天津地热勘查开发设计院 天津市 300250
摘要：以某办公楼地下水地源热泵系统为例，通过试验，分析了不同回扬强度下，回灌量与地下水位埋深的变化情况，以及在回扬强度相同的条件下，不同回扬间隔时间情况下回灌量和悬浮物含量与铁含量的变化规律，确定了该系统回灌井定期回扬的最佳回扬强度和最佳回扬时间间隔，比较了定期回扬和连续回灌不回扬条件下回灌井的回灌效果。
关键词：地下水地源热泵；回扬；回扬强度；回扬间隔时间
1 引言
浅层地温能是一种可再生的新型环保能源，也是一种特殊矿产资源，利用前景广阔。地下水地源热泵系统是浅层地温能开发利用的一种重要形式，具有高效节能、可循环利用的特点，发展潜力巨大。然而地下水地源热泵系统普遍存在回灌堵塞等问题，而通过定期回扬，可以及时排除回灌井中的暂时性堵塞物，有效地减少对含水层孔隙的堵塞，对延长回灌井的寿命、提高回灌率至关重要【1-2】。因此，本文通过实例重点对回扬试验进行研究。
2 回扬试验介绍
（1）工程概况
某办公楼地下水地源热泵系统水源井的利用层位为第Ⅱ含水组，岩性以粉细砂为主，成井口径640mm，下管口径219mm，井管为无缝钢管。滤水管采用笼式双层填砾过滤器，滤水管总长40m，在沉淀管上部有一根4m的单层滤水管。回灌井在运行过程中，存在回灌能力越来越弱现象，究其原因主要是回灌井发生了一定程度的堵塞。为处理和预防回灌井堵塞，回灌过程中欲定期进行回扬，即在回灌井中开泵抽排水中的堵塞物。
（2）试验目的
通过试验确定该办公楼地下水地源热泵系统回灌井的最佳回扬强度、回扬时间和回扬时间间隔，了解在回扬强度和回扬持续时间相同的条件下，不同的回扬间隔时间情况下回灌量的变化规律以及堵塞物对回灌井堵塞程度上的变化，比较连续回灌不回扬和定期回扬时回灌井的回灌效果。
（3）试验内容
①采取不同的回扬强度和相同的时间间隔（7d），回扬持续时间以浑水出完，见到清水为止，回扬强度分别为48m3/h、40 m3/h、30 m3/h，确定最佳回扬强度。
②采取相同的回扬强度和不同的回扬间隔，回扬间隔分别为14d、7d、3d。
③回扬时除观测记录回扬量外，还定期采集水样并对其悬浮物、Fe2+、Fe3+及化学成分进行检测。
3 数据分析
（1）回扬强度
本文从2014年12月6日开始对回灌井进行定期回扬的试验研究，见表-1，通过试验表明：回扬强度越大，回扬后回灌井回灌能力增加的越多。
2015年1月28日进行回灌间隔时间为3d的回扬试验，见表-3，通过试验可知，回扬间隔时间为3d时，回扬试验结束后，回灌井的回灌量和水位一直处于变动状态，但回灌量和水位埋深均比回扬前要好。
②悬浮物及铁含量的变化规律
a．悬浮物的变化规律
回扬间隔时间为15d、7d回扬一次表现出回扬间隔时间越长，各次回扬的悬浮物含量随之增加的规律，最高值分别为419.5mg/L、57 mg/L，两者相差比较大，并且连续回扬时间达到1h时，回扬间隔时间为15d的悬浮物含量仍100 mg/L左右，比其他回扬间隔时间的最高值还大；而间隔7d回扬与间隔3d回扬相比，悬浮物含量的变化不明显，间隔7d、7d、3d、3d回扬试验的回扬水的悬浮物含量最高值分别为57 mg/L、32 mg/L、58.5 mg/L、37.5 mg/L。
b．铁含量的变化规律
随着回扬间隔时间的不同，铁含量的变化规律也不尽相同。回扬间隔时间为15d、7d回扬一次表现出回扬间隔时间越长，各次回扬的铁含量随之增加的规律，回扬间隔时间为15d、7d的总铁含量最高值分别为28mg/L、11 mg/L，两者相差比较大；而间隔7d回扬与间隔3d回扬相比，铁含量的变化不明显，间隔 7d、7d、3d、3d回扬试验的回扬水的总铁含量最高值分别为28 mg/L、11mg/L、17 mg/L、18 mg/L。
（3）连续回灌不回扬与定期回扬的比较分析
从2014年10月31日系统开始运行起，对回灌井进行连续回灌不回扬试验，起初回灌量在16m3/h左右，水位埋深在8m左右，随着系统的运行，水位开始上升的比较缓慢，至11月3日回灌井中的水位急剧上升至4m，回灌量下降至13m3/h，至12月4日，回灌量下降至9m3/h左右，水位埋深基本在1m以下，说明此时回灌井已经发生了堵塞。
通过定期回扬，回灌井的回灌量呈上升趋势，最大回灌量可达18m3/h，水位埋深稳定在4m左右，回灌效果较好。
4结论
（1）定期回扬可以及时排除回灌井中的暂时性堵塞物，在短时间内消除或缓解不利于回灌进行的堵塞问题，提高回灌效率，延长水源井堵塞的周期；而连续回灌不回扬，回灌井的回灌能力下降较快。因此，对于地下水地源热泵系统而言，回灌井应该定期回扬以保证回灌的顺利进行。
（2）对于类似采用粉细砂含水层的地下水地源热泵系统，在回灌井连续回灌的情况下，建议其回扬持续时间以浑水出完，见到清水为止，回扬强度为48 m3/h，回扬时间间隔为7d。
参考文献：
[1]张群力，王晋.地源热泵和地下水源热泵的研发现状及应用过程中的问题分析[J].流体机械，2003，5：50-54.
[2]武晓峰，唐杰.地下水人工回灌与再利用[J].工程勘察，1998，4：37-39.
论文作者:王丽丽,邴国林,魏宝军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/24
标签：间隔论文; 水地论文; 悬浮物论文; 强度论文; 含量论文; 水位论文; 源热泵论文; 《基层建设》2017年第10期论文;