雄安新區淺層地熱能資源潛力及經濟環境效益評價

摘 要：根據雄安新區雄東片區淺層地熱能的地溫場和熱物性等賦存條件，估算了雄東片區淺層地熱能靜態儲量和資源潛力，評價了開發利用的經濟環境效益。經計算，雄東片區150 m 以淺淺層地熱能熱容量為4.7×1012 kJ/℃，靜態儲量為23.4×1012 kJ，制冷工況下資源潛力為43.3 萬m2/km2，供暖工況下資源潛力為85.9 萬m2/km2。從經濟效益角度評價，當淺層地熱能開發利用率為25% 時，雄東片區全年大約可節約6077 噸標準煤，全年大約可節約費用2006 萬元，可減排二氧化碳14501 噸、減排二氧化硫103 噸、減排粉塵49 噸。

關鍵詞：淺層地熱能；資源潛力；開發利用；經濟環境；效益評價

中圖分類號：P314.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）02-0146-05

《河北雄安新區總體規劃（2018—2035 年）》提出“建設清潔環保的供熱系統”要求科學利用地熱資源，統籌天然氣、電力、地熱、生物質等能源供給方式，形成多能互補的清潔供熱系統。雄東片區是雄安新區（以下簡稱新區）外圍片區中重要部分，其區位如圖1 所示，位于雄縣東側，東北至新蓋房分洪道，南至大清河防護綠帶，東南至油井風光綠帶，西至京港臺高鐵防護綠帶。雄東片區是新區先期建設的區域之一，淺層地熱能分布廣泛，資源稟賦優越，在建筑物供熱和制冷應用中前景廣闊[1]。

2017 年，新區開展了起步區淺層地熱能資源普查工作，完成了資源潛力和適宜性評價，但此次調查評價未涉及新區外圍片區，現階段新區已進入大規模開發階段，外圍組團相關控詳規已批復。2021 年，新區開展了針對單個片區詳細調查評價工作，提供了各片區更豐富具體的基礎數據，有效支撐科學合理可持續開發利用淺層地熱能資源，避免無序開發所導致的經濟損失、空間浪費、以及環境破壞，例如：地面沉降、地下空間浪費以及冷熱失衡等問題，故開展雄東片區淺層地熱能資源量及開發利用潛力調查評價工作有著十分重要的意義[2]。

1 區域地質背景

1.1 第四紀地層特征

據新區工程地質調查結果，新區第四系沉積物厚度一般約300 m，0～150 m 的地層劃分為25 個主地質層，黏性土、粉性土、砂性土交錯沉積。通過搜集工程地質資料，繪制調查區地層剖面圖，剖面位置見圖2。圖3 剖面圖顯示調查區淺部③、④、⑤層局部分布，⑦層以粉質黏土和粉土為主，⑧ 4 層粉細砂層分布較廣，⑨、? 層分布有粉質黏土和粉細砂，? 層零星分布，局部分布?2 粉質黏土，? 層粉質黏土與粉細砂層交替沉積，? 層以粉質黏土為主，? 層以粉細砂為主，? 層以粉質黏土為主，?、（21） 分布較廣，粉質黏土與粉細砂層交替沉積，（21）～（25） 層零星分布，且粉質黏土與粉細砂交替沉積。

1.2 水文地質特征

據新區水文地質調查結果，新區第四系地下水主要為松散巖類孔隙水，隸屬于海河流域大清河平原地下水系統，由淺及深，分為4 個含水層組，一般將I 和II 含水層稱為“淺層地下水”，水位埋深一般在5～20 m，含水層厚度小于40 m，底界埋深為120～200 m，III 和IV 含水層稱為“深層地下水”，水位埋深為25～35 m，含水層厚度為100～180 m，底界埋深一般在385～550 m，如圖4 所示。

2 淺層地熱能資源賦存條件

2.1 淺層地溫場特征

淺層地溫場在地表以下深度上可分為變溫層、恒溫層、增溫層[3]，主要受區域氣候條件、第四系地層特性、水文地質條件、以及區域地質構造等影響。

通過原始地溫實測數據發現，工作區變溫層底部埋深在16.0～23.0 m，平均埋深為20.7 m。恒溫層底部埋深小于30.0 m，平均埋深為22 m，恒溫層溫度一般在13.5～15.0 ℃，平均值14.3 ℃，略高于區域多年平均氣溫13.4 ℃，全區恒溫層至埋深120 m 的平均溫度為14.6～16.4 ℃（圖5）。增溫層在恒溫層以下，百米增溫率總體表現為西高東低，平均范圍在2.3～3.6 ℃，平均值為3.2 ℃ /100m（圖6）。