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1、中国福利彩票管理发行中心黄山区培训基地抽水试验初步成果及地源热泵工程建议安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院二九年六月工程名称：中国福利彩票管理发行中心黄山区培训基地抽水试验初步成果及地源热泵工程建议提交单位：安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院总 经 理：王 松 根总工程师：王 晓 明项目经理：王 廷 睿报告编写：崔 伟审 核：王 晓 明提交日期：2009年6月2日中国福利彩票管理发行中心黄山区培训基地抽水试验初步成果及地源热泵工程建议目 录一、任务由来1二、自然地理及水文地质背景1（一）地理位置1（二）气象、水文1（三）地形、地貌2（四）区域水文地质条件2三、浦溪流量的测定3四、生活用水井概况
2、3（一）地层结构3（二）富水性特征4（三）成井结构4五、水文地质试验4六、水文地质计算6七、地源热泵建议7（一）地下水地源热泵系统7（二）地埋管地源热泵系统8（三）地表水地源热泵系统8八、结论与建议9（一）结论9（二）建议9安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院 10一、任务由来中国福利彩票管理发行中心黄山区培训基地，位于黄山市黄山区耿城镇辅村，紧邻甘芙公路。总建筑面积为6902.97m2，建（构）筑物占地面积为3884.23m2。工程征地面积51507m2此面积是否准确？（约77.26亩），拟采用地下水地源热泵空调系统，其需水量为100m3/h。水量要求？安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院受中国
3、福利彩票管理发行中心委托，进行该场地地下水地源热泵系统水文地质勘查工作。根据建设场地的物探勘查成果：区内第四系粘土混砾石层厚度薄，富水性一般；隐伏基岩为花岗闪长岩，岩石较为完整，断层、裂隙不发育，富水性极贫乏。区内可供换热系统利用的地下水资源较为贫乏，不能满足地下水地源热泵系统对地下水资源量的要求。原场地内存在一口生活用水井，应建设方要求对其进行抽水试验，取得相关水文地质参数，并对流经建设场地的浦溪的流量进行了实测，之后对建设工程使用地源热泵系统的可行性及利用方式提出建议。二、自然地理及水文地质背景（一）地理位置建设工程位于黄山市黄山区耿城镇辅村，紧邻甘芙公路，交通便利，利于施工人员、设备的进
4、出。（二）气象、水文黄山市地处亚热带湿润季风气候区，夏热冬暖，湿润多雨。根据黄山市太平站（19502007年）统计资料，勘查区多年平均气温16.26，极端最高气温39.7，极端最低气温-10.5，多年平均降雨量1766mm，多年平均蒸发量1270.49mm，相对湿度79.26%。区域水系属新安江水系。浦溪从建设场地内穿过，其具山区河流的特点，水位水量受降水量控制，据访问季节性变化明显但常年不干，抽水试验期间采用三角堰测得溪水流量约280m3/h。本次进行抽水试验的生活用水井紧邻浦溪东侧。（三）地形、地貌建设工程位于黄山北麓，地貌类型为低山区的山间谷地地貌类型区，地形总趋势是南高北低。（四）区域
5、水文地质条件1、含水岩组的划分及富水性根据地质时代、成因类型和水动力条件的差异，将区域地下水划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。松散岩类孔隙水为全新世（Q4w）冲洪积物，整个区域均有分布，厚度约为5m。含水层岩性上部以粘性土夹砾石为主，下部为砂砾层，砂砾层层厚2.75.2m，水量贫乏，单井涌水量1050m3/d，水质类型为中性HCO3Ca型，矿化度小于0.2g/l。基岩裂隙水基岩裂隙水按裂隙性质分为构造裂隙水、风化带网状裂隙水。a、构造裂隙水赋存于岩浆岩构造裂隙中，裂隙以东西向张裂隙较为发育，地下水赋存条件一般，泉流量0.11.0L/s，水质类型为中性HCO3CaMg型，矿化度小于0.1g/l。
6、b、风化带网状裂隙水赋存于岩浆岩风化带网状裂隙中，岩体构造裂隙发育易受风化剥蚀；根据区域地质资料该区强风化带厚度为2.0m，中-弱风化带厚度可达10.0m；风化表面裂隙率2.016.0%，泉流量0.11.0L/1s，水质类型为中性HCO3NaCa型，矿化度小于0.1g/l。2、地下水的补给、径流、排泄条件松散岩类孔隙水的水位动态变化主要受大气降水、地面蒸发的影响，主要补给来源为大气降水和侧向径流，排泄以地面蒸发、侧向径流、向地表水排泄和补给基岩裂隙水为主，径流方向受地形控制主要由南向北；基岩裂隙水主要补给来源为侧向径流和丄覆孔隙水补给，排泄以侧向径流为主，径流方向受地形控制主要由南向北。三、浦
7、溪流量的测定本次对浦溪流量采用三角堰进行测定，三角堰垂直于河流纵断面埋置，具体的流量计算公式为: Q=Ch 2.5其中：Q流量（l/s）；h过堰水位（cm）；C堰随h而变化的系数。由于溪流被截断，流速较快，堰板埋设较难达到稳定，实测并估计过堰水位为31.7cm，查流量查算表的C=0.0137，据此，计算流量Q=77.5 l/s，约为280m3/h。浦溪为山区河流，其流量的季节性变化较大，本次测得的流量仅为测量期间的流量，欲了解年内流量变化情况，尚需进行长期测量工作。四、生活用水井概况（一）地层结构1、砾石层（Q4w）由砾石组成，含少量粘性土，较紧密，砾石成份以侵入岩为主，大小混杂，分选性差，砾
8、径一般为510cm，大者多为2030cm，为次棱角、次圆状，厚度4.5m，该层为抽水井主要含水层。2、花岗闪长岩层（51）岩体主要为花岗闪长岩，岩石抗压强度4101060MPa，坚固系数为510，为坚硬较坚硬的块状侵入岩岩组，揭露厚度为6.2m。 （二）富水性特征该井的含水层为第四系砾石层，其赋存类型为第四系松散岩类孔隙潜水，厚度为4.5m，富水性一般，砾石成份以侵入岩为主，大小混杂，分选性差，砾径一般为510cm，大者多为2030cm，为次棱角、次圆状，渗透系数大，渗透性较好。（三）成井结构该生活用水井为人工围圈井，井深10.7m，井径1300mm，全断面进水。五、水文地质试验本次对生活用水
9、井采用水泵抽水，水泵口径为50mm，采用水表计量，共进行两个落程的抽水试验，抽水试验连续时间分别为3小时、8小时30分。具体试验步骤如下：（1）测定生活用水井静止水位和水温，测得水位埋深为3.5m、水温为16.8。（2）完成安装抽水泵后，开泵抽水，抽水量为5m3/h，按1、3、5、10、20、30、60、90分钟、其后为每30分钟观测一次水位埋深，并记录水位埋深、水表读数，具体的数据见表。 （3）在水位能够稳定1小时后（水位的波动范围在0.05m之内，而且没有出现明显的上升或下降趋势），后更换水泵，增大抽水量到25m3/h ，每30分钟观测一次水位埋深，并记录水位埋深、水表读数（具体的数据见表
10、），当水位持续稳定1小时，停止抽水。抽水试验主要数据统计表表工作项目技术条件计量单位总工作量一、区域地质调查1：10000km28一、专项水工环地质调查1.430555556km22三、专项地质灾害测绘0.736111111111111km22四、物探个150五、GPS定点误差10m以内100六、制图1、地理底图1:10000幅22、地质图数字化1：10000幅43、地质剖面图测绘0.388888889km9七、综合研究及报告编写八、报告印刷份35九、报告评审合计图1 民井抽水Q、St曲线图（5）由图可知，本次抽水试验不同降深及数据如表2所列： 单井抽水试验数据表 表2大降深（S2）降深（m）
11、0.75涌水量（m3/h）25小降深（S1）降深（m）0.18涌水量（m3/h）3.8六、水文地质计算根据降深和涌水量绘制单井Q=f（S）曲线图（见图2）。图2 单井Q=f（S）曲线图依据曲线拟合误差，判定涌水量方程为抛物线方程。按有关规范，单井抽水最大涌水量取S=0.5H（4.5m），根据抛物线方程对应的推算公式计算单井最大涌水量。计算公式如下：S=bQ2+aQa=（S1Q22-S2Q12）Q1Q2（Q2-Q1）b=（S1Q2-S2Q1）Q1Q2（Q1-Q2）式中:Q推算最大涌水量 S推算最大降深 S1第一次抽水降深 S2第二次抽水降深 Q1第一次抽水涌水量 Q2第二次抽水涌水量经计算，推算
12、的单井最大涌水量分别为：20m3/h和47m3/h。根据水文地质条件及地区经验，单井推算最大涌水量建议取33.5m3/h。本次试验的生活用水井位于山前斜地，由上式可知，水层厚度仅为1m，该含水层的赋存水量较小，计算的涌水量明显是偏大的，单井涌水量不可能达到33.5m3/h，且砾石层渗透系数大，渗透性较好，而生活用水井东侧紧邻浦溪，其流量为280m3/h，因此，确定该生活用水井的水量反映的大部分是浦溪的补给量。七、地源热泵建议地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可
13、制冷的新型节能中央空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水地源热泵系统。（一）地下水地源热泵系统地下水地源热泵系统主要是利用地下水作为冬季热源和夏季冷源，因此其主要受建设场地内水文地质条件的影响。该工程位于山前斜地，其地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。1、基岩裂隙水由较坚硬坚硬的花岗闪长岩组成，根据物探报告，该处岩石较为新鲜，断层、裂隙不发育，判定为隔水层，富水性极贫乏，单井涌水量较小，满足不了地下水地源热泵系统的需水量，不能成为地源热泵的供水源。2、第四系松散岩类孔隙水，由第四系砾石层组成，厚度为4.5m，富水性一
14、般，根据本次对该地生活用水井进行抽水试验得知，虽计算单井涌水量能够达到33.5m3/h，但由于其水量并不是含水层中的地下水，而是由于和横贯建设场地的浦溪贯通，其水主要来自浦溪中的地表水，因此，其水量、水温等要素受浦溪影响较大，不能作为地源热泵的供水源。综上所述，区内受水文地质条件的限制，建设工程不能够采取地下水地源热泵系统。（二）地埋管地源热泵系统地埋管地源热泵系统主要是利用土壤或者基岩作为冬季热源和夏季冷源。根据物探报告，工程建设场地第四系松散层厚度较薄，仅为4.04.5m，下伏基岩为较坚硬坚硬的花岗闪长岩，因此，若使用地埋管地源热泵系统，第四系松散层厚度满足不了换热需求，必须利用花岗闪长岩
15、作为换热地层。由于花岗闪长岩较为坚硬，钻探成本较高、投入过大，从经济效益角度考虑，不适合作为地源热泵系统的选择。（三）地表水地源热泵系统地表水地源热泵系统主要是利用地表水作为冬季热源和夏季冷源。浦溪从工程建设场地中部穿过，抽水试验期间测得其流量达到280m3/h，可以作为地源热泵系统的一种选择。浦溪为雨源型山区河流，其流域面积较小，水量、水位、水温受季节气候影响较大，不稳定，可利用的热能（温差）较小。如果在建设场地内修建蓄水的渠道和水池，把热交换器置于处于流动状态的溪水中，可以实现换热的目的，但其能否为地源热泵系统有效、稳定、持续地提供热源和冷源，建议建设单位请设计单位还需对浦溪进行进一步调查
16、和测量，在确定其各个季节的流量、水温及热储量之后，对地源热泵系统实施的可行性及经济性进行进一步评估。八、结论与建议（一）结论1、通过对建设场地内生活用水井进行抽水试验，计算出单井涌水量为33.5m3/h。根据对场地水文地质、抽水试验数据的分析，认为生活用水井和场地内的浦溪贯通，其中大部分水量应来自溪流的补给，资源量的保证程度较低。2、采用三角堰对浦溪流量进行实测，测量期间其流量为280m3/h，但作为山区河流其流量的季节性变化较大。3、根据物探报告，结合抽水试验成果，认为该建设工程使用地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统均不可行。4、根据建设工程的特点、场区地表水条件，初步认为该建设工程可以使用地表水地源热泵系统。（二）建议建议对浦溪进行进一步调查和测量，在确定其各个季节的流量和水温之后，对地源热泵系统实施的可行性及经济性进行进一步评估。