罗新华

（永城市水利工程技术服务中心，河南 永城 476600）

1 水文地质条件

1.1 含水层的分布规律

该建设项目区域内浅层地下水由第四系冲洪积层组成，由于新构造运动和地貌差异，形成东厚西薄，南厚北薄的规律，含水层的颗粒组成由东向西由粗变细。含水层底板埋深北西浅，南东深。该含水系统虽由三个时代地层组成，但因含水层互相串通，联系密切，构成一个统一的潜水含水系统。

1.2 富水性评价

建设项目位于白河右岸一级阶地前缘，该区属于某市浅层地下水丰富区。根据《河南省某市水资源研究》，浅层地下水单位涌水量15～30（m3/h·m），含水层岩性主要为含卵砾粗砂、含砾中粗砂和中粗砂，含水层厚度24～29 m。

1.3 地下水动态

项目区位于白河右岸一级阶地前缘，处于白河北浅层地下水位下降漏斗白河补给边界至漏斗中心之间的过渡地带，该区浅层地下水主要接受白河水侧渗补给，向漏斗中心径流排泄。地下水位受河水位、降水和开采因素影响，地下水动态呈水文—开采型。

2 取水水源分析

2.1 地下水水资源保证程度分析

区域浅层地下水系统均源于白河冲洪积过程，其含水层与白河共为一套冲洪积沉积，与现代河床及漫滩及其以下含水层是一个连通的整体，因此浅层地下水与白河地表水联系密切，在白河四级橡胶坝蓄水调节下，更有利于对该区浅层地下水的侧向补给。根据某市节水办历年地下水动态监测资料及编制的《某市城市规划区地下水动态监测研究报告》，某市城市地下水目前总体上处于动平衡循环状态。

建设项目区浅层地下水主要来源于白河侧渗补给，补给条件较好，同时，项目为封闭式循环“抽灌”系统，仅是利用地下水作为热传导介质，系统的取水全部等量同层回灌，整个系统不消耗水资源，因此不会对该区地下水资源量造成影响。项目区地下水满足建设项目取水的水量要求。

2.2 热源井出水能力分析

根据项目周边水源井及市规划局校场路小区等地温空调系统热源井的成井资料，项目区域单井出水量达到100 m3/h，某建设项目水源热泵地温空调系统最大取水量40 m3/h，远小于热源井实际出水量，不考虑回灌，取水影响半径小于50 m。

项目抽水井井深40 m，井径300 mm，成井管材为高压水泥管，井内下入200 QJ40-39/3型潜水泵，自地温空调系统运行以来，水井水量充足、水泵运行正常。

2.3 地下水回灌能力分析

2.3.1 回灌能力分析

回灌，就是将被水源热泵机组交换热量后排出的水再注入到地下含水层中。这样做可以补充地下水源，调节水位，维持储量平衡；可以回灌储能，提供冷热源，如冬灌夏用，夏灌冬用；可以保持含水层水头压力，防止地面沉降。所以，为保护地下水源，确保水源热泵系统长期可靠运行，水源热泵系统工程中要求采取回灌措施。地下水资源是有限的，对于地下水源热泵系统开采的地下水应要求回灌，即将抽出的地下水，经地下水源热泵机组换热后再注入到地下，且必须是等量回灌，即抽出的水量应与回灌的水量相等，并同层回灌，以防止地面沉降和地下水源污染。

2.3.2 地下水回灌能力分析

根据项目周边市规划局校场路小区、某大酒店等地温空调系统热源井的成井资料，项目区域单井回灌能力60 m3/h，满足40 m3/h的系统最大回灌水量需求。

2.3.3 地下水回灌方式选择

地下水回灌的方法有3 种，即真空回灌、重力（自流）回灌和压力回灌。由于项目区含水层岩性为中粗砂，地下水回灌能力较强，重力（自流）回灌方式可以满足回灌要求，但是考虑到系统运行后回灌能力衰减，建议采用全封闭加压回灌。

2.4 合理取用水量分析

项目区地下水水温为17.20 ℃，冬季地下水回灌水的温度设计为不低于7 ℃，夏季回灌水的温度不高于28 ℃，则夏季抽灌水的温差为10.80 ℃，冬季抽灌水的温差为10.20 ℃。根据制冷量、制热量与热源水循环量及温差的相关关系，即：夏季制冷最大井水量：0.86×（机组制冷量+输入功率）÷温差；冬季制热最大井水量：0.86×（机组制热量－输入功率）÷温差。

夏季，水源热泵机组的制冷量为533.60 kW，机组输入功率100.80 kW，则抽灌水的温差为10.80 ℃时，系统最大取用水量（井水循环量）为50.52 m3/h。冬季，机组的制热量为566.40 kW，机组输入功率120.10 kW，则抽灌水的温差为10.20 ℃时，系统最大取用水量（井水循环量）为37.63 m3/h。

根据建设项目实际冷、热负荷（夏季取机组额定负荷的75%，冬季取机组额定负荷的50%），分析确定夏季系统最大井水循环量为40 m3/h，冬季最大井水循环量为20 m3/h。

建设项目最大需水量确定为40 m3/h，既充分提取了地下水能量，尽量减少取水规模，又把回灌水温控制在合理范围内（行业认同的标准是地下水冬季回灌水的温度不能低于5℃，夏季回灌水的温度不高于30 ℃，系统冬季回灌水温设计为7 ℃，夏季设计为28 ℃，冬季的回灌水温高于标准要求），该取水量是合理的。

建设项目水源热泵机组设计夏季工况最大取水量为40 m3/h，冬季工况最大取水量为20 m3/h。水源热泵中央空调系统夏季运行5 个月，共153 d，冬季运行1 个月，共31 d，每天运行12.50 h（8：30-21：00）。该建设项目年取水总量为19 万m3，月度最大取水量为1.55万m3。

2.5 地下水水质分析

《地下水质量标准》Ⅲ类标准是以人体健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

根据水源井水质监测结果，项目区域地下水水质达到《地下水质量标准》Ⅲ类标准。目前，由于水源热泵在中国应用的时间不长，对水质无标准规定，根据克莱门特水源热泵机组对地下水（井水）水质的基本要求，结合行业认同标准，建设项目水源热泵评价标准确定为：含砂量﹤5 g/m3，浑浊度﹤20 mg/L，水中颗粒≤0.50 mm，PH 值在6.50～8.50 之间，CaO 含量≤200 mg/L，矿化度≤3 g/L，Cl-≤100 mg/L，SO32-≤200 mg/L，Fe2+﹤1 mg/L，H2S≤0.50 mg/L 等，以上评价因子，项目区地下水中不含或含量低于标准要求，综合评价表明该区域地下水水质完全符合地温空调系统用水要求。

2.6 项目已建热源井布设合理性分析

建设项目井水循环系统已建热源井2 眼，井深均为40 m，井径300 mm，成井管材为高压水泥管，热源井井内下入200QJ40-39/3 型潜水泵，在取水及回灌管路上安装有计量水表。

2.7 热源井布设合理性分析

建设项目热源井井深均为40 m，热源井井间距9 m，热源井与商住楼裙楼的最近距离3.90～4.50 m，距离较近，存在安全隐患。根据建设项目地温空调系统实际运行情况，热源井最大取水、回灌量40 m3/h，远小于热源井单井出水量和回灌能力，地下水开采规模及强度低，取水、回灌对商住楼主体建筑的影响较小。同时，项目已经建成，涉及建设单位的切身利益，在建设单位作出对热源井运行可能对商住楼安全影响自负其责的承诺后，该水源热泵系统可以继续维持运行。

3 结语

该建设项目水源热泵工程项目区取用浅层地下水，采用“水源热泵”技术，水源热泵机组供水水源为独立的“抽灌”循环系统，地下水通过潜水泵进入机组并进行能量提取后回灌入井内。水仅作为热传导介质采集和利用地下热能，不消耗水，不污染环境，该项目取水不影响区域水资源的配置。确定的取用水量既充分提取了地下水能量，尽量减少取水规模，又把回灌水温控制在合理范围内，建设项目取水量是合理的。