□孟春麗（河南省鄭州水文水資源勘測局）

0 前言

水是基礎性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源，它不僅是人類生存的生命線，也是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的生命線，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。當前，我國水資源短缺、水環(huán)境惡化和防洪災害等問題日益突出。在黨和國家治水方針的指導下，堅持依法治水、科學治水、加強水資源合理開發(fā)利用、高效利用、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護的關鍵是要嚴格實施好取水許可制度和做好建設項目水資源論證工作。

1 地熱空調(diào)井建設項目

1.1 概述

地熱空調(diào)井即地下水地源熱泵系統(tǒng)，也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送到水源熱泵機組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。它是一種利用地下淺層地熱資源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng),是一種高效節(jié)能、環(huán)?？煽?、冷暖兩用的中央空調(diào)，是一種高科技技術(shù)。

1.2 特點

地熱空調(diào)井屬于可再生能源利用技術(shù)、高效節(jié)能，節(jié)水省地、運行成本低、環(huán)境效益顯著、運行安全穩(wěn)定，可靠性高、一機兩用，應用范圍廣、控制設備簡單，同時供暖制冷、綠色環(huán)保無污染、分戶計費成本低廉、系統(tǒng)可靠，應用靈活，使用壽命長、節(jié)省建筑空間。

1.3 工作原理

它根據(jù)可逆卡諾循環(huán)原理，通過輸入少量高品位能源（電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。利用地溫能源，冬天采用熱泵技術(shù)原理，通過熱交換將地下水或土壤中的熱量提出用于室內(nèi)采暖，而夏天則利用地下土壤或地下水帶走熱量，達到制冷效果。詳見下圖1。

圖1 地熱空調(diào)工作管理示意圖

2 做地熱空調(diào)井項目水資源論證時需注意的幾個問題

2.1 項目實施的必要性

建設項目利用水資源，必須遵循合理開發(fā)、節(jié)約使用和有效保護的原則；符合區(qū)域的綜合規(guī)劃和水資源保護規(guī)劃等專項規(guī)劃的要求。重點分析該地熱項目建設的必要性和經(jīng)濟意義。

2.2 分析范圍與論證范圍的確定

在建設項目水資源論證中,首先要確定分析范圍和論證區(qū)范圍。分析范圍是否合理不僅直接影響到區(qū)域水資源狀況及開發(fā)利用分析成果的質(zhì)量，還會影響到論證工作效率和整個論證報告書的質(zhì)量；論證范圍大小的合理劃分和確定是順利進行論證工作的前提和關鍵因素。論證范圍正確與否決定著論證成果的可靠性。論證范圍的確定是取水水源及取退水影響分析的基礎。分析范圍和影響范圍較易確定，而論證范圍是建設項目的地下水水資源論證的難點所在。除應考慮當?shù)厮牡刭|(zhì)條件、取水量和區(qū)域地下水調(diào)查評價成果及水資源論證工作等級等因素，一般應覆蓋較為完整的相對獨立的水文地質(zhì)單元或者不小于地下水水位濺落漏斗及其影響的范圍作為論證范圍。

2.3 項目所在地水資源開發(fā)利用狀況重點分析該區(qū)域地熱資源利用情況

水資源開發(fā)利用分析是水資源論證用水合理性分析、取水水源分析和退水影響分析的基礎，一定要綜合分析該區(qū)域水資源開發(fā)利用情況，而不能只分析該項目是否有可靠的水源。其目的就是從總量上和宏觀上分析業(yè)主單位提出的取水水源、取水量是否可行。首先要對項目所在區(qū)域內(nèi)水資源狀況及其開發(fā)利用情況進行詳細分析，并根據(jù)分析情況得出目前該區(qū)域水資源開發(fā)利用過程中存在的主要問題和矛盾，其次應重點分析該區(qū)域地熱資源開發(fā)利用情況。

2.4 取、用水合理性分析

在計算年總用水量時，一定要按照國家發(fā)布的用水定額來計算。不同地區(qū)用水定額、取用水時間不太一致。下面以河南省為例。河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2009年8月1日發(fā)布的《用水定額》（DB41/T385-2009）中規(guī)定的“中央空調(diào)”類用水定額中的有關數(shù)據(jù)見表1。河南地區(qū)空調(diào)運行時間為取暖期120d，取冷期160d。

表1 河南省用水定額（節(jié)選）表

由此標準可以計算出該項目年總合理取水量，以此分析業(yè)主提出的用水要求是否合理。

2.5 取、回水可靠性分析

2.5.1 該區(qū)域目的含水層可開采量分析

選用穩(wěn)定流承壓水完整井計算公式（水文地質(zhì)手冊公式2－29）分別計算在不同降深下的單井出水量

式中：Q—單井出水量（m3/d）〔Q′單位 m3/h〕；K—滲透系數(shù)（K=6，經(jīng)驗范圍值5-20 m/d）；R—影響半徑（采用西卡爾特脫公式計算：R=10 Sw）；M—承壓含水層厚度（M=30 m）；rw—抽水井半徑（m）〔計算井筒內(nèi)徑采用Φ＝273 mm〕；Sw—降深（m）由此計算出單井涌水量。

2.5.2 地下水資源量計算

中層地下水降落漏斗周邊徑流補給量為Q補=B·I·T。其中B：地下水周邊徑流補給帶的周長，I：水力坡度，為漏斗周邊的平均水力坡度，T：導水系數(shù)取平均數(shù)。

可利用彈性儲存量的計算:含水層自頂板埋深算起的壓力水頭高度為△s。由下式計算可以利用彈性儲存量。計算公式：Q彈儲=μe×F×△s/△t。其中：Q彈儲地下水可利用彈性儲存量單位m3/d；F為計算面積單位m2；μe彈性釋水系數(shù)4×10-3；△s水位變幅；△t計算時間d按連續(xù)抽水10 d考慮。

由此計算出Q補+Q彈儲與設計出水量比較，在不回水的情況下看該區(qū)域地下水水資源量能否滿足該項目空調(diào)機組連續(xù)運行10 d。

2.5.3 該區(qū)域地下水水質(zhì)分析

地熱空調(diào)建設項目采用《地下水質(zhì)量標準》（GB/T14848－93）進行評價。地熱空調(diào)系統(tǒng)對水質(zhì)的要求是水質(zhì)澄清、穩(wěn)定、不腐蝕、不滋生微生物、不堵塞、不結(jié)垢死亡率高。堵塞不僅影響機組的使用壽命，還會影響到地下水的回灌；結(jié)垢會使傳熱效率降低，增加電耗；腐蝕會使系統(tǒng)金屬壁變薄，降低系統(tǒng)運行壽命。因此在鑿井及系統(tǒng)運行過程中，應該注意加大對本區(qū)地下水的保護力度，防止地下水污染。地下水中對系統(tǒng)有害的成分有：鐵、錳、鈣、鎂、二氧化碳、溶解氧、氯離子等，重點分析這些有害成分是否超標。

2.5.4 可靠性分析

水資源論證不僅要論證其它用水戶對本建設項目取水的影響，還要考慮本建設項目取水對第三者取水權(quán)益的影響，特別是對社會效益、生態(tài)效益產(chǎn)生不利影響的退水要著重進行分析論證；對于造成取水影響的，要制定出補償方案。論證可行措施，保護退水不污染環(huán)境。地熱空調(diào)井項目用水時封閉式循環(huán)用水，由抽水井造成的水位降深通過回灌得到回補，若完全回灌，不會造成區(qū)域地下水位下降，也不會對周圍其他用戶產(chǎn)生影響。這里重點分析回灌量及回灌水質(zhì)對該區(qū)域的影響。

2.6 保護措施及建議

地熱空調(diào)作為一種節(jié)能環(huán)保的設備特別適合我國夏熱冬冷的地區(qū)使用。但是應該注意的是地下水在某種程度上是國家的一種戰(zhàn)略資源，大規(guī)模開發(fā)一旦出現(xiàn)地面沉降和裂縫、地下水水位持續(xù)下降，形成區(qū)域性地下水降落漏斗；地下水地質(zhì)環(huán)境問題后果就無法彌補，所以特別應引起政府部門的重視，加大監(jiān)管力度，嚴格審批地熱項目建設；根據(jù)水質(zhì)不同，用源水進行處理；回灌水質(zhì)應好于或者等于地下水水質(zhì)，保證回灌后不會引起區(qū)域性地下水污染；在地熱系統(tǒng)設計和施工中應考慮地下水資源的保護，不使上層受到污染的含水層和下層水質(zhì)相對較好的含水層串通；大力加強該技術(shù)研究，從本質(zhì)上解決地下水回灌、污染和健康技術(shù)問題。

3 地熱空調(diào)項目水資源論證的必要性

水資源論證是連接水資源論證制度與取水許可制度的紐帶，建設項目水資源論證的審查意見成為審批取水許可申請的技術(shù)依據(jù)。對建設項目本身而言，水資源論證報告書是建設項目建設單位進行水資源、水環(huán)境保護設計的重要參考條件，對建設項目設計施工具有一定的指導意義，并對建設項目工程竣工后的水資源管理工作有著重要的指導作用。采用先進科學的分析方法，通過對新建項目取水、用水、退水及其他相關環(huán)節(jié)的論證，保證建設項目在建設和運行期有安全可靠的水量和水質(zhì),確保建設項目經(jīng)濟和社會目標的實現(xiàn),達到水資源得到高效利用和有效保護,保障水資源可持續(xù)利用目的。因此，必須本著科學性、公正性、合法性、規(guī)范性的原則，本著嚴謹、求實、認真的態(tài)度對待水資源論證報告書的編寫工作。