中国首口科学地热深井百年回眸:天津老西开自流井开启地热利用先河

问题——城市扩展与资源约束交织下的民生需求如何破解。

20世纪30年代,天津老西开一带面临取水不便、浅层水质不稳定等现实困难,居民生活用水在一定时期内成为影响城市片区发展的突出问题。

如何在缺乏成熟供水体系、又受地理条件制约的背景下寻找稳定水源,成为当时亟须解决的民生课题。

今天在天津自然博物馆(北疆博物院)展厅里,成列摆放的玻璃瓶岩屑标本及其标注信息,正是当年钻探过程中留下的“地下记录”,为回望这一历史提供了可靠依据。

原因——科学认知与工程能力在特定条件下形成合力。

历史资料显示,博物学研究者桑志华长期在华从事自然科学考察,对华北平原地层结构和地下水赋存条件有较深研究,并在相关学术研究基础上提出通过钻穿黏土层获取自流出水的判断。

1935年前后,钻井工程动员多方力量推进:引入当时较为先进的钻井设备与钻头工艺,组织工人施工,并配合专业技术人员开展现场记录、取样与检测。

以“边钻进、边记录、边分析”的方式,形成了较为完整的钻探资料体系。

1936年初,钻至861.5米深度后出现自流水柱,水温稳定在29℃至30℃之间,在满足取水需求的同时,也意外揭示了当地地下热水资源的潜力。

这一发现,既与当时对地层与压力条件的科学判断有关,也离不开工程组织与过程记录的规范化。

影响——从解决饮水难题到带动清洁能源利用的城市路径。

老西开自流井的意义并未止步于供水。

随着地质勘查工作推进,人们逐步认识到其水温与稳定性符合地热水利用特征。

1969年前后,地质工作者在普查研究中进一步提出地热开发价值,并推动形成更系统的调查与论证。

此后,天津围绕地热资源开展集中勘查,逐步识别出多个地热活跃区,为后续城市供能与产业应用奠定基础。

地热供暖制冷、公共设施运行保障以及温泉康养等多元场景的形成,使地热从“地下资源”转化为可感可用的城市公共产品,也推动天津在清洁能源利用方面形成一定先发优势。

2010年天津获得“温泉之都”称号,相关记载也体现了早期勘探与开井的历史贡献。

对策——以资源保护与可持续利用为底线推进规模化开发。

地热资源开发面临“采得出、用得好、保得住”的综合挑战,尤其需要处理好开采强度与地面沉降、资源衰减之间的关系。

天津在探索中逐步形成以技术与制度并重的治理思路,其中“对井回灌”等技术路径具有代表性:通过回灌实现取热与补给相结合,降低资源耗竭风险,并在一定程度上缓解沉降压力。

与此同时,地热项目的规划布局、监测评估、运行管理等环节也需要与城市建设统筹,避免“先开发后治理”的被动局面。

值得注意的是,老西开自流井原址因城市建设等原因已不复存在,但其留下的岩屑标本、检测报告和钻井资料仍可为地质研究、开发论证与科普教育提供支撑。

前景——在“双碳”目标与城市更新背景下,地热有望发挥更大作用。

面向未来,地热作为稳定、清洁、可持续的本地能源类型之一,具备在城市供暖制冷、公共建筑节能改造、园区综合能源系统等领域进一步拓展的空间。

天津在地热勘查基础、应用场景和技术积累方面具备优势,但也需清醒看到约束条件:一是资源禀赋存在区域差异,需以科学评估指导开发;二是回灌效率、管网适配、综合成本等仍需持续优化;三是城市地下空间日益复杂,地热项目与基础设施建设要加强协同。

随着深地探测与勘探技术进步,地热资源精细化评价与分级利用将成为趋势,推动形成“可开发、可监管、可持续”的能源治理体系。

一口深井穿越百年时光,折射出科学探索服务民生、技术创新驱动发展的历程。

桑志华的科学严谨、张清芝的敏锐洞察、李四光的战略眼光,共同铸就了天津地热事业的精神内核。

这段历史启示我们,城市发展既需要脚踏实地解决眼前问题,更要具备前瞻视野挖掘长远价值。

当清洁能源成为国家战略、绿色发展成为时代主题,重温这段开创历史,对于推动资源型城市转型、实现高质量发展具有深刻借鉴意义。