地源热泵建设项目水资源论证报告书.doc

地源热泵建设项目水资源论证报告书

甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院
二O一O年二月
2

地源热泵建设项目水资源论证报告书

项目负责：姚兴荣（上岗证号：0630113）
报告编写：尹 政（上岗证号：0630114）
审 核：陈 理
审 定：陈新民
总工程师：张荷生
院 长：张 举
编制单位：甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院
提交时间：二0一0年二月

目 录
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
甘肃省张掖市华大房地产开发有限责任公司投资1800万元在张掖市甘州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，受甘肃省张掖市华大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“甘州区丰泽园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
甘州区丰泽园B区（2号机组）地源热泵建设项目水资源论证目的是：通过对张掖市甘州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，根据甘州区丰泽园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/T 14848-93）；
(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22516.49 m3/a，现状地下水开采量为6623.95 m3/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张掖盆地东段。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张掖市城区及外围地带（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，甘州区丰泽园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
甘肃省张掖市华大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“甘州区丰泽园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：甘肃省张掖市华大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：甘州区丰泽园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甘州区丰泽园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
建设项目区位于张掖市西郊，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：甘州区丰泽园B区（2号机组）建筑占地面积1934.1 m2，总建筑面积（供暖面积）19914.8m2。
实施意见：甘州区丰泽园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张掖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
甘州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。据张掖市气象站资料（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；甘州区境内的酥油口河、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
松散岩类孔隙水是张掖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年度张掖市水利年报资料统计，2008年张掖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》，张掖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，张掖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年度甘州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《甘州区水资源配置方案》，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。
张掖市境内降雨稀少，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，农业一直是张掖用水的绝对主体。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，张掖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
甘州区丰泽园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，甘州区丰泽园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，得出甘州区丰泽园B区（2号机组）总热负荷WH=19914.8×45=897kW。
4.2.2 用水量计算
按照甘州区丰泽园B区（2号机组）取暖面积所需要的热负荷值计算所需水量。甘州区丰泽园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，则甘州区丰泽园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张掖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，根据甘州区丰泽园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1575 m3/d。
4.4.2年循环需水量
甘州区丰泽园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）甘肃省张掖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）甘肃省张掖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）甘州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
张掖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细土平原区，以泉的形式溢出地表，成为论证区地下水主要的天然排泄方式，地下水的侧向流出和潜水的蒸发蒸腾亦是地下水的天然排泄方式之一，开采是主要的人工排泄方式。
5.2.1.4地下水动态
论证区地下水年内动态和年际动态较为显著。影响地下水动态变化的主要因素是地下径流和人类的灌溉过程。
1.潜水动态
a.年内动态（2008年度）
潜水水位的变化过程反映了径流、开采、灌溉对动态的影响：一般受灌溉的影响，5月水位开始上升（图5—2），7月底上升至最高水位；8月份受地下水开采的控制，水位开始开始下降，9月份降至最低；10份以后受地下水径流增加的影响，潜水水位也开始逐渐上升，11月份冬灌时水位上升速度较快，11—12月上升至高水位并持续到翌年元月份。

b.年际动态（2001～2007年度）
据区内已有（2001～2007年度）地下水动态资料分析，论证区潜水水位在2001年以前一直处于下降状态，至2001年降至最低水位，与1989年相比，下降幅度达1.26m，年平均下降0.10m/a。自2002～2008年以来，论证区潜水水位处于持续缓慢上升状态（图5－3），2007年与2001年比较，水位上升幅度达0.87m, 年平均上升0.145m/a。
图5-3 论证区潜水水位多年动态过程曲线
1458
1460
1462
1989
1992
1995
1998
2001
2004
2007
年
水位高程（m）
86号孔

2.承压水动态
a.年内动态（2008年度）
根据论证区内的2－1孔（深层承压水）、2—2孔（浅层承压水）动态资料分析，承压水在年内的动态变化特征属于开采性动态类型，（图5—4）。对比分析监测数据不难看出，深层承压水与浅层承压水水位呈同步变化。一般5月份随着农业灌溉开采的开始，地下水位开始下降；7月底降至最低水位，8～9月份随着大面积农灌开采的结束，水位迅速回升，10～11份月达到最高水位并持续至翌年3—4月。据统计，年内变幅为4.43～8.81m。由南而北变幅逐渐增大。

b.年际动态（2004—2007年度）
据我院多年动态监测数据统计，论证区承压水水位多年动态特征呈稳定状态。主要表现在年最高水位基本保持不变，年最低水位呈现逐年上升趋势，水位年变幅逐年减小（图5—5）。年变幅由2004年的12.61m降至2007年的8.78m。

图5-5 论证区承压水位2004—2007年动态过程曲线
5.2.2地下水资源量分析
用水均衡法计算地下水资源，其计算边界与论证区边界基本吻合，均衡面积231.46km2（图5－6）。
均衡期选定于2009年1月1日—2009年12月31日。

均衡方程式为：
（Q河＋Q渠、田＋Q降凝＋Q侧入）—（Q开＋Q蒸＋Q泉＋Q侧出）＝ΔQ
式中
Q河—黑河水入渗量；
Q渠田—渠系及田间灌溉水入渗量；
Q降凝—降水、凝结水入渗量；
Q侧入—地下径流流入量；
Q开—地下水开采量；
Q蒸—蒸发蒸腾量；
Q泉—泉水溢出量；
Q侧出—侧向流出的地下径流量；
ΔQ—均衡期始末地下水储量变化量；
上述各均衡要素单位均为104m3/a。
2.均衡要素计算
甘肃省张掖市城区扩建工程东郊水源地水文地质勘探中，曾在论证区内于2003～2004年进行过水文地质勘探试验及地下水均衡计算，其均衡区范围与论证区范围基本一致，故本次论证区地下水均衡计算参数的选取、均衡要素的计算则直接应用该项目的计算成果。
3.地下水均衡
论证区地下水均衡计算见表5－1。

表5-1 论证区地下水均衡计算表
项目

年份
补给量（104m3/a）
排泄量（104m3/a）
河水
入渗
渠系、田间水入渗
降水、凝结水入渗
地下径流渗入量
合 计
蒸发
蒸腾
机井
开采
泉水溢出
地下径流流出量
合 计
2008
8716.99
4292.81
（1090.74）
757.98
8748.71
22516.49
（19314.42）
3130.42
6581.95
7320
（4756.06）
3268.25
20300.62
（17736.68）
项目
年份
计算补排差（104m3/a）
实测储量变化量（104m3/a）
均衡误差
2008
+2215.87
+2382.62
6.7%
注：括号内数字已扣除重复量
由上表统计得出，均衡区地下水总补给资源量为22516.49×104m3/a，总排泄量为20300.62×104m3/a，补排差为+2215.87×104m3/a，均衡期始末地下水储量变化为+2382.62×104m3/a，均衡相对误差为6.7%，均衡绝对误差166.75×104m3/a，说明选择的各项均衡要素和利用的相关参数符合客观实际。
4.地下水储存资源
地下水储存资源计算范围与均衡区基本一致。计算公式：
Q储=μFH
Q储—地下水储存资源；
μ—含水层平均给水度，依据前人资料，取0.23～0.25；
F—含水层分布面积（km2）,从图上利用MAPGS制图软件量取；
H—含水层平均厚度（m），依据物探电测深资料及勘探资料取一定的折算系数确定均衡区平均含水层厚度为155.00m。
经计算，均衡区地下水储存资源为71.63×108m3。
（5）地下水允许开采量
a.地下水允许开采量的确定原则
(a)地下水开采引起的水位下降值不引起生态环境恶化；
(b)向下游的地下侧向流出量相对稳定。
b.地下水允许开采量
采用水量均衡法计算允许开采量，计算公式为：
Q开=（Q总补-Q总排）+μFΔH/Δt
式中
Q开—地下水允许开采量（×104m3/a）；
Q总补—地下水总补给量（×104m3/a）；
Q总排—包括机井开采及地下水侧向流出量（×104m3/a）；
μFΔH/Δt—开采期地下水储量变化量(×104m3/a)。
根据地下水均衡计算结果，现状（P＝50％）条件下，依据允许开采量的确定原则给定设计降深（S=1.0m）,算得现状条件下论证区地下水允许开采量为7539.45×104m3/a，占天然补给量的33.48％。
（6）地下水允许开采量保证程度分析
根据前面的计算，论证区地下水允许开采量为7539.45×104m3/a（水平年），相当于含水层地下水位平均下降0.25m的储存资源；再者，允许开采量只占评价区天然补给量的33.48%。说明论证区计算的允许开采量不但合理可行，而且保证程度较高。可见张掖市甘州区内地下水水位基本成平衡趋势，近年来出现上升的状况。项目区单井出水量（降深3-5m）为3000～5000m3/d，能够保障取水井的需水量（1988 m3/d）。水源热泵系统用水时不消耗地下水，所以热泵用水不影响地下水资源的变化，从长远趋势上分析，本区地下水资源可以满足项目用水。
5.2.3用水井确定及井位布置
1.项目热泵用水井数的确定：甘州区丰泽园B区（2号机组）热泵机组提取5℃温差时，高峰用水量为102m3/h，设计单井涌水量150m3/h，所以需要开凿1眼热泵取水井就能满足热泵机组高峰用水量；项目回灌井设计回灌量为150m3/h，所以需要开凿3眼回灌井才能满足热机组高峰用水量的地下水回灌量。故甘州区丰泽园B区（2号机组）热泵机组采用1抽3灌的方案共4眼用水井即可满足供暖需求。
2.项目热泵用水井布置：水井布设依据水务局规定和要求，各井井间距离大于50m，用水井距离建筑物大于30m，拟建建筑物采用箱型基础，持力层为砾卵石层。砾卵石层在地下水位降低时压缩变形很小，同时，地温中央空调系统运行期间，为保护地下水资源，需将利用过的地下水回灌，建筑物之下的地下水位变化不大，空调机组运行期间利用地下水对建筑物不会造成影响。
5.2.4开采后的地下水水位预测
水源热泵项目仅以地下水作为热泵机组与地下能量交换的介质，系统用水为循环用水。如果保证抽取的地下水能够完全回灌，整个用水过程不消耗地下水资源，抽水井造成的地下水位下降在一定时间和一定范围内（小于60m）通过回灌后得到回补，而不会影响区域地下水水位的变化。因此项目用水不会影响区域地下水位的变化。
5.2.5地下水温动态
水温是地下水体热能的具体表现，据我院在张掖市第二水厂钻孔观测资料，本区地下水埋深50-100米为地下水恒温带，水温10-12℃。
5.2.6地下水水质评价
5.2.6.1水质评价的依据和分类
采用国标《GB/T14848—93地下水质量标准》对论证区地下水进行综合评价，该标准将地下水水质划分为五类。
Ⅰ类水主要反映地下水化学组分的天然低背景含量，适合于各种用途。
Ⅱ类水主要反映地下水化学组分的天然背景含量，适合于各种用途。
Ⅲ类水以人体健康基准值为依据，主要适用于集中式生活饮用水源及工、农业用水。
Ⅳ类水以农业和工业用水要求为依据，除适用于农业和 部分工业用水外，适当处理后可作为生活用水。
Ⅴ不宜饮用，其它用水可根据使用目的选用。
5.2.6.2水质评价方法
首先，分别计算单项组分评价值Fi（表5－2）。

表5－2单项组分评价分值（Fi）表
类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Fi
0
1
3
6
10
然后，根据下式计算综合评价分值F：
F=

式中
—各单项组分评价分值的平均值；
—单项组分评价分值的最大值；
n—各项组分总数。
最后，根据计算的F值按表5－3划分地下水质量级别。
表5－3 地下水水质综合评价分值表
级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Fi
＜0.80
0.80～2.50
2.50～4.25
4.25～7.20
＞7.20
5.2.6.3评价因子选取
选取PH、总硬度、硫酸盐、氯化物、铁离子、高锰酸盐、硝酸盐（以氮为主）、亚硝酸盐（以氮为主）、氨氮、氟化物等10个评价因子。以2008年12月地下水质分析资料为基础。
5.2.6.4评价结果
通过对论证区2个水质点的水质综合评价（表5－4）初步得出，论证区地下水为优良级（Ⅱ）水，适用于各种用途。
表5－4 2008年论证区地下水水质评价成果一览表
点 位
PH
总硬度
（CaCO3）
（mg/L）
硫酸盐
（mg/L）
氯化物
（mg/L）
铁Fe
（mg/L）
高锰酸盐指数（mg/L）
硝酸
盐氮
（mg/L）
亚硝
酸盐氮
（mg/L）
氨氮
（mg/L）
氟化物（mg/L）

F
二
水
厂
7.7
192.2
59.6
19.5
0.15
0.48
1.45
0.0006
0.016
0.13
0.27
0.73
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
优良
水
勘
院
8.2
186.1
61.5
18.4
0.25
0.47
1.24
0.0024