水文地質(zhì)勘察關(guān)于水源熱泵技術(shù)的課題

水文地質(zhì)勘察關(guān)于水源熱泵技術(shù)的課題PAGEPAGE30一、序言（一）任務(wù)來源“大連港大窯灣港區(qū)重點地段水文地質(zhì)勘察”是“大連港大窯灣港區(qū)海水源技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用”項目的一個子課題，是整個項目的前期勘察與論證的一個重要基礎(chǔ)部分，勘察的成果決定了大窯灣港區(qū)，能否建設(shè)港區(qū)淺層地溫場的供水井，利用熱泵技術(shù)在港區(qū)實現(xiàn)冬季取暖，夏季制冷的新技術(shù)，它也是具體貫徹國家提出的節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策的新舉措，總結(jié)好這一成果，在當(dāng)今很有推廣實踐意義。大窯灣集裝箱碼頭三期工程輔建區(qū)單體海水源熱泵暖通工程及我市其他四個水源熱泵工程2007年獲評為國家第三批可再生能源示范項目，是大連市五個示范項目之一，均獲得了政府財政的專項補貼，說明該項目的重要性。受大連港集裝箱股份有限公司及大連冰輪友聯(lián)科技有限公司委托，遼寧水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院承擔(dān)了“大連港大窯灣港區(qū)重點地段的水文地質(zhì)勘察”工作，工作時間是2008年3月至2009年2月。（二）目的任務(wù)本次勘察目的是查明論證重點地段的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件；重點地段場區(qū)的地層結(jié)構(gòu)；地下水埋藏條件，水溫變化，水質(zhì)與地下水資源等。闡明大窯灣港區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征，淺層低溫場特征，并論證水源熱泵開發(fā)利用適宜性的研究探討?？辈煺撟C的重點地段是大窯灣港區(qū)三十萬噸礦石碼頭，輔助建筑20000m2；大窯灣港區(qū)散糧碼頭辦公業(yè)務(wù)樓，建筑面積4800m2；大連港集裝箱二期碼頭業(yè)務(wù)樓，建筑面積5600m2；大窯灣集裝箱碼頭三期輔建工程侯工樓業(yè)務(wù)辦公樓、機修車間等，建筑面積20000m2；二、工作區(qū)的自然條件（一）位置、地形、地貌大窯灣港區(qū)位于遼東半島南部、大連市金縣東南13Km，瀕臨北黃海，與大連灣以大孤山半島相隔。水路距大港區(qū)15nmile，陸路距大連市50Km。地理坐標(biāo)N38°59’,E121°53’。大窯灣灣口朝向東南，面向黃海，灣內(nèi)水深大部分在5-10m，是良好的天然港口。近岸底質(zhì)多為砂且多礁石，深水區(qū)為泥質(zhì)，潮間樓附近，雨水大線的潮汐影響因素，進行了閥門堵截前后供水井的抽水試驗工作，取得了較理想的資料。對潮濕汐影響供水井的變化連續(xù)監(jiān)測七晝夜的水位水量、水溫、水質(zhì)資料。對水源熱泵的冬季取暖，夏季制冷技術(shù)，提供了有價的措施方案。（五）地溫場的長期監(jiān)測工作，我們對礦石碼頭集裝箱二期與三期業(yè)務(wù)樓、候工樓等水源熱泵使用單位，地溫場進行了跟蹤監(jiān)測及資料收集，取得了實際觀測資料，為今后合理利用淺層地溫資源提供了依據(jù)。完成實物工作量一覽表表1工作項目1：1000地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)鉆孔水文地質(zhì)鉆井供水井水溫水位水量監(jiān)測潮汐影響抽水試驗單位Km2孔M眼M眼天數(shù)眼天數(shù)數(shù)量201614412四、工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)環(huán)境條件及水文地質(zhì)條件（一）地質(zhì)構(gòu)造工作區(qū)大地構(gòu)造位于緯向構(gòu)造的陰山構(gòu)造帶與新華夏系第二巨型隆起帶的復(fù)合部位，構(gòu)造復(fù)雜，北西向華夏系構(gòu)造沖斷層與東北向構(gòu)造沖斷層交錯，受其影響場區(qū)內(nèi)的北北西向構(gòu)造較發(fā)育。有利于下部巖石賦水，其次級構(gòu)造位于大連倒轉(zhuǎn)背斜的北翼，礦石碼頭為由橋頭組石英巖夾板巖組成的背斜的東南翼。集裝箱碼頭下部為震旦系長嶺子組與甘井子組地層組成向斜軸部地帶，向斜軸部呈東西走向，利用地下水富集。（二）地質(zhì)環(huán)境條件及水文地質(zhì)條件通過地面調(diào)查，鉆探資料的分析研究，大連港的地質(zhì)環(huán)境條件可以歸納為三種類型，即大窯灣港區(qū)南部周邊的天然地質(zhì)環(huán)境，港區(qū)東部區(qū)的人工回填地質(zhì)環(huán)境與西部區(qū)的人工吹填區(qū)地質(zhì)環(huán)境。其特征如下：1、大窯灣港區(qū)南部周邊天然地質(zhì)環(huán)境條件港區(qū)南部周邊地區(qū)可以分為由橋頭組地層組成的山地丘陵地形；另一類由第四系坡洪積物組成的谷地地形。前者屬基巖區(qū)，蓄水貧乏，從區(qū)域資料來看，單井水量多，小于10t/h，而后者丘間谷地第四紀(jì)堆積層水量變甚少，僅2～5t/h。它難以滿足水源熱泵對水量的要求，另外，除水量較少外，又遠離港區(qū)，根本無法滿足水源熱泵的需求。2、大窯灣港區(qū)東部人工回填區(qū)地質(zhì)環(huán)境與水文地質(zhì)條件大窯灣港區(qū)礦石碼頭、散糧碼頭、集裝箱碼頭二期工程均屬大面積開山石人工填海區(qū)?；靥顚雍穸炔灰?，礦石碼頭厚度一般在18.0～20.0m。下伏2～3m的海相粉砂，含淤泥的粘土層，底部基巖為板巖與石英巖。而散糧與集裝箱碼頭，人工回填層厚度較大達9.00～13.50m。向下為海相淤泥質(zhì)粘土(0.70～7.80m)，下為坡洪積的粘土混碎石層，厚2.20～8.30m，下伏基巖。港區(qū)以大窯灣二期工程業(yè)務(wù)綜合樓勘察資料可代表回填區(qū)第四紀(jì)地層的沉積韻律?？碧缴疃葍?nèi)，場地底層自上而下為：（1）素填土(Q4ml):黃褐色，以近期回填石英巖碎石為主，粒徑5-10cm占50%以上，局部為塊石，輝綠巖碎塊、板巖碎塊、少量粘性土、雜物等。稍密-飽和，松散-稍密。層厚9.00-13.50m，層底標(biāo)高-8.57—-3.71m。（2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4m）：灰黑褐色，含有機質(zhì)、角礫、細砂、貝殼，有腥臭味，飽和、軟塑狀態(tài)。層厚0.70-7.8m，層底標(biāo)高-11.51—-6.32m。（3）粘土混碎石（Q3dpl）：黃褐色，含氧化鐵結(jié)核，夾石英巖碎石、角礫，約占30%左右，濕，可塑—硬塑狀態(tài)，層厚2.20-8.30m，層底標(biāo)高-19、81—-11.11m。（4）強風(fēng)化板巖（Zwhc）：黃褐色，巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，碎裂狀結(jié)構(gòu)，巖芯呈塊狀、片狀。層頂埋深14.30-25.10m，揭露層頂標(biāo)高-19.81—-9.64m，巖體破碎。東部港區(qū)回填層以素填土碎石為主，以港區(qū)周邊分布的石英巖開山石、塊石為主，僅含少量粘性土，透水性與含水性，地下水滲透性均很好，屬良好的人造含水層。據(jù)礦石與散糧與集裝箱二期碼頭開發(fā)的供水井來看（井徑1.00m），水量可達80-120t/h，除開發(fā)上部回填層的地下水外加上深部基巖裂隙水，滿足水源熱泵的需水量是可以的。3、大窯灣港區(qū)西部吹填區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件與水文地質(zhì)條件西部港區(qū)吹填區(qū)主要指集裝箱碼頭三期工程，候工樓以西，業(yè)務(wù)樓修配車間、倉庫等地，吹填區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較為復(fù)雜，因為圍堰的寬窄不一，填料的物質(zhì)成分有差異，吹填區(qū)的物質(zhì)成份也不盡相同，在砂層、粉砂、淤泥粘土、粉土等，吹填的地、層巖性在橫向與縱向的變化亦很大，規(guī)律性差，差異性很大。所以吹填區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件很復(fù)雜。從三期集裝箱工程來看，經(jīng)鉆探資料得知，垂直與海岸的圍堰，上部寬達25m，下寬64m,填充物質(zhì)以素填碎石為主，厚度達14.0～15.0m，透水含水性好，供水井水量可達210～229t/h，很適合與水源熱泵的要求。而業(yè)務(wù)樓附近的近東西向橫向圍攻堰，距海達1000m，圍攻墻竟達40余米，重要的是回填物質(zhì)不如南北向圍墻的粒度粗。以粘土地含碎石為主，粘土含量幾乎占50%以上，較大的影響了透水性與含水性，供水井水量一般13～16t/h，只有多鑿井才能滿足水源熱泵的需水量。而吹填區(qū)的細粒度沉淀區(qū)，透水性與含水、蓄水性很差，根本無法滿足水源熱泵水量要求。4、回填區(qū)下部的基巖裂隙水東部港區(qū)的回填層下部基巖為震旦系長嶺子組板巖風(fēng)化裂隙，水量較小，而港區(qū)西部圍堰及人工吹填區(qū)下覆基巖為震旦系甘井子組灰?guī)r屬巖溶構(gòu)造裂隙水，還見有輝綠巖穿插，使深部地下水具承壓性。開發(fā)下部基巖巖溶構(gòu)造裂隙水，除增加供水井的出水量外，對于深部水循環(huán)，穩(wěn)定地下水水溫有較好的作用，較大的井深，利于常年使用水井清淤，延長水井的使用壽命。五、重點勘察開發(fā)地段供水井地層及成井結(jié)構(gòu)（一）礦石碼頭供水井礦石碼頭建筑面積為2萬㎡的生產(chǎn)輔助建筑區(qū)，經(jīng)設(shè)計計算提出的需水量為170t/h，我們經(jīng)鉆探提供了四眼供水井，其中一眼為海水淡化井外，其余三眼均為水源熱泵空調(diào)井。滿足了供暖需要。1、地層情況海水淡化及地溫空調(diào)供水井自上而下所遇地層情況為：人工回填土、橋頭組石英巖夾板巖等地層。2、成井結(jié)構(gòu)（1）布置原則：根據(jù)本場地的水文地質(zhì)條件及低潮位海水深度，共布置四眼供水井（詳見水井布置圖），A井為海水淡化供水井,B、C、D號井為地溫空調(diào)供水井，。其坐標(biāo)分別為：A：X=62367.931Y=4313349.855；B：X=62339.740Y=4313391.196；C：X=62343.296Y=4313428.403；D：X=62319.014Y=4313409.524；（2）成井結(jié)構(gòu)（詳見成井結(jié)構(gòu)圖）海水淡化供水井A：井深0～33m，井徑1450mm。井深33～68m，井徑300mm。井深68～108.1m，井徑250mm。地溫空調(diào)供水井B：井深0～36m，井徑1200mm。井深36～71m，井徑300mm。井深71～102.m，井徑250mm。地溫空調(diào)供水井C：井深0～21m，井徑1200mm。井深21～60m，井徑300mm。井深60～93m，井徑250mm。地溫空調(diào)供水井D：井深0～33m，井徑1200mm。井深33～72m，井徑300mm。井深72～106m，井徑250mm。（二）散糧碼頭供水井散糧碼頭主要用于業(yè)務(wù)樓4800㎡建筑面積的水源熱泵。使用供水量120t/h水井便滿足了使用的要求。1、地層情況（1）回填土：由碎石、塊石及少量粘性土組成。碎塊石以板巖、石灰?guī)r、石英巖為主，直徑20-200mm，層厚22m。（2）中風(fēng)化泥灰?guī)r：灰色-灰黑色。細粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，揭露厚度58m，地表以下30-38m巖石裂隙發(fā)育。巖芯較破碎，呈段柱狀，42-60m巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈段柱狀；60-80m巖芯較完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖芯呈長柱狀。2、成井結(jié)構(gòu)井深0～23.5m，井徑600mm。井深23.50～80m，井徑273mm。（三）集裝箱二期碼頭供水井集裝箱碼頭二期業(yè)務(wù)樓建筑面積5600㎡，鑿一眼供水井滿足了水源熱泵空調(diào)的要求。1、地層情況2-7#供水井自上而下所遇地層情況為：人工回填層、甘井子組石灰?guī)r地層（見柱狀圖）。2成井結(jié)構(gòu)（見柱狀圖）2-7#供水井：井深0～22.0m，井徑φ1000mm。井深22.0～48.0m，井徑φ273mm。（四）集裝箱三期候工樓供水井集裝箱三期輔建區(qū)五個單體，建筑面積16000㎡，水量要求377～420t/h，施工了三眼井滿足了水源熱泵的需求，被國家批準(zhǔn)為示范工程。1、地層情況地溫空調(diào)供水井自上而下所遇地層情況為：人工回填層、甘井子組石灰?guī)r地層（見柱狀圖）。3-6#井上部有15m的人工回填層，屬透水含水層。下部灰?guī)r30-32m處構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，70-75m灰?guī)r巖溶發(fā)育均屬含水部位。3-7#井上部14.5m的人工回填層屬透水含水層。下部灰?guī)r25-30m為泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r，32-36m為構(gòu)造破碎帶，屬含水部位。3-8#井上部14.0m人工回填層為透水含水層，下部灰?guī)r60-72m處灰?guī)r巖溶發(fā)育為含水部位。2、成井結(jié)構(gòu)（1）供水井布置原則：根據(jù)本場地的水文地質(zhì)條件，共布置三眼供水井，由北向南其坐標(biāo)分別為：3-6#：X=60841.001Y=4319975.0013-7#：X=60806.944Y=4319926.4083-8#：X=60770.709Y=4319873.614（2）成井結(jié)構(gòu)（見柱狀圖）3-6#供水井：井深0～16.5m，井徑φ1200mm。護壁管與濾水管直徑φ1000㎜花管位置8-14m井深16.5～21.0m，井徑φ325mm。井深21～80m，井徑φ273mm。井深80～100m，井徑φ219mm。3-7#供水井：井深0～16m，井徑φ1200mm護壁管與濾水管直徑φ1000㎜花管位置7.3-13.3m井深16～20m，井徑φ325mm。井深20～80m，井徑φ273mm井深80～100m，井徑φ219mm3-8#供水井：井深0～15m，井徑φ1000mm。護壁管與濾水管直徑φ1000㎜花管位置5.5-11.5m井深15～22m，井徑φ325mm井深22～75m，井徑φ273mm。井深75～100m，井徑φ219mm。（五）集裝箱碼頭三期業(yè)務(wù)樓供水井集裝箱碼頭三期業(yè)務(wù)樓建筑面積5000㎡，施工了五眼井，滿足了水源熱泵的需求，計需水量為73t/h。1、地層情況地溫空調(diào)供水井自上而下所遇地層情況為：人工回填層、甘井子組石灰?guī)r地層（見柱狀圖）。3-1#井上部有9.5m的人工回填層,屬透水含水層,9.5-11.0m為灰色淤泥質(zhì)細粉砂。下部為灰?guī)r，18-30m處為輝綠巖夾層,80-86m灰?guī)r巖溶發(fā)育均屬含水部位。井深106m。3-2#井上部有9.5m的人工回填層，屬透水含水層,9.5-10.5m為淤泥質(zhì)粉砂。下部為白云質(zhì)灰?guī)r,25-30m為構(gòu)造破碎帶，屬含水部位。井深93m。3-3#井上部有9.5m的人工回填層,屬透水含水層,9.5-11.5m為淤泥質(zhì)細粉砂。下部為白云質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r30-35m處為輝綠巖,60-65m處灰?guī)r巖溶發(fā)育為含水部位。井深130m。3-4#井0-10.0m為粘土含碎石層，11-12.0m為淤泥質(zhì)粉砂，下部為中厚層白云質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r，80-83m處夾薄層輝綠巖，25-30m巖溶發(fā)育，富水性較好。井深95m。3-5#井0-11.0m為粘土含碎石層，11-12.0m為細粉砂層，向下10-18.0m為灰黃色石灰?guī)r，12.0～15.4m巖芯破碎，巖溶發(fā)育。向下為灰黑色中厚層狀石灰?guī)r，80-82m巖芯破碎，構(gòu)造節(jié)理發(fā)育。2、成井結(jié)構(gòu)（1）供水井布置原則：根據(jù)本場地的水文地質(zhì)條件，共布置五眼供水井，由北向南再向東其坐標(biāo)分別為：3-1#：X=59993.990Y=4320316.9113-2#：X=59997.087Y=4320143.8823-3#：X=60123.883Y=4320058.0583-4#：X=60190.363Y=4320013.0603-5#：X=600250.414Y=4319958.771(2)成井結(jié)構(gòu)(見柱狀圖)3-1#供水井:井深0-11m,井徑Φ1000㎜。護壁管與濾水管直徑Φ1000㎜花管位置4.5-8.5m井深10-14m,井徑Φ325㎜.井深14-84m,井徑Φ273㎜.井深84-106m,井徑Φ219㎜.3-2#供水井:井深0-10.5m,井徑Φ1000㎜。護壁管與濾水管直徑Φ1000㎜花管位置4.5-8.5m井深10.5-14m,井徑Φ325㎜.井深14-78m,井徑Φ273㎜.井深78-93m,井徑Φ219㎜.3-3#供水井:井深0-9.5m,井徑Φ1400㎜,為透水的護壁管.護壁管內(nèi)下濾水管直徑Φ800㎜,0～11.50m花管位置4.5-11.5m井深11.5-12.5m,井徑Φ273㎜.井深12.5-130m,井徑Φ200㎜.該井12.5m以上下了一套Φ273㎜的導(dǎo)正套管.12.5m以下供水井井徑為Φ200㎜.井底有遺棄的水泵及20m井管。3-4#供水井:井深0-11.0m,井徑Φ800㎜,濾水管花管位置5-9.5m,井深0-12m,下一套Φ273㎜導(dǎo)正濾水管.12m以下井徑Φ200㎜.3-5#供水井：井深0-12m,井徑Φ800㎜,濾水管花管位置5-10.0m,井深12-12.7m,井徑Φ325㎜井深12.7-80m,井徑Φ273㎜井深80-103m,井徑Φ219㎜六、洗井、抽水試驗與參數(shù)計算（一）洗井的目的清除井內(nèi)和滲入地層內(nèi)的泥漿，破壞泥皮；抽出過濾層和它附近含水層中的細粒砂，以便在過濾管周圍形成天然的過濾層；增大鉆井的出水量。采用300QJ330型潛水泵洗井，利用潛水泵抽水，使泥皮剝落，隨大量涌出的水而排出井內(nèi)。達到洗井的目的，直到水清砂凈。（二）抽水試驗根據(jù)具體情況，我們采取了單孔抽水試驗即常時間開采性試驗。抽水設(shè)備用電動深井潛水泵。通過抽水試驗可以獲取水位、水量、水溫、水質(zhì)等資料。抽水試驗，首先測得靜水位，水溫和氣溫，然后在抽水開始時測量三角堰堰高，按照要求間隔測量動水位變化。當(dāng)達到穩(wěn)定水量后延續(xù)時間48/h，進行恢復(fù)水位觀測，通常以5、10、15……min按順序觀測，直至完全恢復(fù)為止。單井抽水試驗一覽表表2地段井號水位埋深（m）洗井延續(xù)時間（h）抽水延續(xù)時間最大降深S（m）出水量Q抽水時水溫（℃）下降時間（h）恢復(fù)時間h）t／ht／d集裝箱三期侯工樓3-6#4.51964858.20229.195500.56113-7#4.691204814.80210.135043.1211．53-8#4.70724818.036.96887.0411集裝箱三期業(yè)務(wù)樓3-1#2.0548483.560.56.58157.92113-2#1.8296482.545.014.04336.9611.53-3#1.70120722.040.1017.58421.92113-4#1.78120722.042.1222.23533.52113-5#1.9072482.545.015.26366.2510.0礦石碼頭A15.009248443.25204.614910.64B14.859248443.49170.004080.00C14.299248442.66170.004080.00D15.589248442.62170.004080.00散糧碼頭1-6#3.2852040集裝箱二期2-7#2.81202880（三）參數(shù)計算供水井為潛水井，可利用穩(wěn)定流公式計算出滲透系數(shù)和影響半徑。公式如下：k=0.366Qlg（R/rw）/mSwR=2SW√HKmSw=Sw（2H-Sw）/2式中：k——滲透系數(shù)（m/d）；Q——涌水量（m3/d）；M——含水層厚度（m）；Sw——抽水井水位下降值（m）；R——影響半徑（m）；rw——抽水井半徑（m）；H——抽水前潛水層厚度；供水井K值計算結(jié)果一覽表表3地段井號水位埋深（m）出水量Q最大水位降深S（m）滲透系數(shù)（m/d）影響半徑（m）t／ht／d集裝箱三期侯工樓3-6#4.51229.195500.568.20555103-7#4.69210.135043.124.8095.73493-8#4.7036.96887.048.062185集裝箱三期業(yè)務(wù)樓3-1#2.056.58157.9260.50.141793-2#1.8214.04336.9645.00.43226.33-3#1.7017.58421.9240.100.5217.293-4#1.7822.23533.5242.120.74280.83-5#1.9015.26366.2545.00.45220.5礦石碼頭A15.00204.614910.643.2556.42235.93B14.85170.004080.003.4955.57228.58C14.29170.004080.002.6678.91195.2D15.58170.004080.002.6281.39193.59散糧碼頭1-6#852040集裝箱二期2-7#1202880七、水源熱泵技術(shù)在大連港區(qū)適用性探討（一）港區(qū)淺層地溫場類型的劃分前已述及水源熱泵可將水源中大量的低溫位熱能泵送（交替?zhèn)鬟f）轉(zhuǎn)換成高溫位熱能并進行利用；因而“水”與“泵”就是二個重要的前提，就是說泵是目前國家定型生產(chǎn)的，可以選擇使用，而在使用地區(qū)是否有大量地位溫的水源才是能否使用“熱泵”的重要前提?？梢哉f能否找到豐富的地下水水源是水文地質(zhì)工作者研究的重要課題。通過大窯灣港的大量勘察資料的整理、分析，我們梳理清楚了港區(qū)的地下水含水（存水）介質(zhì)的埋藏、分布、邊界條件及物質(zhì)成分變化等，即可以總結(jié)出大窯灣港區(qū)幾種不同含水類型的淺層地溫場環(huán)境類型；初步可總結(jié)為三種地溫場環(huán)境類型：一是大面積回填層通透式地溫場環(huán)境類型；二是通道式回填層的的地溫場環(huán)境類型；三是吹填區(qū)差異性地溫場環(huán)境類型。（二）淺層地溫場的水文地質(zhì)特征1、大面積回填層通透式地溫場大窯灣港區(qū)的礦石碼頭，散糧碼頭、集裝箱二期碼頭以東范圍即屬于此種類型。它的特點是回填層厚度大（15-22m）、范圍廣，呈不規(guī)則的沿海濱延伸的長方體，南北寬500-700m，長1000-2500m，這種人工回填層形成形體，存滿了北部來的海水與南側(cè)陸相地下水，猶如一個看不見地下水庫?；靥钗镔|(zhì)成分以素填碎石土、塊石為主，特別是礦石碼頭，填海碎石全是附近劈山取石，幾乎全是石英巖碎塊，含少量板巖及少量粘性土，成為理想的人工含水層，因為碎、塊石多，孔隙率高，形成滲透性好，滲透系數(shù)K值達55.0-95.7m/d。通透能力強的含水層。實踐證明開發(fā)該含水層作為水泵水源，每井開采80-120t/h是沒有問題的，有些井達到了230t/h。（1）井水溫度變化的分析從陸地來講，大連沿海陸地常年水井（100m深度以內(nèi)）地下水溫的年變化為12-14℃，水溫年變幅較小，主要原因是受穩(wěn)定地溫場的控制。海濱區(qū)的水井，水溫的變化除受氣溫的季節(jié)性影響外，還受海水溫度季節(jié)性變化的影響，潮汐、風(fēng)向的影響，以及介質(zhì)條件與海的連通關(guān)系是直接因素。礦石碼頭地溫空調(diào)供水井經(jīng)2004年2-3月份長期水井溫度觀測，測得結(jié)果是不低于9℃，（見礦石碼頭低溫空調(diào)供水井水溫觀測曲線圖）。集裝箱碼頭二期工程業(yè)務(wù)樓、供水井2007～2008年的觀測資料可知水溫最低的2-3月份亦于7.5℃滿足了水源熱泵的正常工作要求（見集裝箱二期供水井水溫觀測曲線）。從如上水溫觀測資料可以看出，該地溫場的供水井水溫變化直接受海水溫度變化影響較大，供水井在開發(fā)利用中，在開采水量保持不變的情況下，動水位的變化，隨海水潮汐的漲落而變化，這種變化非常顯著（見水位變化曲線圖）。2、通道式回填層地溫場港口集裝箱碼頭三期侯工樓的水源供水井就屬于這種類型。供水井就選擇在吹填區(qū)中呈南北走向垂直于海岸的圍堰上。圍堰的東西兩側(cè)吹填物是一些細顆粒的粉砂、淤泥、粘土層，富水性很差，沒有選擇供水井的余地。而圍堰由人工回填而成，回填層為碎石、塊石等組成，根據(jù)勘察的成果資料分析，結(jié)合建筑物的位置，我們將供水井選擇在圍堰南緣，即回填層，含水量由大變小的邊界，即3-6與3-7二個供水井水量較大，3-8井水量較小。圍堰南北向長約600m，最大特點是人工回填層的圍堰堆積物透水性好，與海水的連通性強，可以說圍堰是海水的較好通道。而其周圍吹填區(qū)的細粒堆積物，滲透性與海水的連通性極差，沒有供水意義。圍堰上供水井的水位、水溫、水質(zhì)變化與排水管線（雨水大線）的試驗分析由于圍堰經(jīng)強夯地基處理后，穩(wěn)定性當(dāng)然好于周圍的吹填區(qū)。因而其它建筑體，雨水排洪管線也建于圍堰上，排水管連接處縫隙過大（5-8cm），管徑φ1.40m，大量的管隙滲流量隨潮汐變化，不斷補給地下水，就等于海水由管道直接補給源井，海水水溫直接作用于地溫場，破壞了圍堰與周圍介質(zhì)應(yīng)有的地溫場穩(wěn)定的前提條件，造成2008年2-3月份水源熱泵溫度的突降事故。（見圖）為此我們與大連港及冰輪公司，對形成的原因進行調(diào)查，并進行了一般性與雨水大線堵截的抽水試驗工作。確定抽水時間為7天，要求將供水井排水管與防止海水對供水井的直接補給影響。于2008年9月19日-26日兩個井同時進行了連續(xù)抽水試驗工作，抽水設(shè)備用上海產(chǎn)深井潛水泵，流量為230t/h,兩個井同時抽水量為460t/h（11040t/d），抽水期間對供水井的水位、水溫、水質(zhì)與海水溫度進行了監(jiān)測，對取得的數(shù)據(jù)進行如下分析：（1）場區(qū)地下水位變化①抽水時動水位分析兩個井連續(xù)七天的抽水，井的動水位變化，隨潮汐起落而變化（見圖），抽水開始時，井水位起落受海水潮汐變化升降稍有滯后現(xiàn)象，3-6#井距海近，井水位下降值一般5-10m，23日退大潮時最大值可達12.6m；3-7#井距海稍遠，井水位下降值達6-11.5m，23日退大潮時最大值可達12.75m；抽水井的動水位變化隨海潮高低變化成正相關(guān)，高潮時動水位較高，低潮時動水位降低值大。通過這次堵截雨水管防止海潮入侵措施后，效果明顯好于以往，較大的水位降深值間接的說明了雨水管線沒有大量海水短途徑直接補給供水井，海水只能通過地層孔隙緩慢補給地下水，從而造成供水井動水位下降值加大，這是過去未見到的。（2）場區(qū)地下水氯離子的變化場區(qū)地下水氯離子的變化與供水井距海的距離有關(guān)，即近海的3-6#井氯離子含量較高為13088.2-14306.7mg/L距井較遠的3-7#井氯離子含量較低為11607.9-12727.1mg/L，而海水氯離子含量應(yīng)在18000mg/L左右,供水井氯離子含量低于海水6000—4000mg/L，說明場區(qū)水源除海水補給外，還有淡水補給尤其是南部有大量淡水滲入（3-7#約占1/3）。集裝箱碼頭三期侯工樓供水井氯離子表表4井號Cl-（mg/L）取樣時間3-6#13810.32008.9.223-6#13088.22003.9.233-6#14035.92008.9.243-6#13268.72003.9.253-6#14306.72008.9.263-7#12727.12008.9.223-7#11607.92008.9.233-7#12727.12008.9.243-7#12185.62008.9.25(3)場區(qū)水溫的變化通過氣溫、海水與井水的溫度的觀測可以看出，七天來氣溫變化較大，為22—31℃，海水的溫度為23—25℃，井水溫度為19—20℃，井水的溫度值變化最小，井水的溫度低于海水溫度3集裝箱碼頭三期侯工樓3-7#抽水井與以往抽水資料的對比表5抽水時間年月日井編號靜水位（m）動水位最大下降值（m）水量（t/n）氯離子（mg/l）水溫（℃）海水溫度（℃）08.7.18—223-7#1.927.7523014237.917.022.0—23.008.9.19—263-7#5.4512.7523012185.619.0—20.023.5—25.03-6#5.2712.623013088.219.0—20.023.5—25.0通過前期的抽水試驗可以看出：地下水的靜水位與動水位的變化，直接受海水潮汐的漲落而變化，動水位的升降除潮汐因素外，其抽水下降值亦受抽水量的大小及補給量的大小而控制。由于地溫場地質(zhì)條件穩(wěn)定因素的影響，井水溫度在7—9月二次試驗，其間井水溫度穩(wěn)定在17—20℃左右，遠低于氣溫（24—35℃）也低于海水溫度（22—(4)試驗的結(jié)果①通過3-6#、3-7#井同時連續(xù)的抽水試驗，表現(xiàn)出井水位變化與海水高低潮變化成正相關(guān)，高潮時，井水位高，水位降低值?。?.0—6.0m），而海水低潮時，井水位低，動水降低值大（12.6—12.75m）其下降值大于以往，較大的水位降深值間接的說明了沒有大量的海水短途徑直接補給給井水，海水只能通過地層孔隙緩慢補給給地下水，說明雨水大線防止海水入侵堵截效果好，海潮未能順管隙直接補給井水。②通過水溫與水質(zhì)的監(jiān)測，氯離子變化不大，為12000—14000mg/l遠低于海水的18000mg/l，說明供水井地下水除海水補給外，尚有大量陸域淡水補給。另外這次試驗氯離子含量（12185.6—13088.2mg/l）低于上次試驗值（14237.9mg/l）說明受海水的直接干擾變小。同時亦證明了本區(qū)水化學(xué)場與地溫場條件較穩(wěn)定的特征。本次試驗井溫度遠低于海水溫度3—5℃，明顯表現(xiàn)出海水溫度不能直接作用于地溫場，而是被廣闊的陸域，地溫場所改變，因而地下水成為我們冬季利用熱能夏季利用其低溫能的一種資源。③雨水大線平行于供水井分布，距離僅10m左右，雨水管線無堵截時海水通暢順管入侵，沿主、支管隙海水能夠直接補給影響供水井。3、吹填區(qū)差異性地溫場吹填區(qū)廣泛分布的大窯灣港的西部，集裝箱碼頭侯工樓以西部位，東西長約1500m，寬600m范圍。集裝箱碼頭三期業(yè)務(wù)樓，就屬于這種類型。該區(qū)在建港時地面調(diào)查、勘探得知，業(yè)務(wù)樓一帶回填物是以粘土含碎石為主，粘土含量約占50%以上，回填層厚8-11.0m，下覆海相含淤泥質(zhì)粉砂及砂層粘土層，基巖為震旦系甘井子組灰?guī)r。由于人工回填含水層厚度薄，粘性土含量大，透水性差，又加上周圍吹填物屬細粒堆積物，含水量微弱，該區(qū)又距離海較遠，從范圍來看，吹填面積較大，賦水介質(zhì)的保溫條件較好，供水水量遠遠小于東部區(qū)，僅13-15t/h。地下水保溫條件好于東部區(qū)其它兩種類型地溫場，不只從巖相分析條件的出，而從2008年12月份供水井同時抽水測得結(jié)果證實，業(yè)務(wù)樓井水溫（13℃）高出侯工樓（10.5℃）2.5℃。從取樣，水質(zhì)分析資料可以看出，該區(qū)水中Cl-含量亦低于東部區(qū)，為4559.9mg/l，說明水源除受海水補給外，吹填區(qū)周圍地下水的補給，還有下部基巖裂隙水的補給，均顯示出不同的差異性特點。該區(qū)在選擇供水井時，應(yīng)回填層厚度較大，含粘土成分少的區(qū)位，同時結(jié)合深部基巖含水條件、構(gòu)造條件好的部位，綜合考慮確定供水井位置。（三）水源熱泵技術(shù)在港區(qū)適宜性的分析大窯灣港區(qū)從2004年6月、9月分別建了礦石碼頭與散糧碼頭水源熱泵，2005年6月建了集裝箱二期碼頭業(yè)務(wù)樓水源熱泵，2007年4月與2008年10月又分別建了大連港集裝箱三期輔建區(qū)五個單體水熱泵與業(yè)務(wù)樓的水源熱泵。這五處水源熱泵從建成運行，一直使用至今，冬季取暖，夏季制冷