本站小編為你精心準(zhǔn)備了水文地質(zhì)勘察的重要性參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1地源熱泵系統(tǒng)介紹

1.1地埋管地源熱泵系統(tǒng)地埋管地源熱泵系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的熱泵系統(tǒng)，它通過循環(huán)液（水或以水為主的防凍液）在封閉的地下埋管中流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。地埋管地源熱泵主要包括一個由地下埋管組成的地埋管換熱器，分為水平埋管和豎直埋管兩種形式，不同的管溝或豎井中的熱交換器成并聯(lián)連接，再通過不同的集管進(jìn)入建筑中與建筑物內(nèi)的水環(huán)路相連接。地埋管地源熱泵系統(tǒng)具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、運行成本低等優(yōu)點，但其初投資高、占地面積較大。

1.2地下水地源熱泵系統(tǒng)地下水地源熱泵系統(tǒng)分為兩種，一種通常被稱為開式系統(tǒng)，另一種則為閉式系統(tǒng)。開式地下水地源熱泵系統(tǒng)是將地下水直接供應(yīng)到每臺熱泵機組，之后將井水回灌到地下。在閉式地下水地源熱泵系統(tǒng)中，地下水和建筑內(nèi)循環(huán)水之間是用板式換熱器分開的。地下水地源熱泵系統(tǒng)的核心是地下水換熱系統(tǒng)，它是由帶潛水泵的取水井、回灌井、水處理設(shè)備和連接管線組成（如圖2）。地下水地源熱泵系統(tǒng)最大的優(yōu)點是非常經(jīng)濟，占地面積小，但是必須符合水質(zhì)良好、水量豐富以及回灌可靠等多個條件。

2淺層地溫能普遍性和復(fù)雜性的特點

淺層地溫能是蘊藏在地殼淺部變溫層以下一定深度范圍內(nèi)（一般小于200m）巖土體和地下水中、受太陽輻射的程度較小、溫度相對穩(wěn)定、在當(dāng)前技術(shù)條件下具備開發(fā)利用價值的低溫地?zé)豳Y源。淺層地溫能是深層地?zé)崮芎吞柲芄餐饔玫漠a(chǎn)物。由于淺層地溫能資源賦存于地球淺表層(<200m)的巨大的恒溫帶中，無論山區(qū)還是平原均廣泛分布。但是，淺層地溫能賦存于地表以下的特性又造就了其“看不見、摸不著”的特性，同時，不同區(qū)域的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致各區(qū)域巖（土）層的導(dǎo)熱性和水文地質(zhì)參數(shù)差異巨大，在一個地區(qū)能夠成功應(yīng)用的換熱系統(tǒng)，在其它區(qū)域可能不適用；即使在同一地區(qū)，也因項目位于河流沖洪積扇的不同位置，地下水換熱系統(tǒng)中抽灌井的數(shù)量及地埋管換熱系統(tǒng)的埋管數(shù)量大有不同。因此，淺層地溫能資源在具有普遍性的同時又具有復(fù)雜性。

3工程地質(zhì)勘察

工程地質(zhì)勘查評價是淺層地溫能科學(xué)合理開發(fā)利用的基礎(chǔ)。由于地質(zhì)體的富水性及導(dǎo)熱性等都會對淺層地溫能的分布狀態(tài)、運移規(guī)律、品位高低、開發(fā)利用方式及規(guī)模有一定的制約，因此，認(rèn)識淺層地溫能存在的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件十分重要，這就需要進(jìn)行熱泵系統(tǒng)工程前期的工程地質(zhì)勘察，從宏觀上把握淺層地溫能的地質(zhì)條件和地溫場分布，以便為開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

3.1工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容首先應(yīng)開展調(diào)查、調(diào)研工作，初步了解項目所在地的地貌特征和區(qū)域水文地質(zhì)特征，提出勘察方案。然后更深入的了解項目所在地的地層特征、水源井狀況以及地下水賦存特征等情況，初步制定換熱方式，再編制有側(cè)重點的勘察方案。如果項目所在區(qū)域適宜地埋管換熱方式，則應(yīng)對工程廠區(qū)的巖土層結(jié)構(gòu)、巖土體的熱物性、巖土體溫度、地下水靜水位、水溫、水質(zhì)及分布、地下水徑流方向和速度等進(jìn)行勘察；而如果是地下水換熱方式較適宜，則應(yīng)查明地下水類型、含水層的巖性、分布、埋深及厚度、地下水徑流方向、速度和水力坡度、地下水水溫及分布、地下水水質(zhì)及水位動態(tài)變化等。

3.2工程地質(zhì)勘察的重要性無論采取何種熱泵技術(shù)開發(fā)利用淺層地溫能，均應(yīng)進(jìn)行前期的工程地質(zhì)勘察，若盲目的開發(fā)利用，則會出現(xiàn)如下幾方面的問題：（1）地下水不能完全回灌地下水源熱泵僅僅以地下水作為能量傳導(dǎo)介質(zhì),潛水泵抽取地下水進(jìn)入熱泵機組，經(jīng)過熱交換后通過回水系統(tǒng)又重新回灌到地下含水層中，整個過程只提取水中的能量，而不消耗地下水資源。然而，我國一些地下水源熱泵系統(tǒng)工程由于沒有對項目所在區(qū)域的基礎(chǔ)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件進(jìn)行認(rèn)真勘察分析，在本來不適宜建設(shè)熱泵系統(tǒng)工程的區(qū)域或適宜建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程的區(qū)域建設(shè)了地下水源熱泵系統(tǒng)，最終導(dǎo)致地下水不能完全回灌，造成水資源浪費，更甚者引起回灌井堵塞、整個系統(tǒng)癱瘓以及地面沉降等一系列問題。位于大廠回族自治縣的某地下水源熱泵系統(tǒng)工程，工程建筑面積38000m2。根據(jù)項目所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件，其屬于泃河、潮白河沖洪積平原水文地質(zhì)區(qū)，為新近紀(jì)沉積層、第四系全新統(tǒng)河湖相沉積-上更新統(tǒng)陸相沉積，巖性以粉土，粘性土、細(xì)砂為主，沉積物顆粒較細(xì)。本工程采用5抽11灌的地下水換熱方式，抽水井中置入潛水泵，抽水量能夠達(dá)到工程需要，而地下水回灌采取重力回灌方式，起初勉強能夠回灌，但是運行一段時間后，單井回灌能力隨懸浮物和氣泡堵塞及含水層細(xì)顆粒重組等原因明顯下降，到目前為止，整個回灌井失去回灌能力，系統(tǒng)被迫停止運行。這一方面造成地下水嚴(yán)重浪費，另一方面給使用方帶來極大的不便和巨大的經(jīng)濟損失。（2）熱貫通問題在應(yīng)用地下水源熱泵系統(tǒng)時，抽水井周圍地下水溫度的穩(wěn)定性是維持其效能的關(guān)鍵，然而，由于回灌水通常與原始含水層的溫度存在一定溫差，故在導(dǎo)熱和對流等作用下，造成抽水井溫度不同程度的升高或降低，這種現(xiàn)象稱為“熱貫通”。含水層構(gòu)造、地下水徑流條件、抽灌井間距以及抽灌量的大小等均對地下溫度場的變化起著至關(guān)重要的作用。通常情況下，含水介質(zhì)顆粒粒徑越大，分布越均勻，地下水徑流速度越緩慢，越容易發(fā)生“熱貫通”現(xiàn)象；另外，抽灌井的井間距越小，抽灌量越大，抽水井在短時間內(nèi)越容易發(fā)生“熱貫通”事件，其后果是降低熱泵機組的工作效率，增加熱泵系統(tǒng)的運行成本。因此，在實際工程應(yīng)加大水文地質(zhì)的勘查、評價和設(shè)計，合理規(guī)劃地下水開采布局中各井的配置，選擇適宜的運行方案，最大限度地避免熱貫通的影響，這樣有利于地下水的合理開采利用，提高能源利用效率。位于北京市海淀區(qū)某大廈的地下水源熱泵系統(tǒng)工程，總建筑面積35000m2，位于永定河沖洪積扇的中上部，水文地質(zhì)條件優(yōu)越，單井出水量可達(dá)200m³/h，采用一抽一灌或一抽兩灌即可滿足項目需求，但該項目采用了同井抽灌，在運行一段時間后，項目出現(xiàn)了“熱貫通”現(xiàn)象，最終導(dǎo)致夏季空調(diào)系統(tǒng)無法運行，不得不重新改造地下?lián)Q熱系統(tǒng)。（3）地下水污染對于地下水源熱泵系統(tǒng)，首先應(yīng)該確保地下水的取水量和回灌量，然而，在一些區(qū)域，由于水文地質(zhì)條件較差，缺乏具有可觀厚度和良好滲透性的含水層，通常需要同時利用多個薄層含水層才能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計的取水量和回灌量，但是我國許多城市局部地區(qū)埋深較淺的含水層中地下水已遭受到不同程度的污染，水質(zhì)相對較差，若在這些區(qū)域建設(shè)水源熱泵系統(tǒng)工程，則會加速下部含水層的污染。另外，回灌水的水質(zhì)和水溫對確保地下水不受污染起到至關(guān)重要的作用。回灌水應(yīng)遵循其水質(zhì)好于或等于地下水水質(zhì)、回灌后不引起區(qū)域性地下水質(zhì)污染和回灌水與儲水層相混不發(fā)生沉淀等原則。然而，在一些區(qū)域，儲水層水質(zhì)本身較差，而在回灌過程中又未對水質(zhì)進(jìn)行處理，加之回灌水溫度變化引起地下含水層溫度場的變化，從而在地下水回灌后出現(xiàn)生物結(jié)垢、無機物沉淀等一系列物理、化學(xué)和生物變化，造成系統(tǒng)效率降低和井的堵塞，同時對地下水水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，在建設(shè)地下水源熱泵系統(tǒng)工程前，應(yīng)對地下水水質(zhì)進(jìn)行檢測，同時嚴(yán)格控制地下水回灌溫度,分析研究地下水的化學(xué)成分對整個水源熱泵系統(tǒng)的影響以及溫度場的變化對地下水水質(zhì)的影響，從而確保地下水源熱泵系統(tǒng)的正常運行。（4）地埋管換熱系統(tǒng)與建筑物負(fù)荷需求不匹配地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程成功的關(guān)鍵是地下地埋管換熱系統(tǒng)，而影響地埋管換熱系統(tǒng)的主要因素是土壤的熱物性，土壤熱物性又和地層結(jié)構(gòu)、含水層分布、地下水流速及土壤初始溫度等地質(zhì)和水文地質(zhì)條件有關(guān)，因此，在實際工程中，應(yīng)該首先進(jìn)行土壤熱物性測試，計算項目所在區(qū)域土壤導(dǎo)熱系數(shù)和每延米換熱量，同時勘查區(qū)域地層結(jié)構(gòu)、地下水賦存狀況等情況，分析影響地埋管換熱性能的因素，從而使得整個地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計更合理有效。然而，目前，許多單位在建設(shè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)時，并未進(jìn)行前期的工程地質(zhì)勘察，而是根據(jù)以往經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，造成地埋管總換熱量與建筑物負(fù)荷需求不匹配，運行效率降低，同時也達(dá)不到很好的供暖制冷效果。北京市朝陽區(qū)某娛樂城地埋管地源熱泵系統(tǒng)工程原設(shè)計鉆鑿80眼地埋孔即可滿足建筑物負(fù)荷需求，但是經(jīng)過實際運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)地埋孔換熱能力不足，不得不再增加60眼地埋孔，但是增加后又與地埋側(cè)循環(huán)泵功率不匹配，水力平衡也存在問題，最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)運行一直不夠穩(wěn)定，運行效率也明顯降低。（5）初投資增加無論是建設(shè)地下水源熱泵系統(tǒng)還是地埋管地源熱泵系統(tǒng)，不進(jìn)行項目所在區(qū)域的地質(zhì)勘查，評價項目適宜性，而盲目的建設(shè)，還可能會導(dǎo)致初投資增加。北京市海淀區(qū)某地源熱泵項目，總建筑面積25578.67m2。項目所在地第四系厚度在120-150m之間，沉積物主要由粘土、砂、砂礫石、砂卵石呈層狀產(chǎn)出，局部地區(qū)含有較大顆粒卵石，構(gòu)成多層地下水，其中115米以上卵礫石含水層厚度超過60米，富水性很好，在降深5米時，單井出水量達(dá)125m³/h，比較適宜建設(shè)地下水源熱泵系統(tǒng)，然而，本項目采用了地埋管式地源熱泵系統(tǒng)，共鉆鑿343眼換熱孔，由于地層中含有砂礫石和砂卵石等大顆粒的沉積物，不易鉆鑿，這就大大增加了鉆鑿成本，同時增加了初投資。

4結(jié)論

地源熱泵系統(tǒng)作為一種環(huán)保、節(jié)能的新型空調(diào)系統(tǒng)，有著較為廣闊的使用前景，但是作為地源熱泵系統(tǒng)所利用的熱源—淺層地溫能，又具有普遍性和復(fù)雜性的特點，故不能盲目的開發(fā)利用，應(yīng)進(jìn)行必要的工程地質(zhì)勘察，避免出現(xiàn)地下水不能回灌、熱貫通、地下水污染、地埋管換熱系統(tǒng)與建筑物負(fù)荷不匹配以及初投資顯著增加等諸多問題，影響地源熱泵系統(tǒng)的正常合理運行。

作者：魏靜文曹瑞堂單位：北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司