《水文地质勘察关于水源热泵技术的课题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水文地质勘察关于水源热泵技术的课题（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、序 言（一）任务来源“大连港大窑湾港区重点地段水文地质勘察”是“大连港大窑湾港区海水源技术研发和应用”项目的一个子课题，是整个项目的前期勘察与论证的一个重要基础部分，勘察的成果决定了大窑湾港区，能否建设港区浅层地温场的供水井，利用热泵技术在港区实现冬季取暖，夏季制冷的新技术，它也是具体贯彻国家提出的节约资源和保护环境的基本国策的新举措，总结好这一成果，在当今很有推广实践意义。大窑湾集装箱码头三期工程辅建区单体海水源热泵暖通工程及我市其他四个水源热泵工程2007年获评为国家第三批可再生能源示范项目，是大连市五个示范项目之一，均获得了政府财政的专项补贴，说明该项目的重要性。受大连港集装箱股份有
2、限公司及大连冰轮友联科技有限公司委托，辽宁水文地质工程地质勘察院承担了“大连港大窑湾港区重点地段的水文地质勘察”工作，工作时间是2008年3月至2009年2月。（二）目的任务本次勘察目的是查明论证重点地段的地质与水文地质条件；重点地段场区的地层结构；地下水埋藏条件，水温变化，水质与地下水资源等。阐明大窑湾港区地质环境特征，浅层低温场特征，并论证水源热泵开发利用适宜性的研究探讨。勘察论证的重点地段是1. 大窑湾港区三十万吨矿石码头，辅助建筑20000 m2；2. 大窑湾港区散粮码头办公业务楼，建筑面积4800m2；3. 大连港集装箱二期码头业务楼，建筑面积5600m2；4. 大窑湾集装箱码头三期
3、辅建工程侯工楼业务办公楼、机修车间等，建筑面积20000m2；二、工作区的自然条件（一）位置、地形、地貌大窑湾港区位于辽东半岛南部、大连市金县东南13Km，濒临北黄海，与大连湾以大孤山半岛相隔。水路距大港区15n mile，陆路距大连市50Km。地理坐标N3859,E12153。大窑湾湾口朝向东南，面向黄海，湾内水深大部分在5-10m，是良好的天然港口。近岸底质多为砂且多礁石，深水区为泥质，潮间带甚窄，为典型的基岩港湾海岸。大窑湾港区座落于大窑湾的南岸，东西长约4000余米，南北宽度约600-1500余米，是由人工回填及吹填物堆积而成，下部的软基层经强夯并采取振冲置换处理方案，吹填区域采用插塑
4、料排水板加堆载预压方案，而形成了目前整体平坦的港区。地面标高约为4.66-5.29m。相对高程差0.63m。（二）气象条件大连地区属于北温带季风气候区，具有海洋影响的特征，根据大连气象台（1951-1982）统计资料，主要气象要素如下：气温：多年平均气温10.2，极端最高气温35.3，极端最低气温-21.1,最大冻土深度93cm。降水：年平均降水量658.7mm,日最大降水量171.1mm,日降水量25.00mm的日数7.1d/a,日降水量50.00mm的日数2.4d/a.风向：本区受季风的影响,夏季多南风,冬季多偏北风.全年常风向为N,频率为19.45%;年平均风速5.8m/s,六级以上大风
5、的频率为8.4%,以N向大风为主;最大风速32m/s,风向SSW。台风：据多年台风资料统计，对大连海区影响较大的台风平均约2年出现一次，多出现在6-9月份。雾：大窑湾全年能见度1Km的雾日数平均为55d，4-7月份占全年雾日的70.4%。雾的 平均延时为10.6h。湿度：多年平均相对湿度为67%，冬、春季相对湿度较低。潮位：大连海区的潮型为不规则半日潮。据鲇鱼湾验潮站资料统计，潮位特征值如下：平均海平面 2.15m、平均高潮位3.31m、平均低潮位0.96m、平均潮差2.36m、历年最高潮位5.00m、历年最低潮位-1.03m受台风影响时，海浪最大高度达8.00mm。土壤标准冻结深度0.70m
6、，最大冻结深度0.93m，年平均冻结日数114.6d，最大积雪厚度37cm。三、勘察手段及工作量根据研究课题的要求，我们采取下列技术手段进行了调查研究工作。（一）资料的收集对场区已往已进行的1：5万城市地质系列图中的有关资料进行收集，着重基础地质、水文地质及环境水文地质方面，并着重收集近来这些地区的勘察资料，将这些资料进行整理分析，综合研究，确定勘察手段，选择钻探机械，制定施工设计与方案。同时收集大连港大窑湾港区从2004年以来已施工并建成的水源热泵的场区，即矿石码头、散粮码头、集装箱二期三期码头建筑物热泵技术使用情况的调查，对其适用性进行研究。（二）对工作区大窑湾南岸及其周边近20Km2的陆
7、域进行1：1000的地质与水文地质调查，了解工作区内的地层岩性，地质构造、地下水埋藏条件及富集规律，研究确定港区浅层地温场的基本特征。（三）通过综合分析，对不同的地温场区段，布置勘探工作，查明上部第四纪含水层分布范围、厚度，确定开发井的布置，结构等。并通过钻探了解下部基岩含水层特征是否存在含水构造及含水部位等。对供水井的技术选择提供方案。全区共钻探供水井12眼，收集供水井资料2眼，其余为勘探井16眼，全区共30眼。（四）抽水试验工作，对我们已经施工的8眼供水井均进行了开采试验工作及前期的洗井工作，2008年10月份对集装箱三期候工楼附近，雨水大线的潮汐影响因素，进行了阀门堵截前后供水井的抽水试
8、验工作，取得了较理想的资料。对潮湿汐影响供水井的变化连续监测七昼夜的水位水量、水温、水质资料。对水源热泵的冬季取暖，夏季制冷技术，提供了有价的措施方案。（五）地温场的长期监测工作，我们对矿石码头集装箱二期与三期业务楼、候工楼等水源热泵使用单位，地温场进行了跟踪监测及资料收集，取得了实际观测资料，为今后合理利用浅层地温资源提供了依据。完成实物工作量一览表 表1 工作项目1：1000地质水文地质调查地质钻孔水文地质钻井供水井水温水位水量监测潮汐影响抽水试验单位Km2孔M眼M眼天数眼天数数量201614412四、工作区地质构造与地质环境条件及水文地质条件（一）地质构造工作区大地构造位于纬向构造的阴山
9、构造带与新华夏系第二巨型隆起带的复合部位，构造复杂，北西向华夏系构造冲断层与东北向构造冲断层交错，受其影响场区内的北北西向构造较发育。有利于下部岩石赋水，其次级构造位于大连倒转背斜的北翼，矿石码头为由桥头组石英岩夹板岩组成的背斜的东南翼。集装箱码头下部为震旦系长岭子组与甘井子组地层组成向斜轴部地带，向斜轴部呈东西走向，利用地下水富集。（二）地质环境条件及水文地质条件通过地面调查，钻探资料的分析研究，大连港的地质环境条件可以归纳为三种类型，即大窑湾港区南部周边的天然地质环境，港区东部区的人工回填地质环境与西部区的人工吹填区地质环境。其特征如下：1、大窑湾港区南部周边天然地质环境条件港区南部周边地
10、区可以分为由桥头组地层组成的山地丘陵地形；另一类由第四系坡洪积物组成的谷地地形。前者属基岩区，蓄水贫乏，从区域资料来看，单井水量多，小于10t/h，而后者丘间谷地第四纪堆积层水量变甚少，仅25t/h。它难以满足水源热泵对水量的要求，另外，除水量较少外，又远离港区，根本无法满足水源热泵的需求。2、大窑湾港区东部人工回填区地质环境与水文地质条件大窑湾港区矿石码头、散粮码头、集装箱码头二期工程均属大面积开山石人工填海区。回填层厚度不一，矿石码头厚度一般在18.020.0m。下伏23m的海相粉砂，含淤泥的粘土层，底部基岩为板岩与石英岩。而散粮与集装箱码头，人工回填层厚度较大达9.0013.50m。向下
11、为海相淤泥质粘土(0.707.80m)，下为坡洪积的粘土混碎石层，厚2.208.30m，下伏基岩。港区以大窑湾二期工程业务综合楼勘察资料可代表回填区第四纪地层的沉积韵律。勘探深度内，场地底层自上而下为：（1）素填土(Q4ml):黄褐色，以近期回填石英岩碎石为主，粒径5-10cm占50%以上，局部为块石，辉绿岩碎块、板岩碎块、少量粘性土、杂物等。稍密-饱和，松散-稍密。层厚9.00-13.50m，层底标高-8.57-3.71m。（2）淤泥质粉质粘土（Q4m）：灰黑褐色，含有机质、角砾、细砂、贝壳，有腥臭味，饱和、软塑状态。层厚0.70-7.8m，层底标高-11.51-6.32m。（3）粘土混碎石
12、（Q3dpl）：黄褐色，含氧化铁结核，夹石英岩碎石、角砾，约占30%左右，湿，可塑硬塑状态，层厚2.20-8.30m，层底标高-19、81-11.11m。（4）强风化板岩（Zwhc）：黄褐色，岩石风化裂隙发育，碎裂状结构，岩芯呈块状、片状。层顶埋深14.30-25.10m，揭露层顶标高-19.81-9.64m，岩体破碎。东部港区回填层以素填土碎石为主，以港区周边分布的石英岩开山石、块石为主，仅含少量粘性土，透水性与含水性，地下水渗透性均很好，属良好的人造含水层。据矿石与散粮与集装箱二期码头开发的供水井来看（井径1.00m），水量可达80-120t/h，除开发上部回填层的地下水外加上深部基岩裂隙
13、水，满足水源热泵的需水量是可以的。3、大窑湾港区西部吹填区地质环境条件与水文地质条件西部港区吹填区主要指集装箱码头三期工程，候工楼以西，业务楼修配车间、仓库等地，吹填区地质环境条件较为复杂，因为围堰的宽窄不一，填料的物质成分有差异，吹填区的物质成份也不尽相同，在砂层、粉砂、淤泥粘土、粉土等，吹填的地、层岩性在横向与纵向的变化亦很大，规律性差，差异性很大。所以吹填区的地质环境条件很复杂。从三期集装箱工程来看，经钻探资料得知，垂直与海岸的围堰，上部宽达25m，下宽64m,填充物质以素填碎石为主，厚度达14.015.0m，透水含水性好，供水井水量可达210229t/h，很适合与水源热泵的要求。而业务
14、楼附近的近东西向横向围攻堰，距海达1000m，围攻墙竟达40余米，重要的是回填物质不如南北向围墙的粒度粗。以粘土地含碎石为主，粘土含量几乎占50%以上，较大的影响了透水性与含水性，供水井水量一般1316t/h，只有多凿井才能满足水源热泵的需水量。而吹填区的细粒度沉淀区，透水性与含水、蓄水性很差，根本无法满足水源热泵水量要求。4、回填区下部的基岩裂隙水东部港区的回填层下部基岩为震旦系长岭子组板岩风化裂隙，水量较小，而港区西部围堰及人工吹填区下覆基岩为震旦系甘井子组灰岩属岩溶构造裂隙水，还见有辉绿岩穿插，使深部地下水具承压性。开发下部基岩岩溶构造裂隙水，除增加供水井的出水量外，对于深部水循环，稳定
15、地下水水温有较好的作用，较大的井深，利于常年使用水井清淤，延长水井的使用寿命。五、重点勘察开发地段供水井地层及成井结构（一）矿石码头供水井矿石码头建筑面积为2万的生产辅助建筑区，经设计计算提出的需水量为 170t/h，我们经钻探提供了四眼供水井，其中一眼为海水淡化井外，其余三眼均为水源热泵空调井。满足了供暖需要。1、地层情况海水淡化及地温空调供水井自上而下所遇地层情况为：人工回填土、桥头组石英岩夹板岩等地层。2、成井结构（1）布置原则：根据本场地的水文地质条件及低潮位海水深度，共布置四眼供水井（详见水井布置图），A井为海水淡化供水井,B、C、D号井为地温空调供水井，。其坐标分别为：A：X = 62367.931 Y = .855；B：X = 62339.740 Y = .196； C：X = 62343.296 Y = .403；D：X = 62319.014 Y = .524；（2）成井结构（详见成井结构图）海水淡化供水井A：井深033m， 井径1450mm。 井深3368m， 井径300mm。 井深68108.1m， 井径
