李晓林

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

1 引言

水源热泵技术具有“高效、节能、环保”的特点，金石生态谷的2号地块拟采用地下水源热泵进行冬季供暖及夏季制冷，因而需要进行地下水取水水资源论证。

2 取水水源论证

2.1 地质、水文地质条件分析

①紫红色含铁质粉砂岩夹粘土质中细精灰岩结核，黄色粘土质页岩，鲕粒状灰岩。②深灰色泥灰岩与钙质粉砂岩。③由浅黄色白云岩夹灰色钙质石英砂岩及黄色、紫色、绿色页岩。④灰白色石英砂岩夹灰绿色页岩，底部含砾石。⑤灰色、暗紫色含砾屑、砂屑、泥晶灰岩。⑥由灰绿色、黄绿色页岩、粉砂质页岩夹粉砂岩。⑦灰白色、灰紫色。

论证区内地下水主要接受地下水径流侧向补给，其次为大气降水补给。排泄方式主要为地下径流和人工开采。此外，项目区附近地下水位枯、丰期年变幅1～2 m，地下水水位变幅较小，区域水资源变化不大，对取水影响不大。

2.2 地下水资源量分析

共钻探8眼井，3井取水，5眼井用于加压回灌。

2.2.1 取水井、回灌井布置方案

1#井：终孔孔深为510 m，水量49 m3/h，水温17℃;静水位8.60 m，稳定动水位48 m（回灌）。2#井：终孔孔深为512 m，水量11 m3/h，水温18℃;静水位28.30 m，稳定动水位260.50 m（回灌）。3#井：终孔孔深为467 m，水量60 m3/h，水温22℃;静水位10.20 m，动水位22.30 m（回灌）。4#井：终孔孔深为494 m，水量60 m3/h，水温20℃;静水位9.30 m，动水位22.30 m（取水）。5#井：终孔孔深为488 m，水量79 m3/h，水温22℃;静水位9.50 m，稳定动水位14 m（取水）。6#井：终孔孔深为476 m，水量40 m3/h，水温17℃；静水位9.50 m，稳定动水位46 m（回灌）。7#井：终孔孔深为379.50 m，水量82 m3/h，水温18℃;静水位6 m，稳定动水位22.50 m（取水）。8#井：终孔孔深为510 m，水量42 m3/h，水温18℃;静水位10.80 m，稳定动水位48 m（回灌）。

2.2.2 抽水试验

勘察抽水试验采用175QJ50-156-37 型深井潜水泵，利用阀门控制出水量，水位测量采用电测水位计，观测动水位的时间间距为1、2、3、4、5、7、10、15、20、30 min，以后每隔30 min 观测一次。在停抽后进行恢复水位观测，观测时间间距的顺序与开始抽水时间相同。流量测量采用水表计量间隔每1 h观测1次，水温测量采用温度计每2-4 h 观测1 次。根据场地实际情况，开展抽水试验1组（1个落程），回灌试验1组（1个流量），抽水及回灌试验的稳定时间均满足规范要求。

试验表明，3 眼井可开采量分别为82 、60、79 m3/h，合计221 m3/h，合5 304 m3/d，满足2 790 m3/d最大日取水量要求。

2.2.3 影响半径估计

计算得项目场地含水层参数，即渗透系数K=36.49 m/d，影响半径R=87.89 m。项目取水井3 眼，定性分析影响半径应有增加，但考虑到取水量全部回灌至另5 眼井中，取用水及回灌水同时进行，因此，定性分析其影响半径应在取水水源论证范围的半径500 m内。

2.3 开采后的地下水水位预测

水源热泵系统主要是提取地下水能量，项目用水之后，取出的地下水又回灌到同一含水层，基本不消耗水资源，故项目地下水资源开采后，水源井周围第四系浅层地下水水位将保持正常波动，水位影响轻微。

2.4 地下水水质分析

此项目采集水样进行水质检测，采样时间为2019年1月2日，并于4 日将样品送至大连诚泽检测有限公司进行检测。2019年1月11日该单位出具检测结果。

从评价结果看，除了H2S 和含砂量未进行测试，其余指标均符合水源热泵水质要求。从邻区和区域水质资料看，大连市地下水中基本不含H2S。水中含砂量是与成井质量有关的一项指标，因此在建井时应严格控制开采井的质量，根据含水层介质情况选择合适滤料规格，防止含沙量超标。项目长远考虑，项目水源热泵系统需要采取以下措施：①采取防泥沙，确保取水水源符合热泵机组要求。②回灌的地下水应采用除砂等设备，确保回灌水含砂量小于1/20万，避免回灌时堵塞影响回灌效果等。③需要对地下水采取防腐措施，如采取措施还不达标，可在地下水和机组间加设不锈钢换热器或者钛板换热器，确保机组正常运行。④虽然地下水铁含量较低，但还需做好除铁措施，防止铁锈堵塞机组及回灌堵塞，造系统寿命缩短。

2.5 取水可靠性分析

2.5.1 地下水可开采量计算

2.5.1.1 地下水储存资源量

经计算：项目区内地水下贮存资源量V=V贮=92.48万m3。

2.5.1.2 年调节储量计算

计算公式为：Wr=u×F×△H

其中：△H为年水位变幅，取△H=2 m；F为论证范围面积，取F=0.17 km2；u为论证范围含水层的给水度，取u=0.20。

计算结果，年调节储量Wr=0.2×0.17×106×2=6.80 万m3。

2.5.1.3 侧向补给量

地下水径流补给量采用达西过水断面法计算，即Qj=KIMB。其中：K渗透系数，m/d；I地下水径流水力坡度；M含水层厚度，m；B地下水径流补给宽度，m。

根据论证范围地下水径流水力坡度I=0.0015，地下侧向径流补给宽度B=1 000 m。评价区含水层平均厚度为H=27.20 m，渗透系数K=36.49 m/d。地下水侧向径流补给量为1 488.792 m3/d，折合年资源量54.34 万m3/a。

2.5.1.4 侧向排泄量

论证范围地下水径流排泄水力坡度0.000 7，计算地下水排泄量为694.77 m3/d，折合年资源量为25.35万m3/a。

论证范围地下水侧向均衡量为54.34-25.35=28.98 万m3/a。

2.5.2 地下水资源量计算

项目区域地下水年资源量为92.48 万m3+6.8 万m3+28.98万m3/a=128.26 万m3。

2.5.3 地下水资源量可靠性分析

项目年用水量57.20 万m3，远小于论证区128.26 万m3，因此项目取水量是有保障的。

2.5.4 水质、水温的可靠性分析

水源热泵用水评价中，地下水各项指标均符合规范要求，地下水水质是可靠的。1#楼需求地下水量为53 m3/h，7#井出水量82 m3/h，水温18℃，满足1#楼需水量53 m3/h 需求，根据温差设计7℃，回灌温度约为10℃，大于5℃没有结冰风险，满足使用需求。3#井和6#井为回灌井，3#井20 m3/h，6#井33 m3/h。两口回灌井水量根据实际回灌效果调整，保证满足全部回灌。39#楼需求地下水量为102 m3/h，4#井和5#井，最大水量：4#井水量60 m3/h，水温20℃，5#井水量79 m3/h，水温22℃；取水量分别是51 m3/h，4#井和5#井均大于51 m3/h满足取水要求。根据温差设计10℃，回灌温度约为10℃，满足使用需求。设计三口回灌井，分别为1#井、2#井和8#井，回灌量分别为34 m3/h。三口回灌井水量根据实际回灌效果调整，保证全部回灌。故取水是可靠的。

3 取水影响论证

3.1 对水功能区的影响分析

项目不涉及水功能区，故对水功能区无影响。

3.2 对生态系统的影响分析

水源热泵空调项目取水基本不会对水生态造成影响。

3.3 对周边温度场的影响分析

制热时回水井与取水井水温相比，一般下降5～6 K；回水温度会达到5℃左右，制冷时回水井与取水井水温相比，一般上升7 K；回水温度会达到19℃左右。

预测采暖期末拟建地下水源热泵工程抽水井地下水温在取水换热5 K后水温仍然在5.00℃左右。回灌形成的水温影响半径在规划红线内。预测制冷期末拟建地下水源热泵工程抽水井地下水温在取水换热7K 后水温不超过19.00℃要求。回灌形成的水温最大影响半径在规划红线内。综上分析表明金石生态谷水源热泵项目对区域地下水温影响较小。

3.4 对其他用水户的影响分析

项目取水影响范围内无其他取用水户，取水、退水水质、水量及水温对其他用水户不产生影响。

4 退水影响分析

退水水质、水量无变化，退水水温影响不涉及第三方，因此，项目退水对第三方无影响。

5 结语

①区域水质、水温、水量等参数均满足要求，取水是可靠的。②工程实施对周边环境、用户影响较小。③退水水质、水量无变化，退水水温影响不涉及第三方。