關于地下水源熱泵系統的水文地質勘察分析

【摘要】水是生命之源，江河是人類的母親，世界的萬事萬物都是由水孕育出來的。古埃及文明發源于尼羅河流域；古代印度文明發源于印度河與恒河流域；古代中國文明則起源于黃河及長江流域，古巴比倫文明發源于底格里斯河和幼發拉底河。也許正因如此，炎黃子孫親切的稱黃河為“母親河”。隨著生產力的發展和社會的進步，人們不像過去的那樣靠水吃水，而是建立自來水廠，把水送到家家戶戶。近年來，由于湖泊水的減少和污染，人們考慮用新的水源代替湖泊水作為人們的生活用水。由于地下水水質較好且處理工藝不復雜，所以人們把目光聚焦在地下水上面。但由于是起步較晚，所以地下水廠的水質如何得到保證是困擾人們的一個難題。本文通過對地下水源熱泵系統的功能分析，探討影響地下水的部分水質指標，從而進一步的分析水文地質的勘察工作，力求提高地下水的水質。

【關鍵詞】地下水源；熱泵系統；水文；地質勘查

毫無疑問，在工業革命以后，人們的生產力得到了很大的提高，工業文明取得舉世矚目的成就，現在人們所享受到的一切都與其有很大的聯系，人們的生活水平得到很大的提高。但工業文明帶來的弊端也顯而易見，全球變暖、生物多樣性減少、空氣污染等一系列的問題接踵而來。其中水污染和淡水面積減少也是值得人們重視的問題，人們在沒有食物的情況下，可以堅持將近一個星期，但是沒有水人們可能堅持不過三天，所以水對于人們來說是尤其重要的。提起水，就不得不說水資源的狀況。我國水資源總量非常大，但是人均水資源占有量并不樂觀，因此在日常生活中抽取地下水也是一個不錯的選擇。巖石孔隙、裂隙和溶洞之中的水都可以稱之為地下水，他們主要儲存在包氣帶以下地層空隙，有上層滯水、潛水和承壓水之分。而作為一種新型的一種可持續發展的綠色能源技術，地下水源熱泵系統有著高效率，低投資的特點，對地下水的影響較大。

一、地下水源熱泵系統概述

在大力發展經濟的情況下，環境與能源的問題也不斷的凸現出來，各國政府都認識到了環境的重要性，也在積極地采取措施來保護環境，節約能源，開發能源，從而達到可持續發展的目的。對于地下水源的勘查工作來說，高效、節能、環保的水源熱泵系統有著其他熱泵系統所不可比擬的優越性，在現實生活中應用的范圍越來越廣泛。

（一）地下水源熱泵系統的發展歷史

瑞士的Zoelly最先提出水源熱泵的概念，此后美國也開始加入研究水源熱泵，并成功地建成了一個水源熱泵系統，去得了比較好的成績，不斷地應用到商業范圍。一直到1985年，美國的水源熱泵就達到了14000多臺，隨著時間的推移更是不斷地增加，增長速度也在不斷的加快，為美國在地下水利用方面的工作做了巨大的貢獻。我國的水源熱泵系統的研究工作也是在二十世紀八十年代，其學習與引進工作是在1997年改革開放前夕開始的，隨后在需求的推動下，大規模的水源熱泵系統不斷開發，技術推廣工作也做得越來越好。

（二）地下水源熱泵系統的功能介紹

地下水源熱泵系統也以理解為較為常見的深井回灌式水源熱泵系統，它在投資的初期費用較為低廉，因而應用范圍比較廣泛。它的工作原理主要是利用建造的抽水井群來抽取地下水，以二次換熱或者是直接將其送往水源熱泵機組，在工作人員提取或者是釋放熱量之后，再由灌井群來將其灌回地下。深井水和地下的熱水都能成為熱泵良好的低拉熱源，因為地下水長期處于非常深的地下，在地層隔熱作用的影響下，地下水的溫度隨著季節的的變化非常小，甚至可以忽略不計，這樣就有利于熱泵的運行。但是，在利用地下水源熱泵開采地下水資源的時候，如果不能夠合理的利用水資源，就很可能會影響當地的地質、水文地質以及工程地質，加深地質與環境的矛盾，造成無法恢復的破壞。因此，在運行地下水源熱泵系統時一定要注意水文地質條件、地下水水文以及水質等指標，以期達到合理開發利用地下水的目標，做到可持續發展。

二、地下水水文地質勘查

由于工業、農業廢水、生活污水在未經處理就任意排放，通過滲井等滲透到地下；而超量開采地下水，井壁滲漏，導致不干凈的水回灌到地下，加劇了地下水的污染。在利用地下水源熱泵系統開采使用地下水時，部分重要的指標是不可忽視的，下面筆者將詳細的介紹。

（一）以水文地質條件為先決條件

作為水源熱泵的先決條件，水文地質條件也是一種客觀條件，它可以分為所用的含水層深度、地下水埋深、水力的坡度、地下水的流向以及含水層的深度等指標來進行度量。含水層的深度與地下系統的造價有關，他們是正相關，如果含水層的深度太深的話，地下系統的造價也就更大。一般而言，含水層的深度在150米以內是最合適的。其次，含水層的厚度與單井的出水量是密切相關的，這關乎到水源熱泵系統的開發成本與產出的比例。另外，含水層的砂層粒度會影響含水層的滲透系數，若含水層的粒度較大的話，可能會導致地下水回灌的情況出現。綜上各種條件的影響，在進行地下水源熱泵系統的水文地質勘查時，一般要選擇地下水含水層是礫砂或者是粗砂的地域，地下水的坡度對水源熱泵的一些不太明顯，這個可以不用考慮，還應該合理的布置井位以及井間距。

（二）關注地下水水溫

地下水的水溫與地下水的流量密切相關，探測好地下水的水溫也有利于系統的優化，因此在水溫地質勘查中一定要事先調查地下水的溫度，從而得出工程現場的地下水溫。地下水的水溫是隨著地理環境、地質條件和地下深度的變化而變化的，比如在底下6.1至45.7米之間是恒溫帶，水溫的范圍一般在十到二十二攝氏度之間。地下水源熱泵的進水溫度是跟深井水的平均水溫有關的，而深井水的平均水溫要比當地的氣溫高兩攝氏度左右，我國的東北地區深井水溫一般為4攝氏度，而南部地區的深井水溫則可以達到十二到十四攝氏度。因此，在進行水源熱泵水文地質勘察時，一定要根據當地的地理環境，配備與地下水溫相適應的熱泵系統。

三、結語

地下水的開發是不同于地表水的，地下水廠的建設也是不同于自來水廠的。具體問題具體分析，了解我國地下水開采存在的問題，才能更好的進行地下水的開采，進行安全供水。隨著經濟社會的發展，人們對于地下水開采的技術的不斷提高，人們對于地下水的利用程度也不斷的加深。由于不合理的開發，引起了一系列的生態環境問題。但是，地下水的開發有利于緩解湖泊水的供水壓力，也緩解了人們用水緊張的狀況，但想得到安全而又充足的水源，必須合理的開發。地下水廠對于安全供水的水質的監督和管理也需要研究人員和管理人員不斷的研究和創造，這并不是一個一蹴而就的問題，需要時間的累計和實踐的檢驗。水能載舟亦能覆舟，大自然能夠給與我們資源，也能奪取我們的成就。沒有水資源的社會就像空中樓閣般不穩定，合理的利用地下水源熱泵系統來進行水文地質勘查工作，進一步做好水質的檢驗，真正做到地下水開發的合理、做到地下水無污染，讓人們能夠放心的飲水。

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