同冀州、棗強相連，北、西與深州毗鄰，東和東北與武邑接壤。

（2）桃城區為河北沖積平原的一部分，是古黃河、古漳河、古滹沱河、滏陽河沖積平原區。按流域劃分，桃城區大部分屬滹滏平原區，東南部屬黑龍港平原區。縣內地勢由西南向東北緩緩傾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面縱坡一般為1/8000至1/1000，地形因受歷史上古河道經常改道及洪水泛濫、沖刷淤積的影響，境內分布有大小不等、深淺不一的淺平封閉洼地。70年代，按照排灌路林統一規劃，旱澇堿綜合治理方針，經過大規模平地造田，境內已是田成方、路成網、樹成蔭、渠道縱橫的田野。

1.2地熱水資源狀況。據計算結果顯示，衡水市總地熱資源量為22557.48×1016J，相當于標準煤7696.93×106t，折合熱能71523.90MW；可采地熱資源量為4893.69×1016J，相當于標準煤1669.87×106t，折合熱能15517.77MW；有效利用地熱資源量為2300.57×1016J，相當于標準煤784.97×106t，折合熱能7295.04MW。

2. 項目區水文地質條件

2.1地質條件。衡水市大地構造單元位置處于中朝準地臺（級Ⅰ）、華北斷坳（Ⅱ級）、臨清臺陷（Ⅲ級）、新河凸起（Ⅳ級）的東北端。其北側為無極一衡水隱伏大斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），東側為滄西斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），其特征如下：

（1）無極一衡水隱伏大斷裂。走向NW，頃向NE，傾角39～50°斷距2000余米，形成于中生代，北盤下降（饒陽斷凹Ⅳ級）沉積了巨厚的下第三系地層，最厚可達2000多米。南側新河斷凸（Ⅳ級）相對抬升，局部古生界一上元古界地層遭強烈剝蝕，未沉積下第三系地層。下古生界地層斷距2700～3500m，最大為4700m。是控制區內構造發展和熱田形成的重要斷裂。

（2）滄西斷裂。 位于衡水市區東鄰，走向NE，傾向W，為一長達250Km的正斷層，斷距2500～3500m，對衡水東部的地層構造發育具控制作用。

（3）衡水西斷裂（前磨頭東斷裂）。為南西向延伸北西傾的正斷裂，長達32Km，斷距1000m以上。其發育情況與無極衡水斷裂相似，是新河斷凸的邊界斷層，也是控制構造發展和熱田形成的重要斷裂。

2.2地熱資源分布情況。

（1）衡水市區內構造較簡單，主要發育馬村斷層[（MT）解釋斷層]。馬村斷層走向NE，為SE傾余的正斷層，斷距約600m，長20Km。該斷層時期為中生代一第三系，早第三系活動最為強烈。對市區內下第三系地層的沉積影響較大，致使紅旗大街以西缺失下第三系地層，而以東較發育，對衡水地熱田斬形成也有重要作用。桃城區地熱資源分布圖見圖1。

館陶組1館陶組1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城區共以桃城區地熱田為主分布5個地熱田（地熱異常區），各地熱田及地熱異常區3000m以上分布主要熱儲層見表1。

2.3低溫場特性。

（1）據有關資料確定恒溫帶深度25m，恒溫帶溫度15℃。根據本井三次實測孔底溫度，計算地溫梯度分別為2.79、2.89和2.98℃/100m，考慮到成井后孔底地溫場恢復時間較長，實測值理我接近于實際熱儲溫度，所以確定2.35℃/100m為本并地溫梯度值。

（2）本區康氏面和莫霍面的埋深較淺，分別為18～19Km和35～36Km。因沒有近低火山活動，地熱的熱源主要來自下部基巖熱傳導。基巖淺埋區地溫梯度比深埋區相對較高，斷層附近地溫梯度相對較高。地溫梯度異常走向為NNE和EW，高值區（地溫梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市區中、南部。

圖1桃城區地熱資源分布圖2.4地熱水年內動態分析。年內水位動態主要受開采的控制。年初因供暖季節采水量大，水位埋深下降（1～2月），進入2月氣溫變暖采水量減小，水位開始上升，3月中旬以后開采量明顯減少，水位上升幅度較大，5月中旬至8、9月水位變化穩中有升，至8月或9月底，水位上升到最高值，最高水位一般在8月或9月，最低水位一般在1月或2月，動態為疏干型。

3. 熱儲層地下水開采利用方式分析

利用地熱結合水源熱泵的梯級利用供暖方案，使低溫熱水、地熱尾水及其他各種溫度在30～60℃之間的中低品位余熱水資源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地熱水經輸水管道至儲水池，再經二級泵房加壓送至換熱系統；高溫地熱水經四級換熱后尾水溫度降至7℃以下，經處理后排放。循環水與地熱尾水進行熱交換來作為水源熱泵的熱源，冬季把地熱尾水的熱量“取”出來，供室內采暖，作為項目區取暖的“熱源”。

4. 節水潛力與節水措施分析

節約用水是水資源保障機制中不可缺少的重要組成部分。大量用水既浪費水資源加大供水壓力，又增加廢污水量加重治理難度與水環境壓力，導致水資源開發利用的惡性循環，因此，節水是水資源可持續發展的重要措施。

（1）節水潛力分析。衡水市鑫城都市廣場一期工程是在極度缺水的華北地區衡水市，雖然深層地熱水開采程度較低，但為了社會長遠發展，節約用水應該提到重要的議事日程。在地熱井供暖運行期間應采取措施提高地熱水的利用率，利用先進設備使回水不高于7℃。地熱水供暖系統以地下水作為熱能傳遞介質，在地熱水的開采過程中會對當地地下水環境有一定的影響，因此，應盡量采用閉路循環系統。

（2）節水措施分析。建設項目在設計中嚴格按照國家和地方有關標準、規范對供暖工藝進行設計，對系統中的設備、管線的質量堅持高標準、嚴要求，以減少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）嚴格按照水資源論證報告批準的開采量進行開采，盡量采用間歇性開采，避免同一時段集中開采。

（4）應完善和加強對不同層位地下水資源的水位、水量、水質、水溫的長期監測工作，從而及時掌握其在開采過程中的變化過程，形成動態監測體系。

（5）應以可持續發展、開發與保護并重和統一管理為原則，根據衡水市桃城區地熱水的不同用途，整合地熱水資源管理體制，引導地熱水資源向科學化有序化發展。

（6）在地熱水用水過程中，應根據地熱水資源特點確定地熱水資源開發利用形式，適當增加對地熱農業溫室種植、地熱魚塘養殖、地熱水供暖、水源熱泵等多樣化技術化的直接投入。對于單純性的洗浴產業，應提高經營門檻，加大審批標準和管理力度，對于浪費嚴重和尾數污染巨大的經營單位予以整頓，最終地熱開發利用方式應以梯級開發、綜合利用為主，建成良性循環的地熱水開發利用體系。endprint

【摘要】本文對衡水市桃城區地熱水資源分布及利用情況進行了探討，在此基礎上分析了開發利用過程中存在的問題及其它影響地熱資源可持續開發利用的因素，并提出了相應的對策和建議。

【關鍵詞】桃城區；地熱水評價；問題與對策

1. 桃城區基本情況

1.1研究區地理位置與地形地貌。（1）桃城區位于河北省東南部，衡水市中部，滏東排河西北屬滹滏平原區、滏東排河東南屬黑龍港流域。地理坐標為東經115°25′17″～115°51′12″、北緯37°36′10″～37°49′55″，東西最大橫距36.7Km、南北最大縱距25.5Km，總面積598Km2。南同冀州、棗強相連，北、西與深州毗鄰，東和東北與武邑接壤。

（2）桃城區為河北沖積平原的一部分，是古黃河、古漳河、古滹沱河、滏陽河沖積平原區。按流域劃分，桃城區大部分屬滹滏平原區，東南部屬黑龍港平原區。縣內地勢由西南向東北緩緩傾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面縱坡一般為1/8000至1/1000，地形因受歷史上古河道經常改道及洪水泛濫、沖刷淤積的影響，境內分布有大小不等、深淺不一的淺平封閉洼地。70年代，按照排灌路林統一規劃，旱澇堿綜合治理方針，經過大規模平地造田，境內已是田成方、路成網、樹成蔭、渠道縱橫的田野。

1.2地熱水資源狀況。據計算結果顯示，衡水市總地熱資源量為22557.48×1016J，相當于標準煤7696.93×106t，折合熱能71523.90MW；可采地熱資源量為4893.69×1016J，相當于標準煤1669.87×106t，折合熱能15517.77MW；有效利用地熱資源量為2300.57×1016J，相當于標準煤784.97×106t，折合熱能7295.04MW。

2. 項目區水文地質條件

2.1地質條件。衡水市大地構造單元位置處于中朝準地臺（級Ⅰ）、華北斷坳（Ⅱ級）、臨清臺陷（Ⅲ級）、新河凸起（Ⅳ級）的東北端。其北側為無極一衡水隱伏大斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），東側為滄西斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），其特征如下：

（1）無極一衡水隱伏大斷裂。走向NW，頃向NE，傾角39～50°斷距2000余米，形成于中生代，北盤下降（饒陽斷凹Ⅳ級）沉積了巨厚的下第三系地層，最厚可達2000多米。南側新河斷凸（Ⅳ級）相對抬升，局部古生界一上元古界地層遭強烈剝蝕，未沉積下第三系地層。下古生界地層斷距2700～3500m，最大為4700m。是控制區內構造發展和熱田形成的重要斷裂。

（2）滄西斷裂。 位于衡水市區東鄰，走向NE，傾向W，為一長達250Km的正斷層，斷距2500～3500m，對衡水東部的地層構造發育具控制作用。

（3）衡水西斷裂（前磨頭東斷裂）。為南西向延伸北西傾的正斷裂，長達32Km，斷距1000m以上。其發育情況與無極衡水斷裂相似，是新河斷凸的邊界斷層，也是控制構造發展和熱田形成的重要斷裂。

2.2地熱資源分布情況。

（1）衡水市區內構造較簡單，主要發育馬村斷層[（MT）解釋斷層]。馬村斷層走向NE，為SE傾余的正斷層，斷距約600m，長20Km。該斷層時期為中生代一第三系，早第三系活動最為強烈。對市區內下第三系地層的沉積影響較大，致使紅旗大街以西缺失下第三系地層，而以東較發育，對衡水地熱田斬形成也有重要作用。桃城區地熱資源分布圖見圖1。

館陶組1館陶組1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城區共以桃城區地熱田為主分布5個地熱田（地熱異常區），各地熱田及地熱異常區3000m以上分布主要熱儲層見表1。

2.3低溫場特性。

（1）據有關資料確定恒溫帶深度25m，恒溫帶溫度15℃。根據本井三次實測孔底溫度，計算地溫梯度分別為2.79、2.89和2.98℃/100m，考慮到成井后孔底地溫場恢復時間較長，實測值理我接近于實際熱儲溫度，所以確定2.35℃/100m為本并地溫梯度值。

（2）本區康氏面和莫霍面的埋深較淺，分別為18～19Km和35～36Km。因沒有近低火山活動，地熱的熱源主要來自下部基巖熱傳導。基巖淺埋區地溫梯度比深埋區相對較高，斷層附近地溫梯度相對較高。地溫梯度異常走向為NNE和EW，高值區（地溫梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市區中、南部。

圖1桃城區地熱資源分布圖2.4地熱水年內動態分析。年內水位動態主要受開采的控制。年初因供暖季節采水量大，水位埋深下降（1～2月），進入2月氣溫變暖采水量減小，水位開始上升，3月中旬以后開采量明顯減少，水位上升幅度較大，5月中旬至8、9月水位變化穩中有升，至8月或9月底，水位上升到最高值，最高水位一般在8月或9月，最低水位一般在1月或2月，動態為疏干型。

3. 熱儲層地下水開采利用方式分析

利用地熱結合水源熱泵的梯級利用供暖方案，使低溫熱水、地熱尾水及其他各種溫度在30～60℃之間的中低品位余熱水資源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地熱水經輸水管道至儲水池，再經二級泵房加壓送至換熱系統；高溫地熱水經四級換熱后尾水溫度降至7℃以下，經處理后排放。循環水與地熱尾水進行熱交換來作為水源熱泵的熱源，冬季把地熱尾水的熱量“取”出來，供室內采暖，作為項目區取暖的“熱源”。

4. 節水潛力與節水措施分析

節約用水是水資源保障機制中不可缺少的重要組成部分。大量用水既浪費水資源加大供水壓力，又增加廢污水量加重治理難度與水環境壓力，導致水資源開發利用的惡性循環，因此，節水是水資源可持續發展的重要措施。

（1）節水潛力分析。衡水市鑫城都市廣場一期工程是在極度缺水的華北地區衡水市，雖然深層地熱水開采程度較低，但為了社會長遠發展，節約用水應該提到重要的議事日程。在地熱井供暖運行期間應采取措施提高地熱水的利用率，利用先進設備使回水不高于7℃。地熱水供暖系統以地下水作為熱能傳遞介質，在地熱水的開采過程中會對當地地下水環境有一定的影響，因此，應盡量采用閉路循環系統。

（2）節水措施分析。建設項目在設計中嚴格按照國家和地方有關標準、規范對供暖工藝進行設計，對系統中的設備、管線的質量堅持高標準、嚴要求，以減少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）嚴格按照水資源論證報告批準的開采量進行開采，盡量采用間歇性開采，避免同一時段集中開采。

（4）應完善和加強對不同層位地下水資源的水位、水量、水質、水溫的長期監測工作，從而及時掌握其在開采過程中的變化過程，形成動態監測體系。

（5）應以可持續發展、開發與保護并重和統一管理為原則，根據衡水市桃城區地熱水的不同用途，整合地熱水資源管理體制，引導地熱水資源向科學化有序化發展。

（6）在地熱水用水過程中，應根據地熱水資源特點確定地熱水資源開發利用形式，適當增加對地熱農業溫室種植、地熱魚塘養殖、地熱水供暖、水源熱泵等多樣化技術化的直接投入。對于單純性的洗浴產業，應提高經營門檻，加大審批標準和管理力度，對于浪費嚴重和尾數污染巨大的經營單位予以整頓，最終地熱開發利用方式應以梯級開發、綜合利用為主，建成良性循環的地熱水開發利用體系。endprint

【摘要】本文對衡水市桃城區地熱水資源分布及利用情況進行了探討，在此基礎上分析了開發利用過程中存在的問題及其它影響地熱資源可持續開發利用的因素，并提出了相應的對策和建議。

【關鍵詞】桃城區；地熱水評價；問題與對策

1. 桃城區基本情況

1.1研究區地理位置與地形地貌。（1）桃城區位于河北省東南部，衡水市中部，滏東排河西北屬滹滏平原區、滏東排河東南屬黑龍港流域。地理坐標為東經115°25′17″～115°51′12″、北緯37°36′10″～37°49′55″，東西最大橫距36.7Km、南北最大縱距25.5Km，總面積598Km2。南同冀州、棗強相連，北、西與深州毗鄰，東和東北與武邑接壤。

（2）桃城區為河北沖積平原的一部分，是古黃河、古漳河、古滹沱河、滏陽河沖積平原區。按流域劃分，桃城區大部分屬滹滏平原區，東南部屬黑龍港平原區。縣內地勢由西南向東北緩緩傾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面縱坡一般為1/8000至1/1000，地形因受歷史上古河道經常改道及洪水泛濫、沖刷淤積的影響，境內分布有大小不等、深淺不一的淺平封閉洼地。70年代，按照排灌路林統一規劃，旱澇堿綜合治理方針，經過大規模平地造田，境內已是田成方、路成網、樹成蔭、渠道縱橫的田野。

1.2地熱水資源狀況。據計算結果顯示，衡水市總地熱資源量為22557.48×1016J，相當于標準煤7696.93×106t，折合熱能71523.90MW；可采地熱資源量為4893.69×1016J，相當于標準煤1669.87×106t，折合熱能15517.77MW；有效利用地熱資源量為2300.57×1016J，相當于標準煤784.97×106t，折合熱能7295.04MW。

2. 項目區水文地質條件

2.1地質條件。衡水市大地構造單元位置處于中朝準地臺（級Ⅰ）、華北斷坳（Ⅱ級）、臨清臺陷（Ⅲ級）、新河凸起（Ⅳ級）的東北端。其北側為無極一衡水隱伏大斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），東側為滄西斷裂（Ⅲ級構造單元分界線），其特征如下：

（1）無極一衡水隱伏大斷裂。走向NW，頃向NE，傾角39～50°斷距2000余米，形成于中生代，北盤下降（饒陽斷凹Ⅳ級）沉積了巨厚的下第三系地層，最厚可達2000多米。南側新河斷凸（Ⅳ級）相對抬升，局部古生界一上元古界地層遭強烈剝蝕，未沉積下第三系地層。下古生界地層斷距2700～3500m，最大為4700m。是控制區內構造發展和熱田形成的重要斷裂。

（2）滄西斷裂。 位于衡水市區東鄰，走向NE，傾向W，為一長達250Km的正斷層，斷距2500～3500m，對衡水東部的地層構造發育具控制作用。

（3）衡水西斷裂（前磨頭東斷裂）。為南西向延伸北西傾的正斷裂，長達32Km，斷距1000m以上。其發育情況與無極衡水斷裂相似，是新河斷凸的邊界斷層，也是控制構造發展和熱田形成的重要斷裂。

2.2地熱資源分布情況。

（1）衡水市區內構造較簡單，主要發育馬村斷層[（MT）解釋斷層]。馬村斷層走向NE，為SE傾余的正斷層，斷距約600m，長20Km。該斷層時期為中生代一第三系，早第三系活動最為強烈。對市區內下第三系地層的沉積影響較大，致使紅旗大街以西缺失下第三系地層，而以東較發育，對衡水地熱田斬形成也有重要作用。桃城區地熱資源分布圖見圖1。

館陶組1館陶組1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系1寒武—奧陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城區共以桃城區地熱田為主分布5個地熱田（地熱異常區），各地熱田及地熱異常區3000m以上分布主要熱儲層見表1。

2.3低溫場特性。

（1）據有關資料確定恒溫帶深度25m，恒溫帶溫度15℃。根據本井三次實測孔底溫度，計算地溫梯度分別為2.79、2.89和2.98℃/100m，考慮到成井后孔底地溫場恢復時間較長，實測值理我接近于實際熱儲溫度，所以確定2.35℃/100m為本并地溫梯度值。

（2）本區康氏面和莫霍面的埋深較淺，分別為18～19Km和35～36Km。因沒有近低火山活動，地熱的熱源主要來自下部基巖熱傳導。基巖淺埋區地溫梯度比深埋區相對較高，斷層附近地溫梯度相對較高。地溫梯度異常走向為NNE和EW，高值區（地溫梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市區中、南部。

圖1桃城區地熱資源分布圖2.4地熱水年內動態分析。年內水位動態主要受開采的控制。年初因供暖季節采水量大，水位埋深下降（1～2月），進入2月氣溫變暖采水量減小，水位開始上升，3月中旬以后開采量明顯減少，水位上升幅度較大，5月中旬至8、9月水位變化穩中有升，至8月或9月底，水位上升到最高值，最高水位一般在8月或9月，最低水位一般在1月或2月，動態為疏干型。

3. 熱儲層地下水開采利用方式分析

利用地熱結合水源熱泵的梯級利用供暖方案，使低溫熱水、地熱尾水及其他各種溫度在30～60℃之間的中低品位余熱水資源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地熱水經輸水管道至儲水池，再經二級泵房加壓送至換熱系統；高溫地熱水經四級換熱后尾水溫度降至7℃以下，經處理后排放。循環水與地熱尾水進行熱交換來作為水源熱泵的熱源，冬季把地熱尾水的熱量“取”出來，供室內采暖，作為項目區取暖的“熱源”。

4. 節水潛力與節水措施分析

節約用水是水資源保障機制中不可缺少的重要組成部分。大量用水既浪費水資源加大供水壓力，又增加廢污水量加重治理難度與水環境壓力，導致水資源開發利用的惡性循環，因此，節水是水資源可持續發展的重要措施。

（1）節水潛力分析。衡水市鑫城都市廣場一期工程是在極度缺水的華北地區衡水市，雖然深層地熱水開采程度較低，但為了社會長遠發展，節約用水應該提到重要的議事日程。在地熱井供暖運行期間應采取措施提高地熱水的利用率，利用先進設備使回水不高于7℃。地熱水供暖系統以地下水作為熱能傳遞介質，在地熱水的開采過程中會對當地地下水環境有一定的影響，因此，應盡量采用閉路循環系統。

（2）節水措施分析。建設項目在設計中嚴格按照國家和地方有關標準、規范對供暖工藝進行設計，對系統中的設備、管線的質量堅持高標準、嚴要求，以減少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）嚴格按照水資源論證報告批準的開采量進行開采，盡量采用間歇性開采，避免同一時段集中開采。

（4）應完善和加強對不同層位地下水資源的水位、水量、水質、水溫的長期監測工作，從而及時掌握其在開采過程中的變化過程，形成動態監測體系。

（5）應以可持續發展、開發與保護并重和統一管理為原則，根據衡水市桃城區地熱水的不同用途，整合地熱水資源管理體制，引導地熱水資源向科學化有序化發展。

（6）在地熱水用水過程中，應根據地熱水資源特點確定地熱水資源開發利用形式，適當增加對地熱農業溫室種植、地熱魚塘養殖、地熱水供暖、水源熱泵等多樣化技術化的直接投入。對于單純性的洗浴產業，應提高經營門檻，加大審批標準和管理力度，對于浪費嚴重和尾數污染巨大的經營單位予以整頓，最終地熱開發利用方式應以梯級開發、綜合利用為主，建成良性循環的地熱水開發利用體系。endprint