秦皇岛地热能梯级利用状况与前景分析

第２０卷第２期　
２０１０年４月　
中国环境管理干部学院学报　

Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＭＣＣ　
Ｖｏ１．２ＯＮＯ．２　

Ａｐｒ．２０１０　

ｉ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—８１３Ｘ．２０１０．０２．００７　
秦皇岛地热能梯级利用状况与前景分析　

杜立新，杨燕雄　
（河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北秦皇岛０６６００１）　
摘　要：在对秦皇岛地热能资源现状和开发利用调查的基础上，对秦皇岛地区的地热资源分布　
特征进行了分类，通过对相应的地热资源利用现状进行调查，掌握了地热能利用的现状以及存　
在的种种问题和不足。为了更加合理高效地利用地热能资源，进行开发利用前景分析，制定了　
地热能综合梯级利用的规划建议。　
关键词：地热能；浅层地热能；梯级利用；清洁能源；采矿权　
中图分类号：ＴＫ５２９　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—８１３（２０１０）０２—００２２—０４　

Ｔｈｅ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃａｓｃａｄｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎ　Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　
Ｄｕ　Ｌｉｘｉｎ，Ｙａｎｇ　Ｙａｎｘｉｏｎｇ　
（Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　Ｔｅａｍ　ｏｆ　Ｍｉｎｅｒａｌ　ａｎｄ　Ｈ　ｄｒ０ｇｅｏｔｏｇ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｈｅｂｅｉ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　
ＧＰｏ。ｅ　ｃ　Ｚ０ｒｎｆ　０，２，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ　Ｈｅｂｅｉ　０６６００１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ａ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ　
ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｏｒｉｇｉｎ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔ—ｕｓｅ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎ　Ｑｉｎ—　
ｈｕａｎｇｄａｏ．Ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａ—　
ｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒ—　
ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｅ　ｍａｄｅ　ａ　ｐｌａｎ　ｏｆ　ｃａｓｃａｄｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ，ｔＯ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｅｆｆｅｃ—　
ｔｉｖｅ，ｒａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ；ｓｈａｌｌｏｗ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ；ｃａｓｃａｄｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｃｌｅａｎ　ｅｎｅｒｇｙ；　
ｍｉｎｉｎｇ　ｒｉｇｈｔｓ　

常规资源因其不可再生的特性已经面临着衰　竭，其造成的过量碳排放已经危害到了人类生存　的环境，开发清洁能源、节能减排已经成为今后能　源开发利用的一个方向。地热能作为一种洁净的　可再生能源，具有热流密度大、容易收集和输送、　参数稳定（流量、温度）、使用方便等优点，作为一　种矿产资源的同时也是宝贵的旅游资源和水资　源，具有极大的开发利用价值。　目前人类对地热的利用分为两大类：一类是　地热发电；另一类是直接利用，像地热采暖、洗浴、　
游泳、养鱼等。秦皇岛地区因其地热成因和特点　
不适合发电，目前主要是直接应用于洗浴和养殖。　
针对秦皇岛地区的地热资源特点和成因，选择适　
合当地的地热资源利用方式，最大效率地发挥地　
热能源的社会功效和经济效益是本利用规划的最　
根本出发点。秦皇岛地区的地热资源利用方式单　

一
，

且现有的利用方式资源浪费严重，迫切需要制　

定相关的开发利用方案保护地热资源，合理永续　

收稿日期：２０１０－０１－０４　
作者简介：杜立新（１９８４一），男，陕西咸阳人，２００５年毕业于中国地质大学水文与水资源工程专业，助理工程师，主要从事水文地质　
工程地质相关研究工作。　
２０１０年第２期　杜立新　杨燕雄　秦皇岛地热能梯级利用状况与前景分析　
地利用地热资源。　
１研究区概况　
秦皇岛位于河北省东北部，Ｅｌｌ８。３３　～１１９。５１　，　Ｎ３９。２４　～４０。３７　。东北接辽宁省绥中县，西近京　津，位于东北与华北两大经济区的结合部。交通　便捷，通讯发达。气候类型属于暖温带半湿润大　陆性季风气候。　秦皇岛地区地热利用的历史可追溯至明代，但　地下热水广泛的应用还是起自上世纪７Ｏ年代以　后，主要应用于农副业、洗浴、医疗、采暖等方面。　２秦皇岛地热资源分布特征　秦皇岛地热资源比较丰富，目前共发现地热　异常区１０处，按照其分布特征可分为两类：分布　在山区及平原北部山前地带的带状热储，钻孔揭　露深度一般２００～３００　ｍ，最大深度４０８　ｍ，地热　异常区面积小，分布零散，但埋藏浅，易开采；平原　区南部的层状热储地热区，面积较大，埋藏较深，　水量较丰富，目前钻孔揭露深度５００　１　４００　ｍ。　２．１带状热储　带状热储热水储集层岩性为花岗岩（Ｊ。ＱＣ、　Ｊ　ＸＹ）和变质岩（Ａｒ　Ａｇｎ、Ａｒ。Ｌ），山区地下热水　多以温泉形式泄出地表，从出露的地貌部位来看，　温泉均出露在地形较低的部位。流量一般为０．１　～３．０　Ｌ／ｓ，矿化度０．１９～１．１５　ｇ／Ｌ，水化学类型　为Ｓｏ４一Ｎａ和ＨＣＯ３・ＳＯ４一Ｎａ・Ｃａ型。　地下热水温度一般３０￣５０℃，最高５３℃，均属　低温一中低温地下热水。地热异常区面积狭小，呈　点状零星分布，异常区面积一般０．２１～８．６　ｋｍ２。　地热异常区的展布位置及形态受断裂构造控　制，无论是山区还是平原，地热异常区均位于深大　断裂上或其附近，特别是断裂的交汇处或拐弯部　位。浅层地下水等温线靠近断裂和交汇处密集，　向外围逐渐变疏。地热异常区形态主要表现为圆　形、椭圆形或丁字型，如大泥河地热异常区受　（ＮＥＥ向）、（ＮＮＥ向）和大泥河一蒲兰庄断裂　（ＮＷ向）控制，形态呈椭圆形。　２．２层状热储　层状热储分布在秦皇岛昌黎县南部沿海地　区，热水储集层岩性为上第三系明化镇组和馆陶　组的砂岩、含砾砂岩、砾岩。　明化镇组热储：厚度为６８０￣７６０　ｍ，其底界埋　深为９６０￣１　１００　ｍ，水温一般为２８￣３３℃。地下热　水水位埋深一般为４．０～１０．０　ｍ，地热井单井涌水　量３５０￣９００　ｍ３／ｄ，水化学类型为Ｃ１－Ｎａ型。　馆陶组热储：厚度为４２０～４７０　ｍ，其底界埋　深为１　４２Ｏ～１　５２０　ｍ，水温一般为３６～５２℃。地　下热水水位埋深一般为３１．０～＋５．０　ｍ，单井涌　
水量５００～１　５００　ｍ。／ｄ，水化学类型为ＨＣＯ。一　
Ｎａ型。　
层状热储的地温状况不仅与断裂有关，还受　
基底形态和凹凸相间的构造格局影响。凹陷和凸　
起的构造特征影响着地温场的分布，和来自地球　
内部的热流在向上传导的过程中，由于在地壳表　
面部位再分配，局部由负构造区向正构造区集中。　
在新生界盖层分布的范围内为正向构造地温高，　
地温梯度大；负向构造地温低，地温梯度小。如小　
滩异常区位于姜各庄凸起上，其北侧为刘台庄一　
渤海断裂，南侧为朱各庄一荒佃庄断裂，异常中心　
地温梯度为３．５～４℃／ｌｏｏ　ｍ，而相邻的团林地　
热异常区位于昌黎凹陷内，异常中心地温梯度为　
３～３．５℃／１００　ｍ。　
３秦皇岛地热利用现状分析　
秦皇岛地区经河北省地矿局批准的Ｃ级地　
热资源量为２４．８３４　７×１０　Ｊ，可采资源量为　
２．５９７　６×１０¨Ｊ，（相当于标准煤８８．６５２　６×　
１Ｏ　ｔ），Ｄ＋Ｅ级地热资源量为４９３．２７８　８×１０“Ｊ，　
可采资源量为４９．３２８　０　Ｘ　１０¨Ｊ（相当于标准煤　
１　６８３．５４４　８×１０　ｔ）。　
３．１地热利用现状　
秦皇岛地区目前发现的地热异常区有１Ｏ处，　
已经不同程度地被开发利用，按照开发利用的方　
式主要分为两类：一类是用于洗浴，另一类就是养　
殖。开发利用的均为深层地下热水，开发利用的　
重点均分布在地热异常出露和构造有利的部位。　
此处仅选取温泉堡地热区做说明。　
温泉堡地热区内分布有温泉２个，地热钻孔　
１个，地下热水主要用于养殖和洗浴。　
３．１．１养殖、灌溉　
抚宁县畜牧水产局利用秦Ｗ４温泉于　
１９８８年建立了设备较好的种鱼场，相继修建了露　
天鱼池和大棚鱼池，因为各种原因先后多次停产　
后又投入使用。此外，黑山咀村利用秦Ｗ４温泉　
部分热水于１９８３年修建了一座小型鱼场。　
２００８年养鱼场扩建，养殖面积较原先扩大一倍，　
目前已经投入生产。有一部分水经输送用于灌　
溉，热水中除Ｆ一超标外，Ｃｌ一、ＳＯ；一含量及矿化　
度低，酸碱度较为适中，相比之下，地下热水灌溉　
秧苗生长快，产量高。　
２４　生态文明　中国环境管理干部学院学报　２０１０年４月　
３．１．２洗浴　
中国人民解放军于１９６３年在秦ｗ５温泉出露　
处修建了海军４０８医院，病员和院方医护人员利用　温泉和秦Ｗ４钻孔热水进行洗浴，对治疗心血管疾　病、皮肤病及风湿病等疗效显著。后因为４０８医院　迁址，此处停用。２００４年５月，总投资１　８００万元的　金龙温泉度假村投入使用，依托地热资源，金龙温　泉度假村现已发展成为集吃、住、娱乐、洗浴于一身　的温泉度假胜地，取得了一定的经济效益。　３．２地热利用存在的问题　温泉堡地热资源利用现状只是秦皇岛地区地　热资源利用的一个缩影，相对于其他的９个地热　异常区，开发条件较好，但地热利用中暴露出来的　相关问题基本上都是普遍存在的。　３．２．１盲目开采造成水温下降　地下热水在开发利用中没有统一的规划，盲　目开采，已经对地热资源造成了破坏，局部地区热　水温度已经下降。以李埝坨为例，由于私自开采，　秦１４４孔水温由１９９３年最低的３５℃下降到　２００３年的２４．２℃。　３．２．２梯级开发较差，热水利用率不高　地下热水一次利用，梯级开发较差，热水利用　率不高，有效利用温差较小，造成了大量的热资源　浪费。　３．２。３地热利用技术落后　地热利用技术较落后，热水开发以个体承包、　分散经营为主，急功近利，破坏性的开发造成部分　地区水温、水位下降。　３．２．４开发利用项目单一　开发利用项目单一，对地热旅游疗养这一重　要开发项目重视不够。因秦皇岛是一个旅游城　市，单一的开发利用，地下热水的社会、经济效益　未能充分发挥出来。　３．２．５废水排放造成污染　地热水作为一种矿产资源，并没有得到有效　的利用，利用后的弃水直接排放，其成分和热量等　造成污染。　３．２．６地下水环境受到破坏　地热钻孔等均没有相关的回灌井，过度的开　采对地下水环境会造成不可逆的破坏。　４地热能梯级利用规划　地热资源分为两种，即深层地热和浅层地热。　深层地热是指温度高于２５℃，集“热、矿、水”为一　体的自然资源；而浅层地热是低温地热能的另一　种形式，它涉及地下一定深度内的浅层地热资源，　包括土壤和地下水中的热能等，大大扩展了地热　应用的范畴。而秦皇岛现有的地热利用多数都是　
深层地热。　
４．１深层地热利用规划　
针对现有的地热能开发利用现状，为了高效　
合理地利用地热能，必须在开发利用中注意梯级　
利用的问题。所谓的梯级利用就是分批次，按照　
各种用途的水温要求，由高到低、依次利用，以求　
最大程度地提高地下热水的有效利用温差，从而　
达到地热能的高效利用。针对现有的地热利用状　
况，结合秦皇岛本地的实际情况，现有的地热异常　
区域并没有较大的社区和建筑群，如果只是做单　
纯的采暖地热空调，无疑不符合秦皇岛本地的地　
热资源特征状况。秦皇岛地热能梯级利用前景主　
要侧重于丰富地热利用层次，摆脱单一的利用方　
式，根据温度的差异，投入相应的热利用项目。　
结合目前的地热利用方向，针对现有的利用　
方式，分别做一下规划：　
４．１．１　发展以养殖为主产业，旅游休闲为辅业的　
产业格局　
以养殖为主要方式的地热区域，按照水温特　
点分别养殖不同种类的水产品，并且发展以养殖　
为主导的旅游休闲（垂钓等）产业格局。养殖用水　
通过铺设管道散热用于做温室养殖的热源，温室　
利用以后的热水经处理后回灌地下，从而循环利　
用，做到资源可续利用，现有的开发利用设施只需　
作进一步的投入和改造，而不做较大调整。　
对于这一调整，需要注意的是回灌之前水质　
的控制，如果被污染的水被回灌到地层中去，对当　
地的地下水一旦造成污染，在今后很长一段时期　
内将会很难消除该危害。　
４．１．２发展洗浴、理疗、休闲娱乐为一体的旅游　
度假村　
现阶段以洗浴为主要利用方向的地热区域，忽　
视了地下热水的矿物成分特性和医疗效用。因此　
进一步的开发要注重地热疗养等方面的发展。现　
有的抚宁县金龙温泉度假村就是一个很好的例子，　
发展洗浴、理疗、休闲娱乐为一体的旅游度假村。　
对于多样利用地热能必须注意水质的变化，尽可能　
避免由于人类开采地热水造成的水污染和热污染。　
４．２浅层地热能利用　
秦皇岛地处华北东部，浅层地热能利用价值较　
大，可以兼顾制冷和采暖的需要。针对地形地貌特