水源热泵中央空调系统工程项目水资源论证报告（可编辑）

水源热泵中央空调系统工程项目水资源论证报告（可编辑） 水源热泵中央空调系统工程项目水资源论证报告 北京市海淀区元亨苑住宅小区 水源热泵中央空调系统工程项目 水资源论证报告 北京市地质勘察技术院2007年2月 内容摘要 海淀区元亨苑住宅小区拟采用水源热泵系统为建筑提供冷热源,根据空调系统设计方案,夏季总冷负荷为4100 kw,冬季总热负荷为3158kw,夏季高峰需水量为450m3/h,夏季一般需水量为270 m3/h;冬季高峰需水量为204 m3/h,冬季一般需水量为123m3/h左右。 本报告通过对工区周边50km2范围进行水文地质调查,结合系统取水和回水要求,通过取水水源、取水地点、取水层位、取水量及项目取水、退水对周边环境的影响等方面对该项目用水合理性进行了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 论证。根据系统要求,结合本区水文地质条件,为了满足建设项目水源热泵系统抽灌水要求,共需水井9眼,采用4抽5灌的方案,即能满足系统要求。 水源热泵空调系统采用“抽灌分离”技术,只利用地下水恒温 的冷热量来实现制冷、制热的目标,不消耗水资源,不污染水环境,因此,它不影响地区的水资源状况,也不影响周边取水用户正常用水。综上分析,元亨苑住宅小区所在区域具备采用水源热泵系统所需的水文地质条件,选取水源热泵系统是可行的。 目 录 1 总论 - 1 - 1.1 项目来源 - 1 - 1.2 水资源论证的目的和任务 - 1 - 1.3 编制依据 - 1 - 1.4 取水规模、取水水源与取水地点 - 2 - 1.5 工作等级 - 2 - 1.6分析范围与论证范围 - 2 - 1.7 水平年 - 3 - 1.8 论证委托书或合同委托与承担单位 - 3 - 2 建设项目概况 - 3 - 2.1 建设项目名称及项目性质 - 4 - 2.2 建设地点、占地面积、土地利用情况 - 4 - 2.3 建设规模及实施意见 - 5 - 2.4 建设项目取用水方案 - 5 - 2.5 建设项目退水方案 - 8 - 3 建设项目所在区域地下水资源状况及其开发利用分析 - 8 - 3.1 基本概况 - 8 - 3.2 水资源状况及其开发利用分析 - 10 - 3.3 区域水资源开发利用存在的主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 - 10 - 4 建设项目取用水合理性分析 - 10 - 4.1 取水合理性分析 - 11 - 4.2 用水合理性分析 - 12 - 4.3 节水潜力和节水 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 分析 - 13 - 4.4 建设项目的合理取用水量 - 13 - 5 建设项目地下水资源论证 - 14 - 5.1 地质条件、水文地质条件分析 - 14 - 5.2 第四系地下水资源量分析 25 5.3 论证水井布置是否合理 26 5.4 开采后的地下水水位预测 26 5.5 地下水水质分析 27 5.6 取水可靠性与可行性分析 28 6 取水对区域水资源和其他用户的影响 28 6.1 对区域水资源的影响分析 28 6.2 对其它用户的影响 28 6.3 结论 29 7 退水的影响分析 29 8 水资源保护措施 29 8.1 工程措施 33 8.2 非工程措施 33 9 建设项目取水和退水影响补偿建议 34 10 建设项目水资源论证结论及建议 34 10.1 取用水的合理性 34 10.2 取水水源的可靠性与可行性 34 10.3 取用水对水资源状况和其他取用水户的影响 35 10.4 退水影响及水资源保护措施 35 10.5 取水方案 35 10.6 退水方案 35 10.7 建议 36 附图一 元亨苑住宅小区水源热泵系统项目水井设计图 附图二 元亨苑住宅小区水源热泵系统项目水井布置图 1 总论 1.1 项目来源 新华农工商有限公司在北京市海淀区花园东路新建元亨苑住宅小区,计划采用水源热泵中央空调系统为建筑物提供冷热源,特委托我单位对该项目取用地下水进行水资源论证。 1.2 水资源论证的目的和任务 根据水利部和国家发展计划委员会令2002年第15号《建设项目水资源论证管理办法》和北京市水务局与北京市发展计划委员会“京水资[2002]10号”文件的要求,日取水量大于30m3的建设项目 必须做水资源论证,编制建设项目水资源论证报告书。 本次工作通过对建设项目及周边约50km2面积的地下水资源调查,在收集区域水文地质资料、钻孔资料、地下水动态资料、地下水化学资料的基础上,综合区域水文地质条件,对该项目抽取地下水作水源热泵工程用水的可行性和合理性进行了论证。 1.3 编制依据 本论证报告编制的主要依据有: 1、《中华人民共和国水法》; 2、《建设项目水资源论证管理办法》; 3、《建设项目水资源论证导则试行》; 4、《地下水质量标准》GB/T 14848-93; 5、《城市给水工程规划规范》GB50282-98; 6、《供水管井技术规范》GB50296-99; 7、《公共建筑节能设计标准》(GB50189-05); 8、《北京市海淀区元亨苑住宅小区水源热泵系统设计方案》。 1.4 取水规模、取水水源与取水地点 经空调设计部门初步计算,该项目夏季高峰需水量为450m3/h,一般正常需水量为270m3/h;冬季高峰需水量为204m3/h,一般正常需水量为123m3/h。 该项目取用当地的第四系孔隙水作为系统与地下热能交换的热传导介质,系统所需水井布置在海淀区元亨苑住宅小区院内。 1.5 工作等级 根据《建设项目水资源论证导则》试行,水资源论证的等级按照地表取水、地下取水、取水和退水影响三分类指标的最高级别确定。该项目只涉及到地下取水和退水两类。从地下取水方面,系统仅以地下水作为热能传导介质,地下水从抽水井抽出后经过与系统介质能量交换后又通过回灌井回灌到地下,整个系统不消耗水资源。因项目的抽水和回灌是在一个很小的范围内进行,抽水井和回灌井一般相互间隔布设,由抽水造成的水位降落经回灌后马上得到回补,不会造成地区水位下降,抽水对周边的影响很小。回灌水除温度变化外,其它水质指标均未发生变化,并且温度影响范围小于200m。因此,该类项目的水资源论证级别划分应以“取水和退水影响”作为主要分类指标。根据《建设项目水资源论证导则》试行,该项目退水水质与取水水质相同,水温变化?7?左右,对第三者取水和生态影响轻微,工作区域无敏感生态问题,本次工作等级确定为三级。 1.6分析范围与论证范围 根据工作目的和任务,本次工作区范围以项目所在地为中心,包括中科院软件所、中国地质大学、北京航天航空大学、北大医学部、翠微路、中央民族园、奥运公园等地区,考虑到区域水文地质条件和构造分布情况,确定工作区面积约50km2(见图1-1)。 图1-1 工作区范围图 1.7 水平年 项目用水是在现状条件下进行,因此水资源论证工作的水平年以2006年作为水平年。综合区域水文地质条件和地下水位多年动 态,分析项目在现状条件下,当地第四系水资源能够满足项目取水的保证程度。 1.8 论证委托书或合同委托与承担单位 委托单位:新华农工商有限公司为该项目的甲方,具有独立的法人资质,因此其所做的水资源论证委托具有法律依据。 承担单位:北京市地质勘察技术院是水利部公布的第一批具有水资源论证乙级资质单位《水论证乙字11104005号》,是北京市进行地热水、地下水资源 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 ,水文、工程、环境地质勘察的专业队伍。 2 建设项目概况 2.1 建设项目名称及项目性质 项目名称:北京市海淀区元亨苑住宅小区水源热泵中央空调系统工程项目。 项目性质:采用水源热泵系统为海淀区元亨苑住宅小区提供建筑所需冷热源。 2.2 建设地点、占地面积、土地利用情况 图2-1 元亨苑住宅小区交通位置图 海淀区元亨苑住宅小区总占地面积51000m2,位于北京市海淀区花园东路32号,志新东路东侧,八达岭高速西侧,北临北四环。周围高校林立、学府众多,交通便利,环境优美,地理位置优越。 其交通位置图见图2-1。 2.3 建设规模及实施意见 元亨苑住宅小区需要采暖和制冷的总建筑面积为40000m2。 根据空调系统设计方案:建设项目夏季最大冷负荷为4100kw;冬季最大热负荷为3158kw。夏季需由供水系统提供最大450m3/h的地下水循环量,冬季需要最大循环水量为204m3/h。 为此设计方提出如下取回水方案:4眼抽水井,5眼回灌井,均为抽灌两用(抽灌两用是指使用时单井抽水,单井回灌,为了保证井孔寿命,定期内抽灌井交替使用)。每眼井设计井深95m,单井出水量120m3/h,回灌量为90 m3/h。水温、水质符合水源热泵系统用水要求。 2.4 建设项目取用水方案 2.4.1主要产品 本系统主要设备设施包括水源热泵机组,循环泵,软化补水系统,自动化控制系统,井用潜水泵和抽灌井。 通过这些设备设施,即可满足本项目建筑物夏季制冷和冬季供暖的全部需求。 2.4.2用水工艺 本系统是以地下水为“热媒介”,通过抽灌地下水方式,将携带能量的地下水从地层中取出,换热后再灌入地下(简称地下水换热方式)。能量转移部分:包括热泵机组本身和其两器(蒸发器、冷凝器)的循环系统(见图2-2)。 图2-2用水工艺流程图 冬季热泵系统主机(由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀节流装 置组成)内的工质(R22或R134a)在蒸发器内发生相变,由液态变成气态,需要吸收大量的热能,蒸发温度在0?左右。此时与低温热源换热,吸收低温热源(地下水)中的热量。压缩机做功,将携带能量的工质气体压缩成高温高压的过饱和状态的气体,再进入冷凝器。此时,过饱和工质气体在冷凝器内由气态变为液态(即冷凝),R22的冷凝温度在65?以上,冷凝过程将释放能量。这样,采暖系统循环水在冷凝器中通过吸收制冷工质的热能而升温(即被加热)。一般采暖系统循环水完成加热过程由45?升到50?,循环水流经室内末端散热片或风机盘管时散热,温暖房间。制冷工质在冷凝器中变成液态后,再流经膨胀节流装置。经过膨胀节流减压降温,工质重新回到蒸发器,在蒸发器中重新吸热汽化,完成制冷工质的循环回路。这样周而复始,借助压缩机做功,不断的将低温热能转化为高温热能,进而为采暖用户提供热能。由于热泵机组大量提取了地温中的热能,压缩机做功在其中仅起到推动的作用。故与电锅炉等传统电热能利用方式比,能效比高,输入电能与输出热能比(COP值)一般都在4.0以上,节能效果明显。 夏季,通过外部水阀门的切换,使室内空调系统循环水(回水12?),进入热泵系统主机蒸发器,在蒸发器内与系统制冷工质(蒸发温度0?)换热,降温到7?左右,作为空调系统供水至末端风机盘管或组合式空调机组,降低房间温度。在蒸发器内蒸发的制冷工质气体同样在压缩机内被压缩成高温高压的过饱和气体(压缩机对制冷工质做功),进入冷凝器被相变成液体(同时释放热量),将热量释放到地下水系统中,再由回灌井回灌至地下。 2.4.3取水方案 该项目用水采用“抽灌分离”的方式(图2-3)。 取水采用第四系管井-抽水井的方式,用水泵提取第四系孔隙地下水作为系统供水水源。 图2-3 “抽灌分离”方式系统取水和退水示意图 2.5 建设项目退水方案 该项目水源热泵中央空调系统的用水采用“抽灌分离”的方式,自行封闭循环体系,既不消耗地下水资源,又不产生废污水,最大限度地保护了水资源。 采用“抽灌分离”的方式能够保证回灌水在地层中有较长的传导途径,以保证抽水井水温保持基本恒定,充分发挥水源热泵效率。 3 建设项目所在区域地下水资源状况及其开发利用分析 3.1 基本概况 海淀区属于暖温带半湿润季风气候。冬季受西伯利亚、蒙古高压控制,寒冷干燥多西北风;夏季受大陆低压和太平洋暖高压的影响,高温多雨。 根据海淀区气象站1984-2004年观测资料,该地区多年平均气温11.6?,最高气温为39.7?,最低气温为零下19.5?。多年平均降水量574mm,年最大降水量1406mm,出现在1959年,年最小降水量358.2mm,出现在1999年。 海淀区各月降水量分配极为不均匀,以多年平均降水为例:7、8月份降水量占全年总降水量的63.6%;第一季度与第四季度降水量 之和仅占全年降水量的7%。 据海淀气象站观测统计:多年平均蒸发量1883.1mm,其中4-6月份的蒸发量最大,累计蒸发量810.6mm,占全年蒸发量的43%;11-2月份蒸发量最小,累计蒸发量278.9mm,占全年的14.8%。 本区域地表水系与湖泊纵横交错,星罗棋布。地表水系天然河道:西部有万泉河;东部有小月河;南部有土城河;北部有清河。目前的天然河道均为排洪排污河道。人工河道有贯穿南北的京密引水渠和东西流向的永定河引水渠,两引水渠交汇于玉渊潭乡的八宝山村附近。附近的湖泊有颐和园昆明湖。 工区地貌上属于平原。第四系含水层岩性主要以颗粒较粗的砂砾石、卵石为主。含水层的厚度较大,富水性强,其调节能力较强,因此地下水供水的保证程度较高。 3.2 水资源状况及其开发利用分析 根据2002年北京市平原区地下水资源报告,规划市区地下水多年平均可开采资源量为6.05亿m3/a,根据城近郊区用水调研资料,1999年地下水开采量6.23亿m3/a,全区仍处于超采状态。到2000年全区地下水开采量5.8亿m3/a,已基本结束了超采状态,特别是中心区,近年由于大批厂矿企业外迁,以及地下水水质被污染不能饮用,使得原有大部分自备井停采或报废,与1995年相比其开采量减少0.4833亿m3/a,使中心区地下水资源得以蓄养。但由于近年来连续干旱的影响,地下水位仍然呈下降趋势。 工区附近地区第四系颗粒较粗,含水层富水性好,透水性强, 有利于地下水的开采和回灌。该地带是建设水源热泵项目的较理想地段,近几年论证区内新建了许多水源热泵项目。例如中国地质大学探工楼水源热泵项目,信息产业部试验楼水源热泵项目等。该地区地下水回灌能力强,能够保证抽取的地下水完全回灌,水源热泵项目的用水未造成地下水位的下降。 3.3 区域水资源开发利用存在的主要问题 本区自70年代以来超量开采地下水,使地下水位出现了趋势性下降,地下水补给与消耗失去平衡。因此在使用水源热泵系统的过程中,一定要严格遵守相应的规章 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 和采用合理的工程措施,确保抽出的水全部回灌,并保证本区域生态环境不被破坏。 4 建设项目取用水合理性分析 4.1 取水合理性分析 该项目取用当地第四系孔隙水作为水源热泵系统的供水水源,以地下水为能量传导介质采集和利用地下热能。水源热泵系统项目的需水量是根据项目冷热负荷和系统主机的性能确定的,结合区域水文地质条件确定项目所需的抽水井数量。 4.1.1 冷热负荷计算 元亨苑住宅小区需要采暖和制冷的总建筑面积为40000m2,其中地面以上为居民住宅,地下一层、二层为停车库。根据空调系统设计方案:建设项目夏季最大冷负荷为4100kw;冬季最大热负荷为3158kw。考虑到各住宅楼与车库等不可能同时使用,取0.7的同时使用系数,则夏季总冷负荷为2870 kw,冬季总热负荷为2210.6 kw。其 冷热负荷的分布见表4-1。 建筑面积m2 理论冷负荷kw 冷负荷指标w/m2 实际冷负荷kw 理论热负荷kw 热负荷指标w/m2 实际热负荷kw 40000 4100 103 2870 3158 79 2210.6 表4-1 元亨苑住宅小区冷热负荷表 4.1.2 需水量计算 用水量理论计算公式: 夏季用水量: 冬季用水量: 其中:EER、COP一般选4; QC、QH分别为夏季和冬季地下水需用量,单位为m3/h; WC、WH分别为夏季和冬季负荷值,单位kw。 出入口温差按7?计算,则机组高峰需水量为: 1、夏季:Q=2870×1.25/7/1.163=440.7m3/h。 2、冬季:Q=2210.6×0.75/7/1.163=203.7m3/h。 该项目夏季高峰需水量为440.7m3/h,冬季高峰需水量为203.7m3/h。由于本建筑性质为居民住宅及车库,故一般需水量按照高峰需水量的60%计算,夏季为270m3/h,冬季为123m3/h。所以为确保系统的安全正常运行,设计部门提出的450m3/h高峰需水量基本可信。 4.2 用水合理性分析 该项目用水采用“抽灌分离”的方式循环用水,通过抽水井抽 取的地下水经过热泵系统能量交换后,从回灌系统回灌到地下含水层中。除温度变化外,抽取的地下水与外界没有发生物质交换,整个过程既不消耗水,又不污染环境,最大限度地保护了水资源。项目采用“抽灌分离”的方式确保回灌水在地层中有较长的传导途径,以保证抽水井水温基本恒定,充分发挥水源热泵效益。项目采用5眼回灌井,能够保证抽取的地下水完全回灌到地下,用水方案是合理的。 4.3 节水潜力和节水措施分析 该水源热泵系统项目以地下水作为提取地下能量的介质,整个过程不消耗地下水资源。项目用水过程中应安装水表和变频设备严格控制抽取的水量,同时根据情况定期对回灌井进行回扬处理,保证抽取的地下水完全回灌到地下。 4.4 建设项目的合理取用水量 水源热泵系统的需水量是根据项目的冷热负荷和机组需水要求确定的。北京市海淀区元亨苑住宅小区,需要采暖和制冷的总建筑面积为40000m2。由于住宅小区各建筑的特殊性,各建筑取同时使用系数0.7。则夏季和冬季的高峰需水日冷热负荷及需水量的分布见图4-1和图4-2。 图4-1 夏季空调设计高峰日逐时冷负荷及水量分布图 根据北京地区气候特点,每年夏季空调运行时间大约120天。其中8、9月天气最热的时候为空调使用的高峰负荷日,大约30天,每天用水量5327 m3。其余90天,气候较为凉爽,系统冷负荷较小,项目每天用水量一般为高峰日需水量的1/2,约2660m3/d。则夏季总用水量为39.9万m3。 图4-2 冬季空调设计高峰日逐时热负荷及水量分布图 北京地区冬季供暖期为11月中旬至翌年3月中旬,期间最冷时段(1-2月)为冬季空调使用的高峰负荷日,大约30天,每天用水量为3156 m3。其余90天,天气较为暖和,系统热负荷较小,项目每天用水量一般为高峰日需水量的1/2,约1578m3/d。则冬季总用水量为23.7万m3。 5 建设项目地下水资源论证 5.1 地质条件、水文地质条件分析 5.1.1第四系含水层的分布规律及其富水性 本区地质构造单元属坨里-丰台迭凹陷(?级)的西北部,地貌上为平原区。基岩为侏罗系(K)地层,其上覆第四系(Q)主要为永定河冲洪积物。 论证区区域上位于永定河冲洪积扇中游,河流冲积洪积作用构成的二级阶地上,为第四系上更新统与全新统冲洪积物,岩性以粉质砂土、粘土以及多层次的砂砾石、卵砾石和砂层为主。第四系厚度由数十米到上百米不等,下伏侏罗系安山岩或洼里砾岩。含水层累计 厚度一般不小于40m,由西至东逐渐变薄,岩性也由单层厚度较大的砂卵砾石层为主逐渐过渡为单层厚度薄而层次多的砂砾石和砂层。含水层顶板埋深24m左右,以承压水为主。 根据以前的水文地质勘查结果,依单井出水量的大小,把第四系松散层孔隙水划分为四个不同的富水性分区图5-1。 1)富水性大于5000m3/d的地区:分布在西部海淀、八里庄、田村等地区。含水层为单一砂卵砾石层及2-3层砂卵砾石层,含水层厚度在八里庄以南,北京城及丰台以西小于30m;八里庄以北最厚可大于70m。透水性好,渗透系数300-500m/d。地下水以潜水为主,局部地区为承压水。 2)富水性3000-5000m3/d的地区:分布在上述地区的外围。有数层砂砾石含水层,累计厚度30-50m不等。透水性好,主要为承压水,主要含水层埋藏深度集中在100m以内。 图5-1论证区区域第四系水文地质图 3)富水性500-3000m3/d的地区:主要分布在东部,少数分布在玉渊潭以南局部地区。含水层以砂层为主。单层厚度一般小于10m,累计厚度30-50m。 4)富水性小于500m3/d的地区:分布在山前及山间沟谷地带,为坡洪积物构成。含水层极不稳定,富水性变化大,水位埋深大。 工区区域上位于富水性大于5000m3/d与3000-5000m3/d分区 的交界线上,含水层主要为多层的砂砾石、卵砾石层,岩性颗粒较粗,富水性较强,回灌量较大。但由于近些年来本区地下水位下降较多,单井出水能力有一定程度下降。因此本水文地质图只作为论证区富水性划分的一个参考,需结合周边水井出水能力来判断工区第四系水井实际出水量。 本次工作共收集了论证区中位于工区附近的北京教育考试学院第四系水井、北京大学医学部第四系水井、中华民族园第四系水井、北京邮电大学第四系水井、中国地质大学探工楼第四系水井、中国地质大学35-2c孔以及中科院软件所6眼第四系水井的水文地质资料,作为判断工区水文地质情况的主要依据。其中中国地质大学35-2c孔作为多年地下水位变化观测孔;中科院软件所6眼第四系水井均为2006年成井,是论证区内距今最近最新的第四系水井资料,并有完整的抽水和回灌数据,对本次水资源论证工作有着重要的借鉴作用。 根据收集到的钻孔资料,工区第四系厚度大于120m,以北大医学部第四系水井测井资料为例(图5-2)。地层岩性上部以粘土、粘砂、粗砂、砂砾石、卵砾石为主,底部主要为半胶结的砂砾石。含水层为多层中粗砂、砂砾石、卵砾石层,单层厚度从几米到几十米不等,累计厚度40m左右。 图5-2北大医学部第四系水井测井图 根据北京大学医学部、北京教育考试学院和中央民族园第四系水井地质资料做水文地质剖面图(图4-3)。 图5-3 水文地质剖面图 从横向看,本区第四系厚度较厚,变化不大,工区第四系厚度在120m以上;从纵向看,工区7m以浅为粘砂和粉砂;7-25m为粘土等隔水层; 砂砾石层有23-35m、45-52m、62-76m、79-90m四段厚度共44m,是主要的含水层。由于近些年来地下水位下降较多,本区24m以 上已经成为疏干层,故赋水的含水层只有40m左右。各砂砾石层之间 夹杂着粘土、粘砂层;90m以下为半胶结的砂砾石层,赋水性较弱。本 区地下水以承压水为主。 工区水文地质条件优越,含水层颗粒粗大,富水性好。以位于 工区西部的中科院软件所6眼第四系水井抽水试验数据为例(表 5-1)。 井号 静水位埋深(m) 动水位(m) 降深(m) 涌水量 (m3/d) 单位涌水量(m3/d .m) 出水温度(?) 稳定时间(h) 1# 28.46 29.20 0.74 2400 3243 15 16 2# 28.55 29.35 0.8 2400 3000 15 16 3# 28.57 29.09 0.52 2448 4707 15 16 4# 28.70 29.45 0.75 2472 3296 15 16 5# 28.80 29.57 0.77 2472 3210 15 16 6# 28.40 28.83 0.43 2472 5748 15 16 注:水位基准点从地面计。 表5-1 中科院软件所第四系水井抽水试验数据表 中科院软件所竣工的六眼第四系水井,井深均为95 m,水温均 为15?。静水位28.58m,降深0.43m~0.80 m时,出水量2400~2472 m3/d,单位涌水量3000 ~5748m3/d.m。六眼井取水层岩性为中粗砂、砂砾 石、卵砾石。取水层厚度 21.7~27.9m,取水层深度24.1~90 m。 根据工区所在区域水文地质图,结合周边水井出水能力,考虑 到地下水位下降的实际情况,推测工区第四系水井降深5m以内时,单井出水量可以达到2880 m3/d120m3/h。 根据本建设项目总用水量的要求,结合工区实际地质情况,设计井孔结构如下: 1.井深:95m;2.开口孔径:800mm; 3.井径:426mm 4.设计出水量:120m3/h。 井孔结构设计见附图一。 5.1.2 水源热泵井数的确定 水源热泵井数的确定需以满足系统小时最大需水量450m3/h为前提,根据区内第四系井的单井抽水试验及回灌试验确定该项目的抽水井和回灌井数。 综合前面分析,本区水位降深5m时,单井出水量可达120m3/h(2880m3/d)以上。系统夏季高峰需水量为450m3/h,一般需水量为270m3/h,冬季高峰需水量为204m3/h,一般需水量为123 m3/h。因此打4眼第四系抽水井即可满足系统供水要求。 水源热泵的技术关键是要保证抽出来的水能全部灌入地下,不浪费水资源。本区水文地质条件优越,含水层颗粒较粗大,水位埋藏较深,水柱压力大,因此其回灌量较大。根据中科院软件所第四系水井4、5号孔的回灌试验记录(表5-2),可以看出本区回灌情况良好,在以每小时90 m3的速度回灌时,动水位两小时即稳定在26.1m,仅仅比静水位上升了2.6m。 综上分析,本区第四系水井单井回灌量完全可以达到90m3/h, 所以打5眼第四系回灌井即可完全满足系统回灌要求。 但是需要注 意,为防止地下水回灌对周边建筑的影响,封井深度要加深到20m左 右。为了确保系统安全正常运行,结合本区水文地质条件,本次工作提 出如下方案: 共需钻凿水井9眼,采用4抽5灌的方案。 井孔布置图见附图二。 4、5号井回灌实验记录 静水位 28.70 水量 时间 动水位 90方 16:50:00 27.60 90方 16:55:00 27.10 90方 17:00:00 26.95 90方 17:05:00 26.80 90方 17:10:00 26.68 90方 17:15:00 26.62 90方 17:20:00 26.58 90方 17:25:00 26.51 90方 17:30:00 26.51 90方 17:35:00 26.51 90方 17:40:00 26.56 90方 17:45:00 26.48 90方 17:50:00 26.30 90方 17:55:00 26.30 90方 18:00:00 26.14 90方 18:10:00 25.95 90方 18:20:00 26.00 90方 18:30:00 25.85 90方 18:40:00 25.65 90方 18:50:00 25.75 90方 19:00:00 26.10 90方 19:30:00 26.10 90方 20:00:00 26.10 90方 20:30:00 26.10 90方 21:00:00 26.10 90方 21:30:00 26.10 90方 22:00:00 26.10 90方 22:30:00 26.10 90方 23:00:00 26.10 90方 表5-2 中科院软件所第四系水井回灌试验数据表 5.1.3 地下水的补给、径流及排泄 本区第四系地下水的补给方式主要有:大气降水入渗、上游侧 向径流及少量的地表水体入渗。 地下水径流:地下水的径流方向为自北西向南东流动,水力坡 度约2-3‰。 地下水排泄:本区地下水的排泄方式主要有人工开采、地下水向下游的侧向流出等。 5.1.4 地下水水位动态 地下水位动态变化是地下水资源量变化的外部表现,这种信息变化的内因是地下水资源补给量和消耗量均衡关系的变化。 本区地下水动态主要受大气降水、侧向径流补给、侧向排泄、人工开采等自然因素和人为因素的影响。因其补给和开采的程度不同,它们的动态变化显示一定的规律性。 本次工作收集到位于论证区内地大(35-2C)承压水动态长期观测孔资料,结合1993-2006共14年间北京市降水情况,绘制成动态变化曲线图(图5-4),作为本次水资源论证工作分析地下水位动态变化的主要依据。 图5-4 地大(35-2C)地下水位动态与年降水量关系图 本区第四系地下水位年际动态变化主要受区内年降水量和人工开采量动态变化控制。从多年变化来看,随着北京对城市中心区自备井开采的限制,地下水的超采和水位的下降得到了很好的抑制。在 1999年以前,地下水位基本保持在相对平衡状态,1995年地下水位标高下降到28m, 1997年地下水位标高上升到了35m,平均水位标高在33m左右。 1999年北京地区开始出现连续干旱年,1999-2003年四年平均年降水量为358mm,为多年平均降水量的2/3。从2000年开始区内地下水位连年下降,到2006年底,观测孔地下水位标高达到19m,水位埋深为24m。 图5-5 地大(35-2C)地下水位动态与月降水量关系图 本区第四系地下水年内动态主要受区内月降水量和人工开采量动态变化控制(如图5-5)。每年1-3月降水量很少,2月末地下水位开始下降,5-6月一般为年内最低水位。6-8月丰水期,集中了年内70-80%的降水量,地下水位开始回升,11-12月一般为年内最高水位。年变幅1.5m左右。 从以上分析可知,本区潜水位受大气降水和人工开采的影响,呈一定下降趋势。但总体监测地下水的变化规律处于动态平衡循环状态,可作为可靠的水源。 5.2 第四系地下水资源量分析 对地下水资源的评价采用多年平均天然补给量作为依据,采用动态均衡法,计算地下水资源的补给量和储存变化量,地下水开采量是依据调查统计而得。 北京城近郊区(988Km2)地下水可采资源量6.05亿m3/年。六个水源厂开采量2.43亿m3/年;2377眼工业自备井开采量3.29亿m3/年;总开采量5.72亿m3/年。 60年代,地下水位有升有降,处于自然状态,地下水资源仍保持采补平衡。 70年代,大量开采地下水(1975年开采量达7.9亿m3/年)。导致至地下水水位大幅度下降。10年内地下水资源累计亏损12.42亿m3,平均亏损1.24亿m3/年。 80年代,由于水源八厂“引潮入城”,又遇1985~1988年连续四个偏丰水降水年份,使城区地下水位下降速率减缓。十年中地下水资源亏损4.66亿m3,平均亏损0.47亿m3/年。地下水资源仍处于采补不平衡状态。 90年代,降水量偏大,加上官厅水库放水,使城区地下水得到一定回补,地下水水位有所回升。1991~1995年累积亏损0.21亿m3,平均亏损0.05亿m3/年。 1999~2005年,北京地区遇到了解放以来最为严重的连续干旱。1999年开采量达6.58亿m3,严重超采地下水,加速了地下水水位下降。2006年是自1999年以来地下水位持续下降的第八年,使地下水补给与消耗失去平衡,地下水资源处于采补不平衡状态。 因本项目为封闭式循环“抽灌”系统,仅是利用地下水作为热传导介质,整个系统不消耗水资源,因此它不会对本区地下水资源量造成影响。 5.3 论证水井布置是否合理 水源热泵空调系统用水井间的相互干扰主要是抽水井之间的水位降深叠加相互干扰和回灌井回水温差对抽水井的影响。 为了减小井之间相互干扰,本次工作设计抽水井和回灌井相互间隔布置,井间距均大于50m,均布设在建筑物周边30m以外(各井具体位置见附件二 井孔布置图)。 采用抽灌相间的方式布井,一方面加大了抽水井间的距离,另一方面由抽水井抽水造成的水位降深由回灌井回灌得到补偿,因此抽水井之间的相互影响也很小。此外,区内地下水流向由北西向南东,回灌井与抽水井垂直地下水流向布置,可以减小回灌水温度变化对抽取水的温度影响,保证了水源热泵系统的运行效率。 由于区内水源热泵系统均采用封闭式循环“抽灌”系统,系统用水不消耗本区地下水资源量,不会造成区域地下水水位下降。因此在资源量上现有水源热泵系统用水对该项目用水的影响将很小。 5.4 开采后的地下水水位预测 该项目用水为循环用水,其抽灌水在300m×100m范围内完成。整个用水过程不消耗地下水资源,抽水井造成的地下水位降落通过回灌后得到回补,因此项目用水不会造成区域地下水位的下降。 5.5 地下水水质分析 根据中科院软件所第四系水井水质检验分析结果,工区水质完全符合国家《地下水质量标准》(GB/T14848-93)?类标准(图5-6)。 图5-6 中科院软件所第四系水井水质检验报告 由图可以看出工区水质情况非常理想,因此在凿井及系统运行过程中,更应该注意加大对本区地下水的保护力度,防止地下水污染。 另外本区水温常年稳定在15?左右,因此本区地下水作为水源热泵供暖系统的供水水源是完全可行的。 5.6 取水可靠性与可行性分析 工作区处于永定河冲洪积扇中游,第四系以砂砾石、卵砾石为主,富水性强,目前该区地下水位埋深24m,单井出水量120m3/h。项目高峰循环用水量夏季为450m3/h,冬季为204m3/h,,取当地第四系地下水作为供水水源是可靠的。 此外,项目区第四系地下水没有腐蚀作用,水温常年稳定在15?左右,基本恒温,作为浅层低温热能的能源用水,水质完全符合设备的要求。 综上所述,本区的水文地质条件可以满足水源热泵系统建设项目的供水水源要求。 6 取水的影响分析 6.1 对区域水资源的影响分析 由于水源热泵系统工程为“抽灌式”封闭循环取水系统,通过抽水井提取的地下水经过系统循环后从回灌井又注入到地下,整个过程不消耗地下水资源,因此不会对区域地下水资源造成影响。 6.2 对其它用户的影响 位于工区西北的中国地质大学探工楼也采用水源热泵系统,距离该项目2000m,也是采用“抽灌分离”循环用水,高峰需水量为234.4m3/h。因为项目用水为封闭循环用水,由抽水造成的水位降深通过回灌得到回补,不会造成区域地下水位下降,因此项目取水不会造成对其它用户的影响。 图6-1 项目周边用水户分布图 6.3 结论 该项目采用“抽灌”循环系统提取和利用地下水,抽灌水在300m×100m范围内完成,抽取的地下水最终又通过回灌井回灌到地下含水层中,整个过程不消耗地下水资源,因此不会对区域地下水资源及其它取水用户造成影响。 7 退水的影响分析 水源热泵中央空调系统建设项目采用“抽灌”分离方式,它是封闭式循环,自成体系。该装置能源主要是用电给提升器、压缩机、液体输送的泵提供动力。因此,本项目没有退水,是无污染的产品。除温度外,进出水水质基本没有变化。 根据多年监测试验资料,回灌水对地下水质量影响不大(见表7-1)。各项指标均未发生明显变化。 另据北京市水利科学研究所《水源热泵空调系统和地热应用对地下水环境影响调研》报告(2002年),水源热泵系统运行期间,区域地下水水质基本没有变化,地下水中大肠杆菌和细菌总数在减少。根据2002年底至2004年3月的温度监测资料,热泵系统在制冷供暖 交替中运行了15个月后,在距离回灌井130m处的观测井地下水的温度保持自然变化,回灌井的能量扩散尚未波及到观测井。 离子 2001年(灌前)mg/L 2004年(灌后)mg/L 离子 2001年(灌前)mg/L 2004年(灌后)mg/L K+ 15.7 12.3 HCO3- 480 476 Na2+ 82.9 84.2 CO32- 0.0 0.0 Ca2+ 114 113 CL- 72.9 74.4 Mg2+ 49.8 49.2 SO42- 93.4 94.4 NH4+ 0.02 0.02 NO3- 105 94.9 Fe2++Fe3+ 0.004 0.004 NO2 0.023 0.001 矿化度 1010 999 总碱度 393 390 总硬度 490 485 总酸度 21.0 15.0 表7-1 菊儿小区(鼓楼东大街)回灌前后水质对比表 为了准确了解回灌水温度的影响范围,我们引用《北京市怀柔区山水天地酒文化公园水源热泵中央空调系统工程项目水资源论证报告》中关于地下水温度场模拟的数据,该数据是利用模拟软件HST3D对水源热泵项目运行期间地下水温度场变化进行的模拟计算所得。模拟期300天,自夏季6月开始至来年3月,分为120日制冷期、60日非工作期和120日供暖期3个阶段。地下水初始温度为15?。抽水井单井取水量按照200m3/h,回灌井单井回灌量按照120m3/h。回灌水温差不大于7?。夏季制冷期末和冬季供暖期末地下水温度场等值线分别见图7-1和图7-2。 1、模拟结果: 1、夏季运行120天后,回灌井周边最高地下水温度为25?,项目周边200m范围外地下水温度保持在15?,说明项目温度场的影响范围在200m以内。由于项目需水量较大,区内第四系渗透性强,伴随系统的运行,回灌水温差将逐渐影响到抽水井。抽水井温度的升高,如果仍按照7?温差提取地下水能量,将造成回灌水温度升高。到夏季运行期末,回灌井温度升高达到25?。如果要严格控制回灌水的温度,只有通过减小抽水井的提取温差。 图7-1 夏季制冷期末地下水温度场等值线图 2、冬季运行120天后,回灌井周边最低地下水温度达到7?,项目周边200m范围外地下水温度保持在15?。地下水温度场从回灌井自西北向东南方向推进。这是因为夏季回灌在项目区内形成一个温度较高的热岛,冬季抽取热量回灌冷水,回灌井周围温度逐渐下降,同时地下水向东南渗流,从而推动冷水向下游推移,造成低温区向下游的推移。 图7-2 冬季供暖期末地下水温度场等值线图 2、结论 经过夏季制冷,冬季取暖,历时300天,地下温度场变化范围 在项目周边200m以内,200m以外温度场保持恒定,为15?。因此该项目取水温度影响半径只有200m。本项目高峰抽水及回灌量只有450m3/h,远小于模拟试验中的600 m3/h。因此其回灌水温度影响半径一定小于200 m。 回灌后,附近地下水位相应要抬高。为防止回灌水体对地下建筑物的影响,要求回灌井位离楼房基础距离要大于10米。 8 水资源保护措施 水资源保护的目的是实现城镇用水稳定安全的供水目标,因此,保护的目标包括水量保护和水质保护两方面。 水源热泵空调系统采用“抽灌”循环的封闭方式,整个系统不消耗地下水资源,因此本项目水资源保护重点应该为水质保护。针对本建设项目用水过程,为保护本区地下水资源,提出工程保护措施和非工程保护措施。 8.1 工程措施 1、在抽水井中安装变频装置,严格控制抽水井的出水量。 2、制定详细的水井运行管理程序,包括运行时数,单井开采量和回灌量统计、水井运行维护方法和计划等。 3、建议安装水表,严格记录抽、灌水量,确保回灌水达到100%回灌。 4、根据以往的水质监测资料,回灌井周围的温度场变化对水质没有明显的变化。但由于水质变化是慢长过程,因此,建议系统建成后仍需要建立长期的水质、水温监测。 8.2 非工程措施 1、洗井方法,应尽量采用拉活塞、空压机等物理方法,严禁用含有污染元素的化学洗井。 2、严格控制抽水井和回灌井的成井工艺,尤其控制止水层的位置和厚度。 3、对水源井要求井口要封闭,井周围禁止有污水管道和明渠通过以防地下水体污染。 4、严格控制回灌水的温度,夏季小于22?,冬季大于7?,避免大温差回灌对地下水水质造成影响。 5、地下水应在封闭系统中输送。 6、以水源井为中心设置保护区,保护区范围建议3m×3m,井口周围设置围档,严禁闲杂人员随意进入。 9 建设项目取水和退水影响补偿评价 水源热泵系统在运行过程中不消耗水资源,也没有改变地下水水质,因此,对区域其他用户的取水没有影响,不存在补偿问题。 10 建设项目水资源论证结论及建议 10.1 取用水的合理性 项目取水仅作为水源热泵系统提取地下能量的介质,用水过程为封闭循环用水,不消耗地下水资源。根据项目的冷热负荷和机组需水要求来确定项目需水量。 元亨苑住宅小区采用水源热泵系统为建筑提供冷热源,其占地面积51000 m2,需要采暖和制冷的建筑面积为40000m2,夏季最大冷 负荷4100kw,冬季最大热负荷3158kw。出入口温差为7?时,根据热泵系统机组需水要求,夏季高峰需水量为450m3/h,冬季高峰需水量为204m3/h;一般正常需水量,夏季为270m3/h,冬季为123m3/h。 为了确保水资源的合理开发和利用,我们对空调设计部门提出的高峰需水量进行了核算。经过计算,项目根据冷热负荷计算所得水源热泵系统的需水量是合理可信的。 10.2 取水水源的可靠性与可行性 元亨苑住宅小区位于永定河冲洪积扇的中部。据钻探资料,第四系厚度120m以上,地层岩性以砂砾石、卵砾石夹杂粘土层为主,富水性较好;底部为半胶结的砂砾石层,富水性较差。目前该区地下水位埋深24m,预计水位降深5m以内时,一般单井出水量可达120m3/h,地下水的水温、水质均符合水源热泵系统的要求,项目取用当地第四系孔隙水作为循环供水水源是可靠、可行的。 10.3 取用水对水资源状况和其他取用水户的影响 该水源系统项目采用“抽灌分离”技术,只利用地下水恒温的冷热量来实现制冷、制热的目标,不消耗水资源,不污染水环境。其取水和回灌方案将能保证将取出的地下水全部回灌,不消耗地下水资源,因此,该水源热泵系统取用水不会对周边水资源状况及用水户产生影响。 10.4 退水影响及水资源保护措施 项目退水除温度外,其它水质指标均未发生明显改变。温度的变化对地下水的影响是漫长过程,虽然温度模拟数据显示其影响半径 只有200m左右,但是其影响机理和程度还有待长期的监测研究。 水源保护方面首先应该严格控制成井工艺,系统运行期间加强抽灌水量的监测,保证抽取的水完全回灌到地下。同时应该加强回灌水温度的监测,严格控制回灌水温度,夏季回灌水温度不能超过22?,冬季回灌水温度不能低于7?。 10.5 取水方案 项目用水采用第四系竖井作为抽水井,用水泵提取第四系孔隙水作为项目供水水源。项目用水井设计井深95m,共需抽水井4眼,取水层段24-90m,降深5m以内时,单井设计出水量120m3/h。 10.6 退水方案 项目退水采用第四系竖井作为回灌井,回灌井结构与抽水井相同。综合项目区水文地质条件,参照项目周边已建水源热泵系统项目用水井方案,该项目计划施工5眼回灌井,预计回灌能力约90m3/h。 抽水井和回灌井相互间隔布置,布设在项目区建筑物周边30m以外,井间距大于50m。 综合分析,该项目共需水井9眼,采用4抽5灌的方案是合理的。 10.7 建议 1、为了防止单向堵塞,建议抽水井和回灌井定期交换使用,并对抽水井中的含砂量进行沉砂过滤处理后再回灌。 2、每个制冷和供暖期结