衡水市桃城区地热水资源现状及开发利用对策分析

于广英

【摘要】本文对衡水市桃城区地热水资源分布及利用情况进行了探讨，在此基础上分析了开发利用过程中存在的问题及其它影响地热资源可持续开发利用的因素，并提出了相应的对策和建议。

【关键词】桃城区；地热水评价；问题与对策

1. 桃城区基本情况

1.1研究区地理位置与地形地貌。（1）桃城区位于河北省东南部，衡水市中部，滏东排河西北属滹滏平原区、滏东排河东南属黑龙港流域。地理坐标为东经115°25′17″～115°51′12″、北纬37°36′10″～37°49′55″，东西最大横距36.7Km、南北最大纵距25.5Km，总面积598Km2。南同冀州、枣强相连，北、西与深州毗邻，东和东北与武邑接壤。

（2）桃城区为河北冲积平原的一部分，是古黄河、古漳河、古滹沱河、滏阳河冲积平原区。按流域划分，桃城区大部分属滹滏平原区，东南部属黑龙港平原区。县内地势由西南向东北缓缓倾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面纵坡一般为1/8000至1/1000，地形因受历史上古河道经常改道及洪水泛滥、冲刷淤积的影响，境内分布有大小不等、深浅不一的浅平封闭洼地。70年代，按照排灌路林统一规划，旱涝碱综合治理方针，经过大规模平地造田，境内已是田成方、路成网、树成荫、渠道纵横的田野。

1.2地热水资源状况。据计算结果显示，衡水市总地热资源量为22557.48×1016J，相当于标准煤7696.93×106t，折合热能71523.90MW；可采地热资源量为4893.69×1016J，相当于标准煤1669.87×106t，折合热能15517.77MW；有效利用地热资源量为2300.57×1016J，相当于标准煤784.97×106t，折合热能7295.04MW。

2. 项目区水文地质条件

2.1地质条件。衡水市大地构造单元位置处于中朝准地台（级Ⅰ）、华北断坳（Ⅱ级）、临清台陷（Ⅲ级）、新河凸起（Ⅳ级）的东北端。其北侧为无极一衡水隐伏大断裂（Ⅲ级构造单元分界线），东侧为沧西断裂（Ⅲ级构造单元分界线），其特征如下：

（1）无极一衡水隐伏大断裂。走向NW，顷向NE，倾角39～50°断距2000余米，形成于中生代，北盘下降（饶阳断凹Ⅳ级）沉积了巨厚的下第三系地层，最厚可达2000多米。南侧新河断凸（Ⅳ级）相对抬升，局部古生界一上元古界地层遭强烈剥蚀，未沉积下第三系地层。下古生界地层断距2700～3500m，最大为4700m。是控制区内构造发展和热田形成的重要断裂。

（2）沧西断裂。 位于衡水市区东邻，走向NE，倾向W，为一长达250Km的正断层，断距2500～3500m，对衡水东部的地层构造发育具控制作用。

（3）衡水西断裂（前磨头东断裂）。为南西向延伸北西倾的正断裂，长达32Km，断距1000m以上。其发育情况与无极衡水断裂相似，是新河断凸的边界断层，也是控制构造发展和热田形成的重要断裂。

2.2地热资源分布情况。

（1）衡水市区内构造较简单，主要发育马村断层[（MT）解释断层]。马村断层走向NE，为SE倾余的正断层，断距约600m，长20Km。该断层时期为中生代一第三系，早第三系活动最为强烈。对市区内下第三系地层的沉积影响较大，致使红旗大街以西缺失下第三系地层，而以东较发育，对衡水地热田斩形成也有重要作用。桃城区地热资源分布图见图1。

馆陶组1馆陶组1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城区共以桃城区地热田为主分布5个地热田（地热异常区），各地热田及地热异常区3000m以上分布主要热储层见表1。

2.3低温场特性。

（1）据有关资料确定恒温带深度25m，恒温带温度15℃。根据本井三次实测孔底温度，计算地温梯度分别为2.79、2.89和2.98℃/100m，考虑到成井后孔底地温场恢复时间较长，实测值理我接近于实际热储温度，所以确定2.35℃/100m为本并地温梯度值。

（2）本区康氏面和莫霍面的埋深较浅，分别为18～19Km和35～36Km。因没有近低火山活动，地热的热源主要来自下部基岩热传导。基岩浅埋区地温梯度比深埋区相对较高，断层附近地温梯度相对较高。地温梯度异常走向为NNE和EW，高值区（地温梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市区中、南部。

图1桃城区地热资源分布图2.4地热水年内动态分析。年内水位动态主要受开采的控制。年初因供暖季节采水量大，水位埋深下降（1～2月），进入2月气温变暖采水量减小，水位开始上升，3月中旬以后开采量明显减少，水位上升幅度较大，5月中旬至8、9月水位变化稳中有升，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，动态为疏干型。

3. 热储层地下水开采利用方式分析

利用地热结合水源热泵的梯级利用供暖方案，使低温热水、地热尾水及其他各种温度在30～60℃之间的中低品位余热水资源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地热水经输水管道至储水池，再经二级泵房加压送至换热系统；高温地热水经四级换热后尾水温度降至7℃以下，经处理后排放。循环水与地热尾水进行热交换来作为水源热泵的热源，冬季把地热尾水的热量“取”出来，供室内采暖，作为项目区取暖的“热源”。

4. 节水潜力与节水措施分析

节约用水是水资源保障机制中不可缺少的重要组成部分。大量用水既浪费水资源加大供水压力，又增加废污水量加重治理难度与水环境压力，导致水资源开发利用的恶性循环，因此，节水是水资源可持续发展的重要措施。

（1）节水潜力分析。衡水市鑫城都市广场一期工程是在极度缺水的华北地区衡水市，虽然深层地热水开采程度较低，但为了社会长远发展，节约用水应该提到重要的议事日程。在地热井供暖运行期间应采取措施提高地热水的利用率，利用先进设备使回水不高于7℃。地热水供暖系统以地下水作为热能传递介质，在地热水的开采过程中会对当地地下水环境有一定的影响，因此，应尽量采用闭路循环系统。

（2）节水措施分析。建设项目在设计中严格按照国家和地方有关标准、规范对供暖工艺进行设计，对系统中的设备、管线的质量坚持高标准、严要求，以减少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）严格按照水资源论证报告批准的开采量进行开采，尽量采用间歇性开采，避免同一时段集中开采。

（4）应完善和加强对不同层位地下水资源的水位、水量、水质、水温的长期监测工作，从而及时掌握其在开采过程中的变化过程，形成动态监测体系。

（5）应以可持续发展、开发与保护并重和统一管理为原则，根据衡水市桃城区地热水的不同用途，整合地热水资源管理体制，引导地热水资源向科学化有序化发展。

（6）在地热水用水过程中，应根据地热水资源特点确定地热水资源开发利用形式，适当增加对地热农业温室种植、地热鱼塘养殖、地热水供暖、水源热泵等多样化技术化的直接投入。对于单纯性的洗浴产业，应提高经营门槛，加大审批标准和管理力度，对于浪费严重和尾数污染巨大的经营单位予以整顿，最终地热开发利用方式应以梯级开发、综合利用为主，建成良性循环的地热水开发利用体系。endprint

【摘要】本文对衡水市桃城区地热水资源分布及利用情况进行了探讨，在此基础上分析了开发利用过程中存在的问题及其它影响地热资源可持续开发利用的因素，并提出了相应的对策和建议。

【关键词】桃城区；地热水评价；问题与对策

1. 桃城区基本情况

1.1研究区地理位置与地形地貌。（1）桃城区位于河北省东南部，衡水市中部，滏东排河西北属滹滏平原区、滏东排河东南属黑龙港流域。地理坐标为东经115°25′17″～115°51′12″、北纬37°36′10″～37°49′55″，东西最大横距36.7Km、南北最大纵距25.5Km，总面积598Km2。南同冀州、枣强相连，北、西与深州毗邻，东和东北与武邑接壤。

（2）桃城区为河北冲积平原的一部分，是古黄河、古漳河、古滹沱河、滏阳河冲积平原区。按流域划分，桃城区大部分属滹滏平原区，东南部属黑龙港平原区。县内地势由西南向东北缓缓倾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面纵坡一般为1/8000至1/1000，地形因受历史上古河道经常改道及洪水泛滥、冲刷淤积的影响，境内分布有大小不等、深浅不一的浅平封闭洼地。70年代，按照排灌路林统一规划，旱涝碱综合治理方针，经过大规模平地造田，境内已是田成方、路成网、树成荫、渠道纵横的田野。

1.2地热水资源状况。据计算结果显示，衡水市总地热资源量为22557.48×1016J，相当于标准煤7696.93×106t，折合热能71523.90MW；可采地热资源量为4893.69×1016J，相当于标准煤1669.87×106t，折合热能15517.77MW；有效利用地热资源量为2300.57×1016J，相当于标准煤784.97×106t，折合热能7295.04MW。

2. 项目区水文地质条件

2.1地质条件。衡水市大地构造单元位置处于中朝准地台（级Ⅰ）、华北断坳（Ⅱ级）、临清台陷（Ⅲ级）、新河凸起（Ⅳ级）的东北端。其北侧为无极一衡水隐伏大断裂（Ⅲ级构造单元分界线），东侧为沧西断裂（Ⅲ级构造单元分界线），其特征如下：

（1）无极一衡水隐伏大断裂。走向NW，顷向NE，倾角39～50°断距2000余米，形成于中生代，北盘下降（饶阳断凹Ⅳ级）沉积了巨厚的下第三系地层，最厚可达2000多米。南侧新河断凸（Ⅳ级）相对抬升，局部古生界一上元古界地层遭强烈剥蚀，未沉积下第三系地层。下古生界地层断距2700～3500m，最大为4700m。是控制区内构造发展和热田形成的重要断裂。

（2）沧西断裂。 位于衡水市区东邻，走向NE，倾向W，为一长达250Km的正断层，断距2500～3500m，对衡水东部的地层构造发育具控制作用。

（3）衡水西断裂（前磨头东断裂）。为南西向延伸北西倾的正断裂，长达32Km，断距1000m以上。其发育情况与无极衡水断裂相似，是新河断凸的边界断层，也是控制构造发展和热田形成的重要断裂。

2.2地热资源分布情况。

（1）衡水市区内构造较简单，主要发育马村断层[（MT）解释断层]。马村断层走向NE，为SE倾余的正断层，断距约600m，长20Km。该断层时期为中生代一第三系，早第三系活动最为强烈。对市区内下第三系地层的沉积影响较大，致使红旗大街以西缺失下第三系地层，而以东较发育，对衡水地热田斩形成也有重要作用。桃城区地热资源分布图见图1。

馆陶组1馆陶组1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城区共以桃城区地热田为主分布5个地热田（地热异常区），各地热田及地热异常区3000m以上分布主要热储层见表1。

2.3低温场特性。

（1）据有关资料确定恒温带深度25m，恒温带温度15℃。根据本井三次实测孔底温度，计算地温梯度分别为2.79、2.89和2.98℃/100m，考虑到成井后孔底地温场恢复时间较长，实测值理我接近于实际热储温度，所以确定2.35℃/100m为本并地温梯度值。

（2）本区康氏面和莫霍面的埋深较浅，分别为18～19Km和35～36Km。因没有近低火山活动，地热的热源主要来自下部基岩热传导。基岩浅埋区地温梯度比深埋区相对较高，断层附近地温梯度相对较高。地温梯度异常走向为NNE和EW，高值区（地温梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市区中、南部。

图1桃城区地热资源分布图2.4地热水年内动态分析。年内水位动态主要受开采的控制。年初因供暖季节采水量大，水位埋深下降（1～2月），进入2月气温变暖采水量减小，水位开始上升，3月中旬以后开采量明显减少，水位上升幅度较大，5月中旬至8、9月水位变化稳中有升，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，动态为疏干型。

3. 热储层地下水开采利用方式分析

利用地热结合水源热泵的梯级利用供暖方案，使低温热水、地热尾水及其他各种温度在30～60℃之间的中低品位余热水资源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地热水经输水管道至储水池，再经二级泵房加压送至换热系统；高温地热水经四级换热后尾水温度降至7℃以下，经处理后排放。循环水与地热尾水进行热交换来作为水源热泵的热源，冬季把地热尾水的热量“取”出来，供室内采暖，作为项目区取暖的“热源”。

4. 节水潜力与节水措施分析

节约用水是水资源保障机制中不可缺少的重要组成部分。大量用水既浪费水资源加大供水压力，又增加废污水量加重治理难度与水环境压力，导致水资源开发利用的恶性循环，因此，节水是水资源可持续发展的重要措施。

（1）节水潜力分析。衡水市鑫城都市广场一期工程是在极度缺水的华北地区衡水市，虽然深层地热水开采程度较低，但为了社会长远发展，节约用水应该提到重要的议事日程。在地热井供暖运行期间应采取措施提高地热水的利用率，利用先进设备使回水不高于7℃。地热水供暖系统以地下水作为热能传递介质，在地热水的开采过程中会对当地地下水环境有一定的影响，因此，应尽量采用闭路循环系统。

（2）节水措施分析。建设项目在设计中严格按照国家和地方有关标准、规范对供暖工艺进行设计，对系统中的设备、管线的质量坚持高标准、严要求，以减少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）严格按照水资源论证报告批准的开采量进行开采，尽量采用间歇性开采，避免同一时段集中开采。

（4）应完善和加强对不同层位地下水资源的水位、水量、水质、水温的长期监测工作，从而及时掌握其在开采过程中的变化过程，形成动态监测体系。

（5）应以可持续发展、开发与保护并重和统一管理为原则，根据衡水市桃城区地热水的不同用途，整合地热水资源管理体制，引导地热水资源向科学化有序化发展。

（6）在地热水用水过程中，应根据地热水资源特点确定地热水资源开发利用形式，适当增加对地热农业温室种植、地热鱼塘养殖、地热水供暖、水源热泵等多样化技术化的直接投入。对于单纯性的洗浴产业，应提高经营门槛，加大审批标准和管理力度，对于浪费严重和尾数污染巨大的经营单位予以整顿，最终地热开发利用方式应以梯级开发、综合利用为主，建成良性循环的地热水开发利用体系。endprint

【摘要】本文对衡水市桃城区地热水资源分布及利用情况进行了探讨，在此基础上分析了开发利用过程中存在的问题及其它影响地热资源可持续开发利用的因素，并提出了相应的对策和建议。

【关键词】桃城区；地热水评价；问题与对策

1. 桃城区基本情况

1.1研究区地理位置与地形地貌。（1）桃城区位于河北省东南部，衡水市中部，滏东排河西北属滹滏平原区、滏东排河东南属黑龙港流域。地理坐标为东经115°25′17″～115°51′12″、北纬37°36′10″～37°49′55″，东西最大横距36.7Km、南北最大纵距25.5Km，总面积598Km2。南同冀州、枣强相连，北、西与深州毗邻，东和东北与武邑接壤。

（2）桃城区为河北冲积平原的一部分，是古黄河、古漳河、古滹沱河、滏阳河冲积平原区。按流域划分，桃城区大部分属滹滏平原区，东南部属黑龙港平原区。县内地势由西南向东北缓缓倾斜，海拔高程22.49～26.4m，高差4m左右，地面纵坡一般为1/8000至1/1000，地形因受历史上古河道经常改道及洪水泛滥、冲刷淤积的影响，境内分布有大小不等、深浅不一的浅平封闭洼地。70年代，按照排灌路林统一规划，旱涝碱综合治理方针，经过大规模平地造田，境内已是田成方、路成网、树成荫、渠道纵横的田野。

1.2地热水资源状况。据计算结果显示，衡水市总地热资源量为22557.48×1016J，相当于标准煤7696.93×106t，折合热能71523.90MW；可采地热资源量为4893.69×1016J，相当于标准煤1669.87×106t，折合热能15517.77MW；有效利用地热资源量为2300.57×1016J，相当于标准煤784.97×106t，折合热能7295.04MW。

2. 项目区水文地质条件

2.1地质条件。衡水市大地构造单元位置处于中朝准地台（级Ⅰ）、华北断坳（Ⅱ级）、临清台陷（Ⅲ级）、新河凸起（Ⅳ级）的东北端。其北侧为无极一衡水隐伏大断裂（Ⅲ级构造单元分界线），东侧为沧西断裂（Ⅲ级构造单元分界线），其特征如下：

（1）无极一衡水隐伏大断裂。走向NW，顷向NE，倾角39～50°断距2000余米，形成于中生代，北盘下降（饶阳断凹Ⅳ级）沉积了巨厚的下第三系地层，最厚可达2000多米。南侧新河断凸（Ⅳ级）相对抬升，局部古生界一上元古界地层遭强烈剥蚀，未沉积下第三系地层。下古生界地层断距2700～3500m，最大为4700m。是控制区内构造发展和热田形成的重要断裂。

（2）沧西断裂。 位于衡水市区东邻，走向NE，倾向W，为一长达250Km的正断层，断距2500～3500m，对衡水东部的地层构造发育具控制作用。

（3）衡水西断裂（前磨头东断裂）。为南西向延伸北西倾的正断裂，长达32Km，断距1000m以上。其发育情况与无极衡水断裂相似，是新河断凸的边界断层，也是控制构造发展和热田形成的重要断裂。

2.2地热资源分布情况。

（1）衡水市区内构造较简单，主要发育马村断层[（MT）解释断层]。马村断层走向NE，为SE倾余的正断层，断距约600m，长20Km。该断层时期为中生代一第三系，早第三系活动最为强烈。对市区内下第三系地层的沉积影响较大，致使红旗大街以西缺失下第三系地层，而以东较发育，对衡水地热田斩形成也有重要作用。桃城区地热资源分布图见图1。

馆陶组1馆陶组1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系1寒武—奥陶系11中上元古界1中上元古界1 （2）桃城区共以桃城区地热田为主分布5个地热田（地热异常区），各地热田及地热异常区3000m以上分布主要热储层见表1。

2.3低温场特性。

（1）据有关资料确定恒温带深度25m，恒温带温度15℃。根据本井三次实测孔底温度，计算地温梯度分别为2.79、2.89和2.98℃/100m，考虑到成井后孔底地温场恢复时间较长，实测值理我接近于实际热储温度，所以确定2.35℃/100m为本并地温梯度值。

（2）本区康氏面和莫霍面的埋深较浅，分别为18～19Km和35～36Km。因没有近低火山活动，地热的热源主要来自下部基岩热传导。基岩浅埋区地温梯度比深埋区相对较高，断层附近地温梯度相对较高。地温梯度异常走向为NNE和EW，高值区（地温梯度〉3℃/100m）主要分布在衡水市区中、南部。

图1桃城区地热资源分布图2.4地热水年内动态分析。年内水位动态主要受开采的控制。年初因供暖季节采水量大，水位埋深下降（1～2月），进入2月气温变暖采水量减小，水位开始上升，3月中旬以后开采量明显减少，水位上升幅度较大，5月中旬至8、9月水位变化稳中有升，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，动态为疏干型。

3. 热储层地下水开采利用方式分析

利用地热结合水源热泵的梯级利用供暖方案，使低温热水、地热尾水及其他各种温度在30～60℃之间的中低品位余热水资源得到高效、合理的利用。取水泵房深井泵提取地热水经输水管道至储水池，再经二级泵房加压送至换热系统；高温地热水经四级换热后尾水温度降至7℃以下，经处理后排放。循环水与地热尾水进行热交换来作为水源热泵的热源，冬季把地热尾水的热量“取”出来，供室内采暖，作为项目区取暖的“热源”。

4. 节水潜力与节水措施分析

节约用水是水资源保障机制中不可缺少的重要组成部分。大量用水既浪费水资源加大供水压力，又增加废污水量加重治理难度与水环境压力，导致水资源开发利用的恶性循环，因此，节水是水资源可持续发展的重要措施。

（1）节水潜力分析。衡水市鑫城都市广场一期工程是在极度缺水的华北地区衡水市，虽然深层地热水开采程度较低，但为了社会长远发展，节约用水应该提到重要的议事日程。在地热井供暖运行期间应采取措施提高地热水的利用率，利用先进设备使回水不高于7℃。地热水供暖系统以地下水作为热能传递介质，在地热水的开采过程中会对当地地下水环境有一定的影响，因此，应尽量采用闭路循环系统。

（2）节水措施分析。建设项目在设计中严格按照国家和地方有关标准、规范对供暖工艺进行设计，对系统中的设备、管线的质量坚持高标准、严要求，以减少跑、冒、滴、漏，提高用水效率。

（3）严格按照水资源论证报告批准的开采量进行开采，尽量采用间歇性开采，避免同一时段集中开采。

（4）应完善和加强对不同层位地下水资源的水位、水量、水质、水温的长期监测工作，从而及时掌握其在开采过程中的变化过程，形成动态监测体系。

（5）应以可持续发展、开发与保护并重和统一管理为原则，根据衡水市桃城区地热水的不同用途，整合地热水资源管理体制，引导地热水资源向科学化有序化发展。

（6）在地热水用水过程中，应根据地热水资源特点确定地热水资源开发利用形式，适当增加对地热农业温室种植、地热鱼塘养殖、地热水供暖、水源热泵等多样化技术化的直接投入。对于单纯性的洗浴产业，应提高经营门槛，加大审批标准和管理力度，对于浪费严重和尾数污染巨大的经营单位予以整顿，最终地热开发利用方式应以梯级开发、综合利用为主，建成良性循环的地热水开发利用体系。endprint