在全球氣候變化背景下 ，發展低碳循環經濟已成為我國實現“雙碳”目標的重要戰略 。 農業領域作為碳排放的重要來源 ，其綠色轉型對實現國家碳達峰碳中和目標具有關鍵作用 。 水產養殖業作為農業的重要組成部分 ，在提供優質蛋白的同時 ，也面臨著資源消耗大 、環境污染嚴重等問題 。地熱能作為一種清潔可再生能源 ，與水產養殖業結合可形成獨特的低碳循環模式 ，既能提高養殖效益 ，又能減少碳排放 ，具有重要的生態和經濟價值。

1 張家口市地熱資源分布與開發利用現狀

張家口市地熱資源類型豐富多樣 ，以中低溫熱水為主 ，其水溫在 ２５ ～ ９０ ℃ 之間 ，廣泛分布于壩下山間盆地及中低山區 ，像赤城 、懷來 、陽原 、蔚縣等地都有分布。 ２０２３ 年 ，陽原縣還首次探獲了中高溫地熱資源 ，填補了冀西北山區深部地熱資源勘查的空白。 張家口市地熱資源可開采總量豐富 ，流量較大 ，但總熱量不高 ，十分寶貴 。 部分學者已對地熱資源的利用方式及保護措施進行研究 ，構建了多種可持續利用模式 ，為當地地熱資源的合理利用提供了指導 。 目前 ，張家口市地熱資源利用方式主要以灌溉 、洗浴等粗放型利用為主 ， 僅部分地熱田開發為旅游景點 ，尚未被充分開發利用。 這種現狀為地熱資源在水產養殖領域的應用提供了廣闊空間。 張家口市地熱資源開發已形成“勘探— 開發— 利用— 回灌— 監測” 的完整閉環。 陽原振陽新能源發展有限責任公司已取得三馬坊地熱區塊采礦權 ，采用“群采群灌”技術 ，確保采灌均衡。 冀東油田在河北推廣的“同層回灌”“井下換熱”等成熟技術 ，可降低開發成本并保障可持續性 。 地熱回灌技術方面 ，移動式地熱尾水回灌裝置可處理尾水并加壓回灌 ，最大回灌量達３００ m３ ／h ，適配張家口市地熱井開采規模 。

2. 地熱資源在水產養殖中的低碳循環技術

地熱水產養殖是通過抽取地下 ≥ ２０ ℃ 的地熱資源 ，構建恒定水溫環境的水產養殖模式 。 羅非魚（Oreochromis）為熱帶魚類 ，生存溫度范圍為１２ ～ ４２ ℃ ，低于 １０ ℃ 會致死 ，越冬水溫需穩定在１６ ℃ 以上以避免凍傷或死亡。 實際養殖中 ，抽取≥ ２０ ℃ 地 熱 水 可 有 效 維 持 池 塘 水 溫 在１７ ～ ２０ ℃ ，實現親本保育 、苗種早繁及成魚越冬養殖。 越冬過程依賴保溫設施（如塑料薄膜覆蓋的溫室） ，以防止熱量散失和外部低溫影響 。 例如 ，實踐中大棚可調控氣溫 ，結合地熱水將水溫穩定在１６ ～ ２０ ℃ ，確保羅非魚安全越冬 。 基于一般實踐表明 ，魚菜共生系統常選用耐寒 、低光照需求的品種 ，如生菜 、菠菜或水芹 ，以適應大棚環境 。

低碳循環經濟體系是以低能耗 、低排放為基石 ，融合循環經濟理念的可持續發展模式 ，其核心原則為“減量化 、再利用 、資源化” 。 水產養殖領域主要依托地熱供暖技術 ，通過熱交換系統將地熱水降溫至適養溫度后注入養殖池 ，系統集成溫度傳感器 、流量控制閥等裝置 ，實現水體溫度 ± １ ℃ 的精準調控 ，構建“魚菜共生” 系統 ，形成“魚肥水— 菜凈水— 水養魚”的生態循環 ，尾水經過處理后進行回灌。 地熱水加熱養殖池系統如圖 １ 所示。

圖 1   地熱水加熱養殖池系統示意圖

3. 地熱資源協同水產養殖的低碳循環模式構建

3.1構建思路

基于張家口市中低溫地熱資源特點和水產養殖需求 ，構建“地熱能— 水產養殖— 尾水處理 — 資源化利用”的閉環系統 。 該模式通過地熱能提供恒溫環境 ，降低養殖能耗 ；通過循環水養殖技術減少水資源消耗 ；通過尾水處理實現污染物資源化利用 ，最終形成低碳 、高效 、可持續的水產養殖體系。

3.2構建路徑

該低碳循環模式的核心構建路徑如下 ：首先 ， 利用地熱井開采 ２５ ～ ４１ ℃ 的中低溫地熱水 ，通過板式換熱器進行一級熱能提取 ，用于水產養殖池的恒溫控制 ，維持水溫在適宜魚類生長的范圍內 。養殖池采用高密度養殖技術 ，每立方水可養５０ kg 魚 ，是傳統養殖的 ３０ 倍 ，同時配備智能監測系統實時調控水質 、溶氧量等參數 。 其次 ，提取完熱能的尾水（約 ２０ ～ ２５ ℃ ）進入二級利用環節 ，通過熱泵系統為魚菜共生系統中的蔬菜種植區提供熱量 ，維持種植環境的適宜溫度 ，同時利用魚菜共生系統的微生物分解技術 ，將魚類排泄物轉化為蔬菜生長所需的天然肥料 ，實現水體凈化與資源循環利用 。 最后 ，經過凈化的水體回灌地下 ，形成閉環水循環系統 ，并將使用過的地熱水通過回灌井返回地下熱儲層 ，確保地熱資源的可持續開發與利用。

在該模式中 ，地熱資源的梯級利用與魚菜共生系統的技術整合是關鍵 。 通過板式換熱器與熱泵技術的結合 ，實現了地熱能的高效提取與分層利用 ，同時避免了地熱水直接污染種植區 。 魚菜共生系統則通過微生物分解技術 ，將養殖產生的廢棄物轉化為種植所需的養分 ，減少外部肥料使用 ，降低碳排放 。 系統運行過程中 ，全程采用智能監測與控制技術 ，包括水溫 、p H 值 、溶解氧 、氨氮 、亞硝酸鹽等關鍵參數的實時監測 ，確保系統穩定運行 。 同時 ，該模式充分利用了張家口市豐富的地熱資源 ，減少對傳統能源的依賴 ，符合當地“可再生能源＋ 農業”的發展政策。

4.可行性與建議

4.1 可行性分析

國內外成功案例普遍采用地熱梯級利用技術 ，通過板式換熱器 、熱泵系統等設備實現熱能的分層提取與利用。 該模式具有顯著的經濟效益與環境效益。 一方面 ，地熱能替代傳統燃煤／電加熱可減少 CO２ 排放約 ７６ kt／年 ，降低能源消耗 ；另一方面 ，魚菜共生系統可使氨氮 、磷酸鹽分別降低８５ ．６４ ％ 和 ７１ ．０１ ％ ，實現“養魚不換水 、種菜不施肥”的生態閉環。 綜合資源稟賦 、市場需求和技術基礎 ，張家口市發展地熱資源水產養殖模式具有顯著可行性。 一是地熱資源豐富且分布集中 ，特別是壩下山間盆地的地熱井流量大 、水溫適宜 ，為低碳循環水產養殖提供了穩定熱源 ；二是北京及京津冀地區對特色水產需求旺盛 ，冷鏈設施完善 ，為產品銷售提供了保障 ；三是地熱梯級利用與魚菜共生技術已在國內其他地區成功應用 。 此外 ，該模式可顯著降低養殖成本 ，提高產量 ，張家口市陽原縣三馬坊鄉和康保縣張紀鎮已成功實施該模式［１３ ］ ，年養殖淡水鱸魚（L ateolabrax j aponicus ）、鱖魚（Siniperca chuatsi ）等 ３５０ t 以上 ，蔬菜產量５ ０００ t 。 陽原縣三馬坊鄉羅非魚養殖基地年產值突破 １２０ 萬元 ，達到３７５ 萬元／hm２ ，為當地農民提供就業崗位 ，人均年增收 ４ 萬元～ ５ 萬元。 康保縣示范園區魚菜共生系統經補貼后凈投資約２ ６００ 萬元 ，水產年凈收益 ９００ 萬元 ，預計靜態回收期 ２ ．９ 年 ，疊加蔬菜協同效益可縮至 ２ 年 ，顯著優于傳統水產５ ～ ８ 年周期。 東營實踐佐證 ，地熱應用縮短養殖周期 ３０ d 、降本 ８０ ％ ，年利潤超百萬元 ，驗證該低碳循環模式具備顯著經濟與環境效益 ，投資可行性突出 。

4.2對策建議

建議采用“地熱梯級利用＋ 魚菜共生”的低碳循環模式 。 首先 ，利用地熱井開采 ２５ ～ ４１ ℃ 的中低溫地熱水 ，通過板式換熱器進行一級熱能提取 ， 用于水產養殖池的恒溫控制 。 其次 ，提取完熱能的尾水（約 ２０ ～ ２５ ℃ ）進入二級利用環節 ，通過熱泵系統為魚菜共生系統中的蔬菜種植區提供熱量。 最后 ，采用“群采群灌”技術將使用過的地熱水回灌至地下熱儲層 ，確保資源可持續利用 。 同時 ，引入智能監測系統實時調控水質 、溶氧量等參數 ，結合化學沉淀技術處理氟化物超標問題 ，確保養殖環境安全 。 另外 ，政策支持是影響發展的重要因素。 一是將地熱養殖納入“可再生能源＋ 農業”補貼范圍 ，明確氟處理設備的購置補貼比例 ；二是簡化審批流程 ，參照“地熱能開發一件事” 模式 ，整合多部門流程 ，縮短建設周期 ；三是推動“地熱養殖＋ 冷鏈物流”協同發展 ，利用大興機場冷鏈設施降低運輸成本 ，提升產品競爭力 ；四是加強技術標準建設 ，制定地熱養殖水質處理 、尾水回灌等技術規范 ，確保資源可持續利用 。

5.結論與展望

地熱資源協同水產養殖的低碳循環模式是實現水產養殖業綠色轉型的重要路徑 。 張家口市發展地熱資源水產養殖的低碳循環模式具有良好的資源基礎 、市場需求和技術條件 。 通過政策引導、技術創新和產業鏈整合 ，可有效解決氟化物超標 、審批流程復雜等實施難點 ，構建“地熱 ＋ 水產養殖＋ 蔬菜種植”三位一體循環模式 ，形成“地熱 — 養殖— 種植— 回灌”的閉環系統 ，可實現能源高效利用 、養殖效益提升與碳排放減少的多重目標 ，實現資源高效利用與環境友好。 同時 ，應注重模式的本地化適應 ，結合張家口市氣候特點和地熱資源狀況 ，發展具有區域特色的低碳循環養殖模式 ，為全國同類地區提供可借鑒的經驗 ，為北方地區水產養殖業的綠色低碳轉型提供有力支撐 。