【導讀】地源熱泵建設項目水資源論證報告書。甘肅省地礦局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院。提交時間：二0一0年二月

　　

【正文】 抽 3 灌的 方案共 4 眼用水井即可滿足供暖需求。 ：水井布設依據(jù)水務局規(guī)定和要求，各井井間距離大于 50m，用水井距離建筑物大于 30m，擬建建筑物采用箱型基礎(chǔ)，持力層為礫卵石層。礫卵石層在地下水位降低時壓縮變形很小，同時，地溫中央空調(diào)系統(tǒng)運行期間，為保護地下水資源，需將利用過的地下水回灌，建筑物之下的地下水位變化不大，空調(diào)機組運行期間利用地下水對建筑物不會造成影響。 開采后的地下水水位預測 水源熱泵項目僅以地下水作為熱泵機組與地下能量交換的介質(zhì)，系統(tǒng)用水為循環(huán)用水。如果保證抽取的地下水能夠完 全回灌，整個用水過程不消耗地下水資源，抽水井造成的地下水位下降在一定時間和一定范圍內(nèi)（小于 60m）通過回灌后得到回補，而不會影響區(qū)域地下水水位的變化。因此項目用水不會影響區(qū)域地下水位的變化。 地下水溫動態(tài) 28 水溫是地下水體熱能的具體表現(xiàn)，據(jù)我院在張掖市第二水廠鉆孔觀測資料，本區(qū)地下水埋深 50100 米為地下水恒溫帶，水溫 1012℃ 。 地 下 水 水質(zhì)評價 水質(zhì)評價的依據(jù)和分類 采用國標《 GB/T14848— 93 地下水質(zhì)量標準》對論證區(qū)地下水進行綜合評價，該標準將地下水水質(zhì)劃分為五 類。 Ⅰ類水主要反映地下水化學組分的天然低背景含量，適合于各種用途。 Ⅱ類水主要反映地下水化學組分的天然背景含量，適合于各種用途。 Ⅲ類水以人體健康基準值為依據(jù)，主要適用于集中式生活飲用水源及工、農(nóng)業(yè)用水。 Ⅳ類水以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)，除適用于農(nóng)業(yè)和 部分工業(yè)用水外，適當處理后可作為生活用水。 Ⅴ不宜飲用，其它用水可根據(jù)使用目的選用。 水質(zhì)評價方法 首先，分別計算單項組分評價值 Fi（表 5－ 2） 。 表 5－ 2單項組分評價分值（ Fi）表 類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Fi 0 1 3 6 10 然后，根據(jù)下式計算綜合評價分值 F： F=2 max22 FF ? ???ni iFnF 11 29 式中 F — 各單項組分評價分值 iF 的平均值； maxF — 單項組分評價分值 iF 的最大值； n— 各項組分總數(shù)。 最后，根據(jù)計算的 F 值按表 5－ 3 劃分地下水 質(zhì)量級別。 表 5－ 3 地下水水質(zhì)綜合評價分值表 級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Fi ＜ ～ ～ ～ ＞ 評價因子選取 選取 PH、總硬度、硫酸鹽、氯化物、鐵離子、高錳酸鹽、硝酸鹽（以氮為主）、亞硝酸鹽（以氮為主）、氨氮、氟化物等 10 個評價因子。以 2020 年12 月地下水質(zhì)分析資料為基礎(chǔ)。 評價結(jié)果 通過對論證區(qū) 2 個水質(zhì)點的水質(zhì)綜合評價（表 5－ 4）初步得出，論證區(qū)地下水為優(yōu)良級（Ⅱ）水，適用于各種用途。 表 5－ 4 2020 年論證區(qū)地下水水質(zhì)評價成果一覽表 點 位 PH 總硬度 （ CaCO3） （ mg/L） 硫酸鹽 （ mg/L） 氯化物 （ mg/L） 鐵 Fe （ mg/L） 高錳酸鹽指數(shù)（ mg/L） 硝酸 鹽氮 （ mg/L） 亞硝 酸鹽氮 （ mg/L） 氨氮 （ mg/L） 氟化物（ mg/L） F F 二 水 廠 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 優(yōu)良 水 勘 院 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ 良好 30 取水可靠性與可行性分析 項目區(qū)內(nèi)居民生活用水、工業(yè)、企業(yè)和大部分綠化用水均由市政供水，且大部分的自備井均已關(guān)閉，只有個別單位的自備井用于消防補壓用水和綠化用水，區(qū)內(nèi)自行取水的用戶很少，所以區(qū)內(nèi)的地下水資源可用于水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)取水。 根據(jù) 我院在項目區(qū)附近水井抽水試驗資料及區(qū)域富水性顯示，水位降深23m 時，單井出水量為 150250m3/h。項目高峰用水 102m3/h，所以在本地區(qū)開鑿 1 眼地下取水井可以滿足項目高峰用水。項目取水采用潛水泵，可以直接從第四系含水層中取地下水，所以項目取水是可行的。 工作區(qū)第四系地下水水質(zhì)硬度、總礦化度較底，按地下水質(zhì)量標準分類為Ⅱ類水，地下水水溫 1012℃ ，基本恒溫。而熱泵用水對水質(zhì)沒有特殊要求，水溫變幅需較穩(wěn)定，故該地區(qū)地下水水質(zhì)、水溫均可以滿足項目熱泵系統(tǒng)用水需求。 綜上所述，本區(qū)的水文地質(zhì)條件可以滿足 甘州區(qū)豐澤園 B 區(qū)（ 2 號機組）地源熱泵系統(tǒng)建設項目的熱泵用水水源要求。 6 取水的影響分析 由于水源熱泵系統(tǒng)工程為“抽灌分離”封閉循環(huán)用水系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)取水是通過抽水井提取上來的地下水經(jīng)過熱泵系統(tǒng)循環(huán)后從回灌井又注入到地下含水層中，整個用水過程不消耗地下水資源，因此項目取水不會對區(qū)域水資源產(chǎn)生影響。 31 項目采用“抽灌”循環(huán)系統(tǒng)提取和利用地下水，單個井抽水和回灌均在其 60m 范圍內(nèi)完成，同時單井抽取的地下水最終通過回灌井回灌到相同地下含水層中，不會對其他用水戶產(chǎn) 生影響。 項目區(qū)位于張掖市城西郊，周邊沒有大型工礦企業(yè)，而周邊居民生活用水全部由市政自來水公司供給。項目區(qū)離張掖市第二水廠及市中心均大于2020m。因熱泵運行時水位、水溫影響范圍一般小于 60m，所以項目運行時不會對其產(chǎn)生影響。 通過以上分析，甘州區(qū)豐澤園 B 區(qū)（ 2 號機組）熱泵項目運行時，不會對區(qū)域地下水資源產(chǎn)生影響，也不會引起區(qū)域地下水溫度場的變化。據(jù) 1981 年《北京市重型機器廠回灌試驗報告》，地下水水位和地下水水溫只能影響到用水井最外側(cè)水井 60m 以內(nèi)的范圍。 7 退水的影響分析 退水影響主要涉及 到退水水質(zhì)、退水水量、退水時造成的地下水水位上升三個方面的問題，具體分析如下： 水質(zhì) 水源熱泵系統(tǒng)項目退水，除溫度外，進出水水質(zhì)基本沒有變化。 水溫 項目取水的目的是利用地下水體的熱能，地下水熱能的轉(zhuǎn)化即意味著以調(diào)節(jié)水溫變化為代價。由于取水井與回灌井間距適宜，且考慮到回灌水降低取水層（含水層）的溫度，本項目規(guī)劃設計了相應的取水深度和回灌深度，使其達到不同層位水溫的平衡。因此，項目的實施對地下水體的溫度基本不 32 會造成影響。 地下水水位 項目用水經(jīng)回灌井回灌到地下，在回灌井周圍會形成一個水 丘，在 3060m影響范圍內(nèi)與項目取水井形成的降落漏斗部分相互抵消，用水井 60m 以外則與區(qū)域地下水變化一致，故項目運行不會對區(qū)域地下水水位產(chǎn)生影響。 水量 項目運行時用于能量交換的地下水經(jīng)回灌井全部回灌到地下，地下水資源沒有發(fā)生任何變化，所以項目退水水量不會引起地下水資源量的變化。 故該水源熱泵項目退水時從水質(zhì)、地下水動態(tài)、水資源量上分析均沒有發(fā)生變化 8 水資源保護措施 ，應加強對取水管路和回水管路系統(tǒng)進行維護，確保百分之百回灌，嚴禁杜絕回灌水以地表水的形式進行排泄，造 成水資源浪費和區(qū)域水資源環(huán)境發(fā)生變化。 、退水井建成后，應建立長期有效的地下水位、水質(zhì)及水溫監(jiān)測，同時應安裝取、退水遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控，確保水源熱泵取水達到 100％回灌，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施解決，以保護地下水資源。 、退水井的使用過程中，僅限于水源熱泵系統(tǒng)的供水，不能作為其它用途。 4．鑒于項目區(qū)內(nèi)淺層地下水易遭到污染。因此熱源井的設計應具有水文地質(zhì)勘察資質(zhì)，管井設計應符合現(xiàn)行國家標準《供水管井技術(shù)規(guī)范》（ GB50296）的相關(guān)規(guī)定。取水井、回灌井成井時應將 1～ 15m 以上部分進行封閉，抽取 15m以下地下水，同時，回灌水也應回灌到 15m 以下，防止地下水串層污染。 33 9 建設項目取水和退水影響補償建議 論證范圍內(nèi)其它各用水戶均配有取水指標，本項目取水、退水不會對其他用水戶造成影響，故本報告不涉及補償方案。 10 建設項目水資源論證結(jié)論 項目取用水量 項目取水僅作為水源熱泵系統(tǒng)提取地下能量的介質(zhì)，用水過程為封閉循環(huán)用水，不消耗地下水資源。根據(jù)項目的熱負荷和機組需水要求來確定項目取水量。 甘州區(qū)豐澤園 B 區(qū)（ 2 號機組）供暖面積 ，冬季總熱負荷 897kW。水源 熱泵運行從地下水提取 6℃溫差，冬季高峰需水量為 102m3/h，年用水量22 萬 m3/a。 取水水源的可靠性與可行性 項目區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件較好，項目用水井設計出水量 150m3/h，設計開鑿 1 眼取水井，熱泵高峰用水量為 102m3/h，所以本區(qū)地下水作為取水水源是可靠的。開鑿第四系管井，利用潛水泵抽取地下水也是可行的。且項目區(qū)熱泵系統(tǒng)只作為冬季供暖，其他時間均不運行，故項目區(qū)地下水環(huán)境每年有足夠的恢復期。 取用水對水資源狀況和其他用水戶的影響 該水源系統(tǒng)項目采用“抽灌分離”技術(shù)，只利用地下水恒溫的 冷熱量來實現(xiàn)供暖的目標，不消耗水資源，不污染水環(huán)境。其取水和回灌方案能夠保證將取出的地下水經(jīng)能量交換后全部回灌地下，從而達到不消耗、不浪費地下水資源，因此，該水源熱泵系統(tǒng)取用水時不會對區(qū)域水資源及周邊其他用水單位產(chǎn)生影響。 34 退水影響及水資源保護措施 項目退水除溫度外，其它水質(zhì)指標均未發(fā)生改變，本項目退水為零排放。 水源井保護方面首先應該嚴把成井工藝，系統(tǒng)運行期間加強抽灌水量的監(jiān)測，保證抽取的水完全回灌到地下。同時應該進行回灌水溫度的監(jiān)測，嚴格控制回灌水溫度。 取水 方案 用潛水泵同時從 1 眼熱泵 用水井內(nèi)抽取第四系地下水，送入熱泵機組內(nèi)進行熱交換。 回灌 方案 回灌時通過已安裝好的回灌管道，同時利用 3 眼回灌井對進行過熱交換后的地下水進行加壓回灌。 布井方案 綜合區(qū)域第四系水文地質(zhì)條件和水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，結(jié)合項目用水要求和確保甘州區(qū)豐澤園 B 區(qū)（ 2 號機組）冬季供暖，設計開鑿 4 眼用水井，采用 1 抽 3 灌的布井方案。 建議 （ 1）嚴把 抽水井 和回灌井的成井工藝質(zhì)量，控制止水段的位置和厚度。 （ 2）建議抽水時使用變頻泵，提高用水效率和節(jié)約電能。 （ 3）為提高回灌效率，建議采取加壓回灌的方式進 行回灌。 （ 4）為延長項目水井使用壽命，防止水井單向堵塞，每個制供暖期結(jié)束后，對抽水井進行撈砂洗井，對回灌井進行回揚、拉活塞和撈砂等洗井 35