水源热泵项目取用地下水水资源论证技术要点分析_江剑
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4.取退水水源论证
取水、退水水源论证是水源热泵 项目水资源论证的核心，也就是论证 取水水量、水质、取退水工程能否满 足水源热泵项目运行时的需水、退水 要求。 需要指出的是，根据水源热泵 项目地下水水源论证工作等级，除 《导则》中规定的调查区域地质背景、 含水层特征、地下水的补径排以及地 下水动态变化等条件外，最重要的是 调查项目所在地区含水层的出水能 力和回灌能力，它不仅是评价水源热 泵项目建设适宜性的依据， 也是其地 下水循环系统设计的依据。 对于工作 等级为三级的论证或论证区研究程度 较高的水源热泵项目， 可根据周边地 区水文地质试验数据或条件相似的同 类项目对比，确定含水层的抽灌能力； 而对于工作等级为二级或以上且论证 区研究程度较低的项目， 须首先开展 水文地质勘查工作， 至少施工 2 眼勘 探井，开展抽水和回灌试验，确定含水 层出水能力、 回灌能力及水文地质参 数等，编写场区水文地质勘查报告。
三、结 语
2002 年 我 国 正 式 建 立 和 施 行 水 资源论证制度，2005 年水利部发布了
《建 设 项 目 水 资 源 论 证 导 则 》，为 建 设
旋液除砂器
热泵机组
回水井
取水井
风机盘管
图 1 地下水源热泵系统原理图
分析如下：
1.工作等级及论证范围
《导则》要求水资源论证工作等级 由分类等级的最高级别确定， 分类等 级由地表取水、地下取水、取水和退水 影响分类指标的最高级别确定。 其中 地下取水方面主要从取用水量及地质 条件、开发利用程度考虑；取水和退水 影响主要从水资源利用、生态、水域管 理要求及退水类型、 退水量等考虑。 《导则》中工作等级的划分标准不适用 于水源热泵项目的论证， 此类项目应 从循环水量、 水文地质条件及回灌影 响等方面来确定工作等级， 推荐水源 热泵项目水资源论证分级表见表 1。
分 分类指标
类
循 环 水 量 (m3/h)
取
水
水文地质条件
影 响
饮用水水源保护区
空调面积
地层回灌能力 取 退 水 引起地质环境问题 影 响
水资源利用
等级
一
二
三
≥1 000 复杂
300～1 000 中等
≤300 简单
水源地防护区（二级保护区）
≥10.0 万 m2
3.0 万～10.0 万 m2
回灌能力差，低于出水量的 30% 回灌能力一般，为出水量的 30%~50%
水资源论证特刊
CHINA WATER RESOURCES 2013.3
水源热泵项目取用地下水 水资源论证技术要点分析
江 剑，董殿伟 （北 京 市 地 质 工 程 勘 察 院 ，100048，北 京 ）
摘 要：水源热泵取用地下水的过程中遇到较多问题，比如回灌井的堵塞、回灌水质受到污染等，给地下水保护
带来许多不容忽视的潜在问题,加强对水源热泵系统取用地下水的管理十分迫切。 水资源论证是水源热泵项目审
Dianwei
Abstract：Potential troubles are often occurred in the process of groundwater withdrawal with heat pump, such as
blocking of recharge well, water quality pollution and so on. Effective governance of groundwater withdrawal with heat
pump becomes a necessity. The approval of this kind of project relies on water resources evaluation. Therefore,
technical contents of water resources evaluation of heat pump project are examined, taking full consideration of the
批的唯一环节。 结合现行《建设项目水资源论证导则》，针对水源热泵项目取用地下水特点，分析了此类项目水资
源论证的技术要点。
关键词：地下水；水源热泵；水资源论证；技术要点
Technical contents of groundwater resources evaluation in water source heat pump project//Jiang Jian, Dong
②水源井结构： 水源井结构应根 据当地的水文地质条件和取水特点确 定，设计合理的井深、井径、井管等。
③水源井布置：水源井布置包括 水源井之间的距离及其与周围建筑 物之间的距离等。 在有些地区水务主 管部门对水源热泵水源井的布设有 规定，依照相关规定执行。
5.取水和退水影响论证
水源热泵项目运行时必然会导 致地下水原始流场、 温度场的改变， 也势必会对地质环境带来一定影响。 但从水源热泵项目运行情况来看，只 要地质、水文地质条件适宜，且设计、 施工合理的水源热泵项目并未监测 到对环境造成较大的负面影响，在论 证级别较高（一、二级论证）的报告 中，仍建议根据数值法模拟地下水流 场和温度场，评价因为水源热泵运行 而导致的局部水位、温度升降幅度和 对其他用水户的影响。
非水源防护区 ≤3.0 万 m2
回灌能力较好，高于出水量的 50%
不可避免地产生不均匀沉降、 地面塌陷等问题
可能产生不均匀沉降、地面塌陷等 问题，可采取相应措施避免
不会产生不均匀沉降、地面塌陷 等问题
对第三者用水产生明显影响
对第三者用水影响轻微
注：水文地质条件复杂程度根据《供水水文地质勘察规范》确定。 蒸发器 压缩机 冷凝器
中 图 分 类 号 ：TV213.4
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1000-1123 （2013 ）03-0050-03
地下水资源是我国水资源的重要 组成部分，尤其是在我国北方地表水匮 乏地区，地下水往往是当地唯一的供水 水源。 近年逐步兴起的水源热泵项目就 是利用地下水作为介质提取水中的冷、 热能量，以实现制冷、供暖的目的。 由于 水源热泵具有环保、 节能等诸多优点， 符合我国目前环保节能的需求，在国家 及地方政府相关政策的支持下，已经得 到了快速的推广和应用。 据不完全统 计，截至 2010 年 12 月，全国水源热泵 项目4 500 多个， 供热制冷总建筑面积 达 8 600 万 m2 左右，占各类热泵项目 供热制冷面积的 40%左 右 ，地 下 水 年 循 环 使 用 量 约 18.0 亿 m3。 预 计 到 2020 年，全国的水源热泵使用规模将 比目前增长 5～8 倍 ，发 展 规 模 及 地下
2.项目所在区域水资源状况及 开发利用分析
《导则》 中要求简述区域内水资 源量及其时空分布特点、 质量状况， 简要介绍区域内自然地理、 社会经 济、气候特征、水系、水文及水文地质 条件等；进行供需平衡分析、现状开 发利用程度分析和开发利用潜力分
析，评价区域用水水平，有针对性地 提出现状水资源开发利用中存在的 主要问题。
需要指出的是部分水源热泵项 目由于抽取、回灌地下水引起了地面 沉降、地面塌陷等问题，对地质环境 带来了影响，也对周围建筑物的安全 造成了威胁，其问题实质是水井施工 质量问题，也就是井水含砂量大于国 家规范，但在部分第四系深层承压水 分布区， 出现由于未做到同层回灌， 导致水质交叉污染和地面沉降等问 题应引起重视。 建议在第四系承压水 分布区应严格控制水源热泵项目，基 岩水源热泵项目应根据当地水资源 状况及水功能区划分来决定是否允 许上水源热泵项目。
水源热泵项目论证时除 《导则》 要求的内容外，水源热泵项目取水合 理性论证还应结合能源或热泵方面 的规划进行分析，并分析与国家或地 方出台的水资源管理或水源热泵项 目管理政策文件的相符性。 用水合理 性应根据冷热负荷计算合理的地下 水循环使用量，需要指出的是，冷热 负荷应由有资质的暖通空调设计单 位计算得出，然后由论证单位根据项 目使用情况及国家相关设计标准进 行校核；为保护地下水环境，循环水
Байду номын сангаас
水循环使用量越来越大。
一、水源热泵系统原理
水源热泵系统是一种利用地下 水温度相对恒定的特点，采用热泵原 理，通过输入少量的高位电能，实现 建筑物供热、制冷的高效、环保、节能 的空调系统。
水源热泵系统由水源热泵机组、 地下水热量交换系统及建筑物末端 空调系统组成（见图 1），其中水源热 泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机和 膨胀节流装置组成。
51 水
水资源论证特刊
CHINA WATER RESOURCES 2013.3
可提取的温差应根据当地水务、环保 主管部门发布的控制性数据为准，若 无相关控制性数据，建议原则上提取 温差控制在 7℃以内， 最大不能 超 过 10℃； 循环用水量应根据建筑物不同 使用功能单独计算日高峰用水量、年 用水量，如同样面积、地点的学校与 办公楼年循环用水量就相差较大；节 水措施应明确要求建筑物应是节能 建筑，如果不是节能建筑，建筑物外 墙应采取一定的保温措施，同时系统 应采用变频控制，以最大限度减少地 下水循环用水量。
水源热泵项目论证时除 《导则》 要求的内容外（部分内容可以适当简 化，如供需平衡分析、现状开发利用程 度分析和开发利用潜力分析），还应论 述区域内水源热泵项目发展现状及存 在问题， 重点分析拟建项目周围同类 项目的建设情况和运行状况， 为拟建 的水源热泵项目论证提供参考。
3.取用水合理性分析
《导则》中要求，取水合理性应从 与国家产业政策的符合性进行分析； 从符合有关水资源规划、配置和管理 要求， 遵守经批准的水量分配方案 等，符合地下水超采区和水功能区的 管理规定等方面进行分析；用水合理 性分析是根据业主提供的取水方案 和用水工艺，阐述和分析建设项目取 水、用水、耗水和退水情况。
features of the project and Guidelines for Water Resources Evaluation of Construction Project.
Key words: groundwater; water source heat pump; water resources evaluation; technical contents
《导则》 中建设项目论证范围应 包括项目建成区和规划区，一般以覆
盖较为完整的或独立的水文地质单 元，或不小于地下水水位降落漏斗及 其影响的范围为地下取水水源论证 范围。 由于水源热泵项目的抽灌特 点，其影响范围相对较小，应结合水 文地质条件、循环用水量、供暖季（制 冷季）贮存的热（冷）量及对附近已建 水源热泵、已有取水井的影响大小等 因素来确定合理的论证范围。
水源热泵项目通过取水井抽取 地下水，采用热交换方式将热（冷）量 传递到地下水中后，再通过回水井把 地下水回灌入地下含水层中，原则上
只是利用地下水作为能量转移的介 质，不消耗水资源量。
目前， 水源热泵项目水资源论证 报告编制依据《建设项目水资源论证导 则》（以下简称《导则》），尚无专门的、针 对水源热泵项目取用水这一特殊行业 的技术要求或导则，但水源热泵项目独 有的取用水特点又要求在报告编制时 论证重点与普通取水项目不尽相同，如 论证工作等级、范围、合理的取用水量、 取退水的可靠性和可行性等章节。
水文地质勘查、抽水试验等工作 的具体要求及其他参数计算参照《供 水 水 文地 质 勘 察 规 范 》（GB 50027）和 《供水水文地质手册》中的相关要求。
取退水井工程的布设内容包括 水源井的数量、结构、分布以及与周 围建筑物的距离等。
①水源井数量：包括抽水井的数
量和回灌井的数量。 抽水井的数量主 要由抽水试验确定的含水层出水能 力和水源热泵系统高峰循环用水量 确定；回灌井的数量主要由回灌试验 确定的含水层回灌能力和水源热泵 系统高峰循环用水量确定。
二、水源热泵项目水资源 论证技术要点分析
水源热泵项目水资源论证的技 术 要 点 分 析 首 先 要 结 合 《导 则 》，同 时 充分考虑水源热泵项目取退水特点，
收 稿 日 期 ：2013-01-14 作者简介：江剑，高级工程师。
水 50
水资源论证特刊
2013.3 中国水利
表 1 水源热泵项目水资源论证分级指标
取水、退水水源论证是水源热泵 项目水资源论证的核心，也就是论证 取水水量、水质、取退水工程能否满 足水源热泵项目运行时的需水、退水 要求。 需要指出的是，根据水源热泵 项目地下水水源论证工作等级，除 《导则》中规定的调查区域地质背景、 含水层特征、地下水的补径排以及地 下水动态变化等条件外，最重要的是 调查项目所在地区含水层的出水能 力和回灌能力，它不仅是评价水源热 泵项目建设适宜性的依据， 也是其地 下水循环系统设计的依据。 对于工作 等级为三级的论证或论证区研究程度 较高的水源热泵项目， 可根据周边地 区水文地质试验数据或条件相似的同 类项目对比，确定含水层的抽灌能力； 而对于工作等级为二级或以上且论证 区研究程度较低的项目， 须首先开展 水文地质勘查工作， 至少施工 2 眼勘 探井，开展抽水和回灌试验，确定含水 层出水能力、 回灌能力及水文地质参 数等，编写场区水文地质勘查报告。
三、结 语
2002 年 我 国 正 式 建 立 和 施 行 水 资源论证制度，2005 年水利部发布了
《建 设 项 目 水 资 源 论 证 导 则 》，为 建 设
旋液除砂器
热泵机组
回水井
取水井
风机盘管
图 1 地下水源热泵系统原理图
分析如下：
1.工作等级及论证范围
《导则》要求水资源论证工作等级 由分类等级的最高级别确定， 分类等 级由地表取水、地下取水、取水和退水 影响分类指标的最高级别确定。 其中 地下取水方面主要从取用水量及地质 条件、开发利用程度考虑；取水和退水 影响主要从水资源利用、生态、水域管 理要求及退水类型、 退水量等考虑。 《导则》中工作等级的划分标准不适用 于水源热泵项目的论证， 此类项目应 从循环水量、 水文地质条件及回灌影 响等方面来确定工作等级， 推荐水源 热泵项目水资源论证分级表见表 1。
分 分类指标
类
循 环 水 量 (m3/h)
取
水
水文地质条件
影 响
饮用水水源保护区
空调面积
地层回灌能力 取 退 水 引起地质环境问题 影 响
水资源利用
等级
一
二
三
≥1 000 复杂
300～1 000 中等
≤300 简单
水源地防护区（二级保护区）
≥10.0 万 m2
3.0 万～10.0 万 m2
回灌能力差，低于出水量的 30% 回灌能力一般，为出水量的 30%~50%
水资源论证特刊
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水源热泵项目取用地下水 水资源论证技术要点分析
江 剑，董殿伟 （北 京 市 地 质 工 程 勘 察 院 ，100048，北 京 ）
摘 要：水源热泵取用地下水的过程中遇到较多问题，比如回灌井的堵塞、回灌水质受到污染等，给地下水保护
带来许多不容忽视的潜在问题,加强对水源热泵系统取用地下水的管理十分迫切。 水资源论证是水源热泵项目审
Dianwei
Abstract：Potential troubles are often occurred in the process of groundwater withdrawal with heat pump, such as
blocking of recharge well, water quality pollution and so on. Effective governance of groundwater withdrawal with heat
pump becomes a necessity. The approval of this kind of project relies on water resources evaluation. Therefore,
technical contents of water resources evaluation of heat pump project are examined, taking full consideration of the
批的唯一环节。 结合现行《建设项目水资源论证导则》，针对水源热泵项目取用地下水特点，分析了此类项目水资
源论证的技术要点。
关键词：地下水；水源热泵；水资源论证；技术要点
Technical contents of groundwater resources evaluation in water source heat pump project//Jiang Jian, Dong
②水源井结构： 水源井结构应根 据当地的水文地质条件和取水特点确 定，设计合理的井深、井径、井管等。
③水源井布置：水源井布置包括 水源井之间的距离及其与周围建筑 物之间的距离等。 在有些地区水务主 管部门对水源热泵水源井的布设有 规定，依照相关规定执行。
5.取水和退水影响论证
水源热泵项目运行时必然会导 致地下水原始流场、 温度场的改变， 也势必会对地质环境带来一定影响。 但从水源热泵项目运行情况来看，只 要地质、水文地质条件适宜，且设计、 施工合理的水源热泵项目并未监测 到对环境造成较大的负面影响，在论 证级别较高（一、二级论证）的报告 中，仍建议根据数值法模拟地下水流 场和温度场，评价因为水源热泵运行 而导致的局部水位、温度升降幅度和 对其他用水户的影响。
非水源防护区 ≤3.0 万 m2
回灌能力较好，高于出水量的 50%
不可避免地产生不均匀沉降、 地面塌陷等问题
可能产生不均匀沉降、地面塌陷等 问题，可采取相应措施避免
不会产生不均匀沉降、地面塌陷 等问题
对第三者用水产生明显影响
对第三者用水影响轻微
注：水文地质条件复杂程度根据《供水水文地质勘察规范》确定。 蒸发器 压缩机 冷凝器
中 图 分 类 号 ：TV213.4
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1000-1123 （2013 ）03-0050-03
地下水资源是我国水资源的重要 组成部分，尤其是在我国北方地表水匮 乏地区，地下水往往是当地唯一的供水 水源。 近年逐步兴起的水源热泵项目就 是利用地下水作为介质提取水中的冷、 热能量，以实现制冷、供暖的目的。 由于 水源热泵具有环保、 节能等诸多优点， 符合我国目前环保节能的需求，在国家 及地方政府相关政策的支持下，已经得 到了快速的推广和应用。 据不完全统 计，截至 2010 年 12 月，全国水源热泵 项目4 500 多个， 供热制冷总建筑面积 达 8 600 万 m2 左右，占各类热泵项目 供热制冷面积的 40%左 右 ，地 下 水 年 循 环 使 用 量 约 18.0 亿 m3。 预 计 到 2020 年，全国的水源热泵使用规模将 比目前增长 5～8 倍 ，发 展 规 模 及 地下
2.项目所在区域水资源状况及 开发利用分析
《导则》 中要求简述区域内水资 源量及其时空分布特点、 质量状况， 简要介绍区域内自然地理、 社会经 济、气候特征、水系、水文及水文地质 条件等；进行供需平衡分析、现状开 发利用程度分析和开发利用潜力分
析，评价区域用水水平，有针对性地 提出现状水资源开发利用中存在的 主要问题。
需要指出的是部分水源热泵项 目由于抽取、回灌地下水引起了地面 沉降、地面塌陷等问题，对地质环境 带来了影响，也对周围建筑物的安全 造成了威胁，其问题实质是水井施工 质量问题，也就是井水含砂量大于国 家规范，但在部分第四系深层承压水 分布区， 出现由于未做到同层回灌， 导致水质交叉污染和地面沉降等问 题应引起重视。 建议在第四系承压水 分布区应严格控制水源热泵项目，基 岩水源热泵项目应根据当地水资源 状况及水功能区划分来决定是否允 许上水源热泵项目。
水源热泵项目论证时除 《导则》 要求的内容外，水源热泵项目取水合 理性论证还应结合能源或热泵方面 的规划进行分析，并分析与国家或地 方出台的水资源管理或水源热泵项 目管理政策文件的相符性。 用水合理 性应根据冷热负荷计算合理的地下 水循环使用量，需要指出的是，冷热 负荷应由有资质的暖通空调设计单 位计算得出，然后由论证单位根据项 目使用情况及国家相关设计标准进 行校核；为保护地下水环境，循环水
Байду номын сангаас
水循环使用量越来越大。
一、水源热泵系统原理
水源热泵系统是一种利用地下 水温度相对恒定的特点，采用热泵原 理，通过输入少量的高位电能，实现 建筑物供热、制冷的高效、环保、节能 的空调系统。
水源热泵系统由水源热泵机组、 地下水热量交换系统及建筑物末端 空调系统组成（见图 1），其中水源热 泵机组由蒸发器、冷凝器、压缩机和 膨胀节流装置组成。
51 水
水资源论证特刊
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可提取的温差应根据当地水务、环保 主管部门发布的控制性数据为准，若 无相关控制性数据，建议原则上提取 温差控制在 7℃以内， 最大不能 超 过 10℃； 循环用水量应根据建筑物不同 使用功能单独计算日高峰用水量、年 用水量，如同样面积、地点的学校与 办公楼年循环用水量就相差较大；节 水措施应明确要求建筑物应是节能 建筑，如果不是节能建筑，建筑物外 墙应采取一定的保温措施，同时系统 应采用变频控制，以最大限度减少地 下水循环用水量。
水源热泵项目论证时除 《导则》 要求的内容外（部分内容可以适当简 化，如供需平衡分析、现状开发利用程 度分析和开发利用潜力分析），还应论 述区域内水源热泵项目发展现状及存 在问题， 重点分析拟建项目周围同类 项目的建设情况和运行状况， 为拟建 的水源热泵项目论证提供参考。
3.取用水合理性分析
《导则》中要求，取水合理性应从 与国家产业政策的符合性进行分析； 从符合有关水资源规划、配置和管理 要求， 遵守经批准的水量分配方案 等，符合地下水超采区和水功能区的 管理规定等方面进行分析；用水合理 性分析是根据业主提供的取水方案 和用水工艺，阐述和分析建设项目取 水、用水、耗水和退水情况。
features of the project and Guidelines for Water Resources Evaluation of Construction Project.
Key words: groundwater; water source heat pump; water resources evaluation; technical contents
《导则》 中建设项目论证范围应 包括项目建成区和规划区，一般以覆
盖较为完整的或独立的水文地质单 元，或不小于地下水水位降落漏斗及 其影响的范围为地下取水水源论证 范围。 由于水源热泵项目的抽灌特 点，其影响范围相对较小，应结合水 文地质条件、循环用水量、供暖季（制 冷季）贮存的热（冷）量及对附近已建 水源热泵、已有取水井的影响大小等 因素来确定合理的论证范围。
水源热泵项目通过取水井抽取 地下水，采用热交换方式将热（冷）量 传递到地下水中后，再通过回水井把 地下水回灌入地下含水层中，原则上
只是利用地下水作为能量转移的介 质，不消耗水资源量。
目前， 水源热泵项目水资源论证 报告编制依据《建设项目水资源论证导 则》（以下简称《导则》），尚无专门的、针 对水源热泵项目取用水这一特殊行业 的技术要求或导则，但水源热泵项目独 有的取用水特点又要求在报告编制时 论证重点与普通取水项目不尽相同，如 论证工作等级、范围、合理的取用水量、 取退水的可靠性和可行性等章节。
水文地质勘查、抽水试验等工作 的具体要求及其他参数计算参照《供 水 水 文地 质 勘 察 规 范 》（GB 50027）和 《供水水文地质手册》中的相关要求。
取退水井工程的布设内容包括 水源井的数量、结构、分布以及与周 围建筑物的距离等。
①水源井数量：包括抽水井的数
量和回灌井的数量。 抽水井的数量主 要由抽水试验确定的含水层出水能 力和水源热泵系统高峰循环用水量 确定；回灌井的数量主要由回灌试验 确定的含水层回灌能力和水源热泵 系统高峰循环用水量确定。
二、水源热泵项目水资源 论证技术要点分析
水源热泵项目水资源论证的技 术 要 点 分 析 首 先 要 结 合 《导 则 》，同 时 充分考虑水源热泵项目取退水特点，
收 稿 日 期 ：2013-01-14 作者简介：江剑，高级工程师。
水 50
水资源论证特刊
2013.3 中国水利
表 1 水源热泵项目水资源论证分级指标