地下水源热泵系统抽水、回灌井试验研究.pdf

2011.No.3
海河水利
45
地下水源热泵系统抽水、回灌井试验研究
夏松伟1,李晨2,韩雪3
(1.天津市龙网科技发展有限公司,天津300170;2,天津市水利勘测设计院,天津300204;
3黄河水利委员会水文局河南水文水资源局,河南郑州450004
摘要:地下水水源热泵作为一种新型的可再生能源利用技术,在我国受到越来越多的关注。介绍了安阳市区西部的
水文地质条件,通过对该地区试验井的抽水、回灌实验分析及水质分析,指出该区域适合水源热泵系统的应用与推
广,抽水与回灌井的比例宣按1:1设置。
关键词:地下水源热泵;水文地质;抽水;回灌;水质
中图分类号:TV213.9;P641.8
文献标识码:A
文章编号:1004-7328(2011)03-0045-04
前言
三系黏土岩下更新统泥砾或黏土组成的相对隔水
在能源?趋紧张的今天,节能是关系到国计民层。
生的大问题。节约能源,合理利用能源是一项促进我
安阳市区浅层地下水主要接受大气降水补给和
国经济可持绫发展的重要工作。地下水源热泵作为河渠的自由渗漏补给,其次为农灌入渗补给和侧向
种新型的可再生能源利用技术,以地下水作为冷径流补给。市区地下水的总体流向是由西向东,由
(热)源的供冷(暖)系统,由于其在节能环保方面的于近些年来的集中开采,形成了以安阳市为中心的
独特优势,在我国受到越来越多的关注。
区域性水位降落漏斗,改变了地下水原来的径流方
但是,地下水作为一种地质资源,如果大量采用向,使得周围地下水集中向漏斗中心汇流。市区地下
地下水源热泵而无可靠的回灌,将会引发严重的后水的主要排泄方式为人工开采,其次为东部的侧向
果。因此,了解当地的地质条件是地下水源热泵研究径流排泄。
与应用的先决条件,合理的抽回灌井比例设计是影
安阳市区内地下水以HCO-Ca?Mg(Ca)型淡水
响系统运行和投资的基础。
为主,矿化度多小于1gL,可作为工业、农业及生活
2研究区水文地质条件
用水。
研究区为安阳市市区,安阳市区主要坐落于安
本次抽水、回灌试验井位于安阳市市区西部的
阳河冲洪积扇上。安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及枫林水郡小区
全新世后期次复合堆积而成的,具有明显的上细下3钻孔施工概况
粗的二元结构。其三面被丘陵岗地环绕,向东敞开,3.1钻进
呈向东倾的簸箕状,封闭条件较好,构成一完整的水
采用600mm冲击铦头和抽筒钻进成孔,直至
文地质单元。
达到目的层位。钻进过程中,调制泥浆性能,以确保
安阳市区地形平坦,表层多为粉土,有利于大气孔壁安全稳定。通过电测深曲线并结合岩样采集情
降水的补给,含水介质由中上更新统砂、卵砾石层组况最终确定含水层隔水层的位置、厚度和岩性,含水
成,分布规律是扇的主流带较厚、颗粒较粗,向两侧层下入滤水管,隔水层下人井壁管,井深圆直,井管
及下部逐渐变薄、变细。研究区主要是开采浅层安装顺利。热源井位置,如图1所示。
(100m以上)地下水,浅层地下水储存在安阳河冲3.2钻孔地层
洪积扇松散岩类孔隙水储水介质中,其底部是由第
从已施工的热源井可知,本区含水层主要有3
收稿日期:2011-01-0
层:第一层埋深21-35,含水层岩性由A区西部的
作者简介:夏松伟(1984-)女,助理工程师,主要从事水文水资源科漂石卵石逐渐过渡到B区东部的卵砾石、砾石,且厚
研工作。
度变小;第二层埋深42-65m,含水层岩性由A区的
?46?
夏松伟,李晨,韩雪:地下水源热泵系统抽水、回灌井试验研究
2011年6月
帝
B
_コじLコgLコ
图1热源井布置
卵砾石到B区东部的砾石、细砂,且厚度变小,泥质埋深和厚度均增大。水文地质剖面,如图2所示。
含量增加;第三层埋深在100m左右,厚度4~10m,3.3井管安装
含水层岩性由A区的细砂到B区东部细砂、砾岩,且
井管包括井壁管和滤水管两部分,安装采用托
FB10
Fbg
40
化1
1?
深度m
C-D
FB3
100
抽濃水量(mh
3HlE?Z2
水位'下降上升值(m)
例水位线卵砾石矽砾石
粘土砾岩
单位抽水量(mhm)
水管包
图2水文地质剖面
2011.No.3
海河水利
47
底焊接方式,利用一次提吊下管(吊线法),井壁管水试验结果,见表2。
每间隔20~25m安装扶正器1组,以保证井壁管居4.2回灌试验
中。扶正器高度100mm,宽度50mm。各个井的成井
每眼井抽水试验结束后,以邻近井为水源进行
深度和井管长度,见表1。
回灌试验,同时对抽水和回灌井水位进行观测,回灌
表1成井深度和井管长度
试验要求稳定延续时间不少于36h。其回灌试验结
孔号
成井材料/m
成井深度/m
果,见表3。
螺旋管
桥式滤水管
114
表2抽水试验结果汇总
分区井号理深m理深m"m(m,)(mh,
FAI
3132,72291212
72.85
FA4
48
20
A区FA230.1832.522,34217
FA329.9630.320.36217.6
04.4
FA430.4331.,210.78206.,2
FB3
FB629.5730.651
182.41
FB729.2830.751.47234.00159.2
FB530.0632.222.16189.7
87.8
FB129.6932.332.6428.5
29.7138.939.2243.0
FBII
120
BE区FB4
9.5230.150.63198
其中,FA1、FA2为参数井,井管为325×8mm
FB329.9733.343.3791.1
FB828.6429.540.90220
244.4
的螺旋管和Φ325x6m的桥式镀锌滤水管,井底
B929.1332.843.71220
采用325x6mm钢板焊封。桥式滤水管桥高
FB1029,6833.293.61168
为1~1.5mn
FB229.4030.701.30181
其他为热源井,井管为①377x8mm的螺旋管和
FB629.5730.651.08197
377x6mm的桥式镀锌滤水管。联接方式为焊接,
FB129.6931.291.60191.8
119.9
并且井底采用377x6mm钢板焊封。桥式滤水管
表3回试验结果
ョョ抽水量向灌量(静水位対ル。がん。单位涌水量が
桥高为1.5mm。
(m3h-)(m3-h-)m小
(m7h-m-)
3.4填砾、止水和洗井
FAI
29.81
4.10-257
-210
13.50-16.61
12.6
(1)填砾:根据地层岩(土)情况,为了能达到热FA42711
源井的最大抽水量和回灌量,采用粒