地源热泵建设项目水资源论证报告书.docx
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地源热泵建设项目水资源论证报告书
地源热泵建设项目水资源
论证报告书
1总论1
1.1项目来源1
1.2水资源论证的目的和任务1
1.3编制依据2
1.4取水规模、取水水源与取水地点2
1.5工作等级3
1.6分析范围与论证范围4
1.7水平年5
1.8论证委托书或合同委托与承担单位6
2建设项目概况6
2.1建设项目名称及项目性质6
2.2建设地点、占地面积和土地利用情况6
2.3建设规模及实施意见7
2.4建设项目业主提出的取用水方案8
2.5建设项目业主提出的退水方案8
3建设项目所在区域水资源状况及其开发利用分析8
3.1基本概况8
3.2水资源状况及其开发利用分析9
3.3区域水资源状况及开发利用分析11
3.4论证区水资源状况及开发利用分析12
3.5区域水资源开发利用存在的主要问题12
4建设项目取用水合理性分析13
4.1取水合理性分析13
4.2用水合理性分析14
4.3需水量节水措施分析16
4.4建设项目的合理取用水量16
5建设项目地下水资源论证18
5.1依据的资料与方法18
5.2地下取水水源论证18
6取水的影响分析30
6.1对区域水资源的影响分析30
6.2对其它用户的影响31
6.3结论31
7退水的影响分析31
7.1水质31
7.2水温31
7.3地下水水位32
7.4水量32
8水资源保护措施32
9建设项目取水和退水影响补偿建议33
10建设项目水资源论证结论33
10.1项目取用水量33
10.2取水水源的可靠性与可行性33
10.3取用水对水资源状况和其他用水户的影响33
10.4退水影响及水资源保护措施34
10.5取水方案34
10.6回灌方案34
10.7布井方案34
10.8建议34
1总论
1.1项目来源
某房地产开发有限责任公司投资1800万元在某市某区新墩镇花儿村二社兴建丰泽园B区住宅小区，规划总用地面积16666.6m2。
为合理、高效利用浅层地热能，拟采用水源热泵（地温中央空调）技术和设备进行冬季供暖，以此来彻底改变现状传统的供热方式，创建节能环保型小区。
本项目拟开采地下水作为水源热泵的供水水源，根据《建设项目水资源论证管理办法》（2002年3月24日水利部、国家发展计划委员会令第15号）及有关法律、法规，为客观论证项目区含水层的供水能力和建设项目取水、退水对周边环境及其它用水户的影响程度，受某房地产开发有限责任公司的委托，甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院承担了“某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵建设项目”水资源论证工作。
1.2水资源论证的目的和任务
1.2.1目的
某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵建设项目水资源论证目的是：
通过对某市某区区域地下水资源状况及地下水开发利用情况进行调查分析，论证项目取用水的合理性；论证项目供热时的需用水量及可靠性与可行性；编写建设项目水资源论证报告，为项目立项、审批提供基础资料。
1.2.2任务
本次水资源论证工作的主要任务是：
收集建设项目所在地区的地质、水文地质、地下水动态、地下水水质、气象等有关资料，根据某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵取、用水需求及区域地下水资源现状，确定水文地质评价范围，开展水文调查及水资源论证工作。
主要完成以下工作：
⑴收集建设项目所在区域地质、水文地质、地下水动态、地下水水质、气象等有关资料。
⑵根据水利部有关技术标准及规定，论证项目取用水的合理性。
⑶结合区域水文地质条件，论证项目抽取地下水作为水源热泵用水的可行性和合理性。
1.3编制依据
本论证报告编制的主要依据有：
（1）《中华人民共和国水法》；
（2）《甘肃省行业用水定额》甘政发[2004]80号；
（3）《取水许可和水资源费征收管理条例》；
（4）《建设项目水资源论证管理办法》；
（5）《建设项目水资源论证导则（试行）》；
（6）《建设项目水资源论证报告书编制基本要求》
（7）《全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·动力）》
（建质［2003］4号）
（8）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）；
（9）《供水管井技术规范》（GB50296-99）；
1.4取水规模、取水水源与取水地点
1.取水规模
本项目冬季供暖期为5个月150天（每年11月1日至下年3月31日），夏季不制冷用水，设计冬季高峰用水量150m3/h。
一般用水量按高峰用水量的80%计，冬季一般用水量为120m3/h。
2.取水水源和取水地点
取水水源：
取第四系孔隙地下水作为取水水源。
取水井位于新墩镇花儿村二社丰泽园B区内（图1-1）。
1.5工作等级
1.根据业主提出的用水量需求：
每天需水量3600m3，年需水量54万m3；
2．论证区范围内，水平年（P=50%）地下水天然补给量为22516.49m3/a，现状地下水开采量为6623.95m3/a，水资源开发利用程度为29.42%。
根据地下取水水源论证分类等级划分指标（表1－1），依据业主提出的用水量需求及用水目的，并结合论证区水资源开发利用程度，确定该建设项目取水水源论证等级为三级。
表1－1地下取水水源论证分类等级划分指标
分类指标
一级
二级
三级
工业取水（×104m3/d）
≥1
0.3～1
≤0.3
生活取水（×104m3/d）
≥5
1～5
≤1
地质条件
复杂
中等
简单
开发利用程度（％）
≥70
（或超采区）
50～70
（或平衡区）
≤50
（或有潜力区）
1.6分析范围与论证范围
新墩镇花儿村二社丰泽园B区（2号机组）热泵项目分析范围的确定是以建设项目取用水有直接影响的区域为基准，统筹考虑地下水流域与行政区域。
根据项目所在地区地质、水文地质条件以及水资源开发利用现状，将本次水资源论证工作的分析范围确定某盆地东段。
根据取水水源所在地地下水的补给、径流、排泄条件及富水性、水质等水文地质条件，结合区域水资源开发利用程度，特别是下游邻近地带地下水的开发利用现状，确定本次论证范围为某市城区及外围地带（图1-2）。
1.7水平年
论证现状年一般选取与进行地下水水源论证时较接近的年份，并避免特枯或特丰水年。
项目用水是在不消耗地下水资源量的基础上使用地下水中储存的能量，通过热泵机组提取出水中的热能为建筑物供暖。
目前规划区内地下水开发利用程度较低，部分单位开采地下水用于消防、绿化。
因此，某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵水资源论证现状水平年采用2008年。
1.8论证委托书或合同委托与承担单位
某房地产开发有限责任公司（甲方）与甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院（乙方）签订合同，委托乙方对“某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵项目”进行水资源论证工作。
委托单位：
某房地产开发有限责任公司。
承担单位：
甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院。
2建设项目概况
2.1建设项目名称及项目性质
项目名称：
某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵建设项目水资源论证。
项目性质：
利用水源热泵系统为某区丰泽园B区（2号机组）供暖（新建）。
2.2建设地点、占地面积和土地利用情况
建设项目区位于某市西郊，紧邻张大公路西侧分布（图2―1），规划用地16666.6m2，建筑密度15.6%，绿化率46.8%。
2.3建设规模及实施意见
建设规模：
某区丰泽园B区（2号机组）建筑占地面积1934.1m2，总建筑面积（供暖面积）19914.8m2。
实施意见：
某区丰泽园B区（2号机组）地源热泵中央空调提供热源，应智能集中控制，使整个住宅区的温度保持舒适，同时又达到节能环保的效果。
2.4建设项目业主提出的取用水方案
2.4.1取水方案
本项目取水全部取用地下水，规划设计取水井1眼，井深124米，单井出水量为150m3/h。
本项目规划设计的取水井仅为冬季供暖。
其生活、绿化等其他用水则由某市自来水公司统一供水，故本次不再对其作为水资源论证的范畴。
2.4.2用水方案
热泵用水工艺：
本项目仅以地下水作为水源热泵系统提取地下相对恒温能源的介质，地下水从抽水井抽出后经过与系统介质能量交换后又通过回灌井回灌到地下，整个用水过程为封闭循环用水，不消耗水资源，地下水只与热泵机组发生能量交换。
2.5建设项目业主提出的退水方案
本项目规划设计回灌井（退水）3眼，井深124米。
将完成热泵系统能量交换后的地下水通过回灌井全部回灌到地下含水层中。
3建设项目所在区域水资源状况及其开发利用分析
3.1基本概况
3.1.1自然地理
某区地处河西走廊中段，黑河中游，东邻山丹县，西接临泽县，南与民乐县、肃南裕固族自治县毗邻，北依龙首山与内蒙古阿拉善右旗接壤。
东西长约66km，南北宽约96km，行政区总土地面积3694.60km2。
地理坐标：
东经100°06′～100°51′；北纬37°28′～39°25′。
地貌类型南部山前地带为冲洪积戈壁平原，北部绿洲区为细土平原区，地势自南东向北西倾斜，地形平坦，地面坡降5～30‰。
3.1.2水文气象
本区属北温带大陆性干旱气候，具有降水稀少，蒸发强烈、昼夜温差大、日照时间长、四季分明等气候特点。
据某市气象站资料（1991～2002年），多年平均降水量130.60mm，多年平均蒸发量2004.30mm，蒸发量是降水量的13倍。
年内降水主要集中在6～9月，约占多年平均降水总量的85.30％（图3－1）。
多年平均气温7.2℃，多年最大冻土深度123cm。
3.2水资源状况及其开发利用分析
3.2.1水资源状况
3.2.1.1地表水资源
就分析范围而言，发源于祁连山流径分析范围内的主要河流由东向西依次有童子坝河、洪水河、海潮坝河、大堵麻河、小堵麻河、酥油口河、黑河、大磁窑河等10余条河流，均属黑河内陆水系，多年平均径流量为21.01×108m3/a。
其中，黑河是本区径流量最大的河流，多年平均径流量为15.98×108m3/a，年最大径流量23.10×108m3/a。
其补给来源中降水占70.2%、地下水占25.8%，冰川积雪融水占4%，属降水和地下水混合补给类型的河流；民乐县境内的童子坝河、洪水河等7条河流，多年平均径流量4.21×108m3/a；某区境内的酥油口河、大磁窑河等3条河流，多年平均径流量0.82×108m3/a。
上述河流出山后即被水库拦蓄或纳入渠系，只有在汛期才有部分河水流入平原地带。
本世纪以来，由于全球气温的变化（升温），本区降雨量逐渐增多，致使黑河及其支流出山径流量呈现出缓慢增加之趋势。
资料统计，2001年～2008年黑河出山径流量平均为17.47×108m3/a，高于多年平均值7.4%。
3.2.1.2地下水资源
松散岩类孔隙水是某盆地东段主要的地下水类型，广泛分布于盆地第四纪松散岩层中。
受构造—地貌条件的制约，盆地不同地带地下水的埋藏条件各不相同，总的规律是：
自山前至盆地内部，地下水埋藏深度逐渐变浅，北部乌江一带泉水出露。
南部山前洪积扇顶部水位埋深大于200m，含水层由粗颗粒的砂砾卵石组成，地下水类型为单一潜水层，至扇中地带，水位埋深150～50m，含水层中含泥质渐多，扇缘和细土平原南部，水位埋深50～10m，含水层颗粒渐细，由单一的潜水层渐变为多层的潜水—承压水含水综合体。
黑河—山丹河沿岸地带水位埋深小于3m，乌江一带泉水成呈片状溢出（图3-2）。
3.3区域水资源状况及开发利用分析
据2008年度某市水利年报资料统计，2008年某盆地东段引水总量为12.93×108m3，其中河源来水量10.38×108m3，地下水开采总量为2.55×108m3/a。
以各供水对象分析，农业灌溉用水比重较大，总用水量为9.78×108m3,工业及生活用水开采量相对较小，为3.15×108m3。
据《河西走廊地下水勘查报告》，某盆地东段地下水允许开采量为4.54×108m3/a（P=50%）。
现状条件下，盆地东段地下水开采量为2.55×108m3/a。
由此，根据现状开采量和允许开采量计算得出，某盆地东段地下水开发利用程度属中等，为56.12％。
3.4论证区水资源状况及开发利用分析
据2008年度某区水利年报资料统计，2008年总引水量为8.70×108m3，其中河源来水量6.86×108m3，地下水年开采总量为1.84×108m3/a。
以各供水对象分析，农业灌溉用水比重较大，总用水量为6.88×108m3,占总用水量的79.08％，工业及生活用水用采量相对较小为0.65×108m3，占总用水量的7.47％，生态用水1.18×108m3，占总用水量的13.56％。
依据《某区水资源配置方案》，境内工业配置总水量为0.345×108m3，而实际用水量为0.337×108m3，水量余额为0.008×108m3。
生活配置总水量为0.32×108m3，而实际用水量为0.311×108m3，水量余额为0.009×108m3。
因此，本项目无论按工业用水还是按生活用水评价，均能满足项目用水。
3.5区域水资源开发利用存在的主要问题
3.5.1水资源短缺，供需矛盾较突出。
某市境内降雨稀少，蒸发强烈，用水主要依靠过境水资源。
区内人均水资源量只有1250m3，亩均水量511m3，分别为全国平均的75%和29%，依据国际标准，属中度缺水地区。
另外，黑河径流年内分配不均，且来水需水过程极不均匀，造成每年夏灌期间“卡脖子”旱日趋严重，使之境内水资源供需矛盾日渐突出。
3.5.2用水结构不合理，水资源利用经济效益低下
由于历史传统原因，农业一直是某用水的绝对主体。
虽然农业用水比例从2000年的近90%调整到了2005年的80%，但与全国平均水平相比，用水结构中农业用水比例仍然过大，这种“一头沉”的不合理用水结构造成区域单方水GDP产出偏低，区域水资源利用经济效益低下。
4建设项目取用水合理性分析
4.1取水合理性分析
本项目建设符合国家可再生能源利用的政策，同时符合水资源管理要求及水资源高效利用，因此，项目建设取水是合理的。
其合理性主要表现在以下几个方面：
1.符合国家可再生能源利用的政策
随着社会经济的平稳、快速发展，致使对石油、煤炭、天然气等能源需求量将会呈现出增大态势，未来能源将会形成日趋紧张的局势。
因此，寻求可再生能源资源来缓解能源供需紧张的局面已势在必行。
目前，通过水源热泵利用可再生、清洁的地下水热源，通过热能交换来代替传统的冬季燃煤供暖方式，具有广阔的发展前景，符合国家对可再生能源发展的政策。
2.清洁环保、高效节能
目前，冬季供暖基本为传统的燃煤锅炉供暖。
据有关资料统计，燃煤锅炉传热效率为70～90％，其余10～30％的热量将随水蒸气而蒸发，造成能源浪费较大。
同时，燃煤锅炉运行期间既耗水又污染周围环境，经济及环境效益低下。
水源热泵作为一种高新供暖技术，在充分吸收地下水体恒定温度的基础上，以循环水为载体通过热交换进行供暖，具有清洁环保之功效。
同时，水源热泵比电锅炉节能三分之二以上的电能；比燃煤锅炉节能三分之一以上的电能，通常热源系统消耗1kw的能量可获得4kw以上的热量，基本达到了高效节能之目的。
另外，水源热泵系统为封闭运行系统，系统回灌水量、水质等同于取水量和取水水质，不会对附近地带地下水的动态（水位、水质）产生影响。
因此，采用水源热泵系统进行供暖，即清洁环保，又高效节能。
3.技术成熟，推广前景广阔
水源热泵技术以其独特的设计理念和地下浅层稳定可靠的“热源”为依托，在供暖领域取得了快速的发展，已成为世界上最先进的供热技术，欧美许多经济发达国家已广泛应用。
近年来，该项技术在国内各省区已被积极推广应用。
目前，某市区已有个别用户采用该项技术进行冬季供暖，其应用效果和经济效益极为明显，其市场发展前景广阔。
4.符合水资源优化配置
水源热泵供热虽然开采利用地下水，但它获取地下水体中的热源后，则通过回灌井全部回灌于地下水体中，循环系统并不消耗水量。
因此，该系统取水符合水资源优化配置，取水合理。
综上所述，采用水源热泵冬季供暖，符合我国能源产业政策，属于国家鼓励发展的项目，项目取水是合理的。
4.2用水合理性分析
4.2.1冷热负荷计算
某区丰泽园B区（2号机组）建筑全为十一层住宅楼，取暖面积19914.8m2，根据《全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·动力）》中各类建筑的热负荷指标及本项目特点，某区丰泽园B区（2号机组）热负荷指标以住宅区的热负荷指标为参考依据，取热负荷指标为45W/m2。
通过计算，得出某区丰泽园B区（2号机组）总热负荷WH=19914.8×45=897kW。
4.2.2用水量计算
按照某区丰泽园B区（2号机组）取暖面积所需要的热负荷值计算所需水量。
某区丰泽园B区（2号机组）冬季供热所需的总热负荷为897kW。
用水量理论计算公式：
冬季用水量：
其中：
COP一般选5；QH为冬季地下水需用量，单位为m3/h；
WH为总热负荷值，单位KW。
△t为提取水温温差值，单位℃。
根据以上公式进行计算，井水循环提取的温差按6℃计算，则某区丰泽园B区（2号机组）热泵冬季高峰需水量QH＝897×0.8/6/1.163＝102m3/h。
热泵一般运行时需水量按照高峰需水量80%计算，冬季取暖一般用水量为82m3/h。
4.2.3用水合理性分析
本项目用水由两部分组成。
其中，居民生活及环境绿化用水由某市自来水公司利用城市供水管网统一供给，而水源热泵系统冬季供暖则规划利用地下水源进行供水。
1.用水原理
水源热泵供热系统由供热、循环两部分组成，供热部分为取水—加压—提热—热交换系统，水源热泵机组工作原理就是在冬季从地下水源中提取热量送到建筑物中循环；运行介质为自来水，是将热交换系统传输的热能通过水体循环输送到用户，最终实现供暖目标。
2.水平衡分析
本项目规划设计1眼取水井和3眼回灌井。
取水只是把地下水作为热源，利用循环水进行热交换，交换后全部回灌地下水体中，整个循环过程不消耗地下水资源。
因此，供暖系统运行期间始终保持地下水抽灌平衡，对区域地下水动态变化不产生影响。
3.用水指标合理性分析
本项目利用热泵原理完成供暖运行期间抽水、回灌始终保持水量平衡，同时，循环系统为封闭型，故热量交换过程中不消耗水资源，也不向外界排放废水、废气，是一项绿色环保型采暖工艺。
因此，项目用水效率高，其用水是合理的。
4.3需水量节水措施分析
水源热泵用水工艺是采用封闭式循环用水技术，对所用地下水而言，只是以地下水作为介质提取地下能量，整个过程不消耗地下水资源。
该项目节水潜力和措施主要表现在：
1.空调末端建筑物的保温措施，建筑材料保温性能好，热泵系统用水量就相应减少，建筑材料保温性能差，热泵系统用水量就多，所以建筑材料应尽可能选择保温性能好的。
2.门窗在适时通风过后应及时关闭，这样就减少了室内与外界能量的交换，同时也相应减少了工艺用水。
3.加强雨水利用，建立雨洪收集系统，实现雨水资源化，收集处理后的雨洪水可以用于地下水回灌，涵养地下水资源。
4.4建设项目的合理取用水量
4.4.1日循环需水量
不同使用时间，系统运行负荷不同，根据某区丰泽园B区（2号机组）特点及用途进行日需水量计算。
以冬季最冷天为例，水源热泵系统工作时间按照每日22小时计算。
高峰时段7小时，需水量102m3/h；一般时段共6小时，需水量按高峰时段的80%计，为82m3/h；维持时段共9小时，需水量按高峰时段的40%计，为41m3/h。
具体运行时间表及各时间段用水量见表4-1。
表4-1冬季热泵运行日需水量计算表
时间
运行状态
水量（m3）
时间
运行状态
水量（m3）
0:
00-1:
00
维持
41
12:
00-13:
00
停机
0
1:
00-2:
00
维持
41
13:
00-14:
00
停机
0
2:
00-3:
00
维持
41
14:
00-15:
00
维持
41
3:
00-4:
00
维持
41
15:
00-16:
00
维持
41
4:
00-5:
00
维持
41
16:
0017:
00
一般
82
5:
00-6:
00
维持
41
17:
00-18:
00
一般
82
6:
00-7:
00
一般
82
18:
00-19:
00
高峰
102
7:
00-8:
00
高峰
102
19:
00-20:
00
高峰
102
8:
00-9:
00
高峰
102
20:
00-21:
00
高峰
102
9:
00-10:
00
高峰
102
21:
00-22:
00
一般
82
10:
00-11:
00
高峰
102
22:
00-23:
00
一般
82
11:
00-12:
00
一般
82
23:
00-24:
00
维持
41
冬季高峰日循环需水量为：
102×7+82×6+41×9=1575m3/d，取水井1眼，单井供水量为1575m3/d。
4.4.2年循环需水量
某区丰泽园B区（2号机组）供暖季从每年11月1日至下年3月31日，运行5个月，150天，高峰时间100日。
计算时以理论值为依据，一般日用水量按高峰日用水量的80%计算，全年总需水量Q=100×1575+50×1575×0.8=22万m3/a。
5建设项目地下水资源论证
5.1依据的资料与方法
依据的资料主要有：
（1）自然地理、社会经济；
（2）某市地下水资源及其开发利用规划报告（甘肃地勘局第二水文地质工程地质队，1997年9月）；
（3）某市城区供水扩建工程东郊水源地勘探报告（甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，2005年5月）；
（4）某区开采井专项调查报告（甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，2004年4月）。
5.2地下取水水源论证
5.2.1水文地质条件分析
5.2.1.1地下水的埋藏与分布
论证区位于冲洪积细土平原区，地下水类型为松散岩类孔隙水。
根据地下水的赋存条件、水力性质等，可将本区地下水划分为潜水和潜水—承压水，现分别论述。
1.潜水
分布于论证区312国道—城区以南广大区域主要为潜水分布区，含水层岩性为砂、砂砾石及砂砾卵石组成，厚度120～130m，含水层富水性好，单井出水量为大于10000m3/d（降深10m，口径16″下同）。
2.潜水—承压水
分布于论证区312国道—城区以北，含水层为多层结构的砂、砂砾石，上部为潜水，下部为承压水。
含水层单层厚20～30m，承压水第一含水层顶板埋深一般为20～30m，最浅为5m，至流泉村—原市社会福利院一带小于1m。
承压水头一般高于潜水位1～2m，含水层厚度25～60m，其富水性较好，单井出水量1000～3000m3/d。
地下水位埋深自南西而北东渐浅，南部地带水位埋深大于10m，城区一带埋深小于5m，至312国道以北水位埋深小于3m，并在地势低洼地带地下水溢出地表，形成常年性积水湿地以及盐碱湿地、草甸湿地。
5.2.1.2含水岩（组）富水性
某盆地东段富水性最丰富的地段是黑河洪积扇下部及黑河沿岸地带，单井（降深5m）出水量大于5000m3/d，其次是扇中地带，单井出水量3000～5000m3/d，南北山前最差，小于1000m3/d，项目区内为＞5000m3/d（图5-1）。
5.2.1.3地下水的补、径、排条件
区内地下水主要接受南部地带的地下径流侧向补给、其次为黑河河道入渗补给及灌溉渠系、田间水入渗补给等。
受地形和补给源的控制，地下水径流方向在城区西侧，由南西向北东径流，城区东侧由南而北，山丹河以北，则由东向西径流。
水力坡度一般为2.5～5‰。
地下水径流至洪积扇缘及
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