沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害.pdf

第 卷第期 年月 吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n)V o l N o J u l y 李世杰,骆祖江,徐明钻,等沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害吉林大学学报(地球科学版),():d o i:/j c n k i j j u e s e L iS h i j i e,L u oZ u j i a n g,X uM i n g z u a n,e t a l G r o u n d w a t e rQ u a l i t yC h a r a c t e r i s t i c s i nC o a s t a lA r e a sa n dI t sP o t e n t i a lH a z a r dA n a l y s i s t oG r o u n d w a t e rS o u r c eH e a tP u m pS y s t e mi nC o a s t a lA r e a s J o u r n a lo fJ i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n),():d o i:/j c n k i j j u e s e 沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害李世杰,骆祖江,徐明钻,张斌河海大学地球科学与工程学院,南京 江苏省地质勘察技术院,南京 摘要:沿海地区地下水化学条件复杂,为查明地下水水质对地下水源热泵系统(GWH P)的危害,对危害机理进行了研究.通过对江苏省盐城地区潜水和第承压水的水化学分析,确定主要离子来源以及成因作用,重点分析了M g、C a、F e的危害性,最终利用水文地球化学软件P HR E E Q C计算饱和指数Is,分析了地下水越流混合作用、地下水回灌叠加对地下水源热泵的潜在危害.结果表明:盐城地区地下水T D S(溶解性总固体)质量浓度高,硬度高,N a、M g、C a、F e、HC O、C l是主要质量浓度异常的离子;潜水(T D S)为 m g/L,(N a)、(M g)、(C a)分 别 为 、m g/L,(HC O)、(C l)分 别 为 、m g/L;第承 压 水(T D S)为 m g/L,(N a)、(C a)、(F e)分别为 、m g/L,(C l)为 m g/L.地下水运移过程受到溶滤作用、古海水入侵作用等多种水岩反应的影响.地下水源热泵长期运行主要会呈现F e(OH)结垢、C a C O与C a M g(C O)沉淀结垢等问题.关键词:复杂水化学条件;地下水源热泵系统;地下水结垢;地下水d o i:/j c n k i j j u e s e 中图分类号:TU 文献标志码:A收稿日期:作者简介:李世杰(),男,硕士研究生,主要从事地热水、地质环境等方面的研究,E m a i l:q q c o m通信作者:骆祖江(),男,教授,博士生导师,主要从事水文地质与工程地质方面的研究,E m a i l:l u o z u j i a n gs i n a c o m基金项目:中央高校基本科研业务费专项(B );年江苏省自然资源发展专项()S u p p o r t e db yt h eF u n d a m e n t a lR e s e a r c hF u n d s f o rC e n t r a lU n i v e r s i t i e s(B )a n dt h eS p e c i a lF u n d f o rN a t u r a lR e s o u r c e sD e v e l o p m e n to f J i a n g s uP r o v i n c e i n ()G r o u n d w a t e rQ u a l i t yC h a r a c t e r i s t i c s i nC o a s t a lA r e a sa n dI t sP o t e n t i a lH a z a r dA n a l y s i s t oG r o u n d w a t e rS o u r c eH e a tP u m pS y s t e mi nC o a s t a lA r e a sL iS h i j i e,L u oZ u j i a n g,X uM i n g z u a n,Z h a n gB i nS c h o o l o fE a r t hS c i e n c e sa n dE n g i n e e r i n g,H o h a iU n i v e r s i t y,N a n j i n g ,C h i n aG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o na n dT e c h n o l o g yI n s t i t u t eo fJ i a n g s uP r o v i n c e,N a n j i n g ,C h i n aA b s t r a c t:T h ew a t e rc h e m i c a lc o n d i t i o n so fg r o u n d w a t e r i nc o a s t a la r e a sa r ec o m p l e x I no r d e rt of i n do u t t h eh a r mo f g r o u n d w a t e rq u a l i t y t og r o u n d w a t e r s o u r c eh e a tp u m ps y s t e m(GWH P),t h eh a r mm e c h a n i s m w a ss t u d i e d T h r o u g ht h eh y d r o c h e m i c a l a n a l y s i so f t h ep h r e a t i c a n dF i r s t c o n f i n e dw a t e r i nt h eY a n c h e n gC i t y,t h em a i n i o ns o u r c e sa n dc a u s e sw e r ed e t e r m i n e d,a n dt h eh a r mo fM g,C aa n dF ew a sa n a l y z e d F i n a l l y,t h es a t u r a t i o ni n d e xIsw a sc a l c u l a t e db yP HR E E Q C,a n dt h ep o t e n t i a lh a r mo fg r o u n d w a t e ro v e r f l o w m i x i n ga n dg r o u n d w a t e rr e c h a r g es u p e r p o s i t i o nt ot h eg r o u n d w a t e rs o u r c eh e a tp u m p w a sa n a l y z e d T h er e s u l t ss h o w t h a tt h e T D Sa n dh a r d n e s so fg r o u n d w a t e ri nY a n c h e n ga r e aa r eh i g h N a,M g,C a,F eHC Oa n dC la r et h em a i na b n o r m a l i o n s T h ed i v i n g(T D S)i s m g/L,(N a),(M g),(C a)a r e ,m g/L,r e s p e c t i v e l y T h ea n i o n s(HC O)a n d(C l)a r e m g/La n d m g/L,r e s p e c t i v e l y T h e(T D S)o fF i r s t c o n f i n e dw a t e rw a s m g/L,(N a),(C a)a n d(F e)w e r e ,a n d m g/L,r e s p e c t i v e l y,a n dt h e(C l)w a s m g/L T h ep r o c e s so fg r o u n d w a t e rm i g r a t i o n i s i n f l u e n c e db yv a r i o u sw a t e r r o c kr e a c t i o n s s u c ha sd i s s o l u t i o na n d i n t r u s i o no fa n c i e n t s e a w a t e r M a j o rp r o b l e m ss u c ha sF e(OH)s c a l i n g,C a C Oa n dC a M g(C O)p r e c i p i t a t i o na n ds c a l i n gw i l l o c c u r i nt h e l o n g t e r mo p e r a t i o no fGWH PK e y w o r d s:c o m p l e x h y d r o c h e m i c a l c o n d i t i o n s;g r o u n d w a t e r s o u r c e h e a t p u m p s y s t e m;g r o u n d w a t e rs c a l i n g;g r o u n d w a t e r引言地下水源热泵系统具有高效率、低成本且能有效减少能源消耗和有害气体排放的优势,已被广泛应用于世界各地.但在沿海地区,地下水源热泵系统在使用过 程中受到 了地下 水 水 质 恶 化 的 影响,且随着地下水源热泵系统的大规模应用,这种影响愈发不可忽视.过往学者对沿海地区地下水化学的研究已较为全面,主要包括溶质来源与成因作用、水化学类型、变化趋势及水质恶化的危害等方面.沿海地区地下水受地层盐分溶滤作用、离子交换作用、海水入侵作用、蒸发浓缩作用以及人为作用影响,呈现出T D S(溶解性总固体)质量浓度高、硬度大、部分阴离子与主要阳离子含量持续增高的特征 ,甚至导致某些重金属离子含量异常偏高.此外,地下水过度开采以及海 平面上升 也导致 地 下 水 进 一 步 咸化 .虽然前人针对地下水成因作用与水化学类型,以及地下水质量恶化的潜在危害进行了深入研究;但随着地下水源热泵系统的广泛应用,沿海地区地下水化学条件对地下水源热泵系统的影响必须得到足够的重视.本研究通过分析盐城地区地下水化学特征,首先确定地下水成因作用与溶质来源,然后采用化学分析法与水文地球化学软件P HR E E Q C反演模拟法研究含量异常离子的危害性,以得到不同含水层越流混合作用、氧化还原作用和地下水回灌作用对地下水源热泵的复杂影响,进一步查明盐城研究区地下水水质对地下水源热泵系统的潜在性危害.研究区域江苏省盐城市中心位于中国苏北平原中部,东临黄海,包括盐都区、亭湖区、城南新区、经济开发区,总面积 k m.区内气候属于典型的亚热带季风气候,全年平均日照时数达 h,多年平均气温 .据多年平均降雨数据统计,多年平均降雨量为 mm,主要集中在月,约占全年的 以上.自上新世以来,至今经历次海侵,经多期沉积形成典型的冲海积平原地貌,海侵层特征有明显区域差异性(图).全区为第四系深覆盖区,第四系底界埋深介于 m之间.主要沉积层为中更新统小腰庄组(Qp x)、上更新统灌南组(Qp g)和全新统淤尖组(Qhy).中更新统小腰庄组为河湖相,颗粒较细,岩性多为绿灰、棕黄、深灰、黄灰色的细砂、粉细砂、黏土,常含C a、F e、M n质结核.上更新统灌南组为漫滩相、河湖相、潮间带、潮上带、三角洲相,颗粒较细,向东靠近沿海地区逐渐过渡为粉砂,岩性为深灰、灰绿色亚砂土、亚黏土夹薄层粉砂.全新统淤尖组为全新世海积或海陆交互相,颗粒较细,有从西向东粒度变粗、厚度渐厚的趋势,岩性以深灰色、灰黄色亚砂土、粉砂,及亚砂土与亚黏土互层为主.区内地下水位埋深较浅,属于松散岩类孔隙水.本次研究的含水层范围为 m以浅.按图所示的水文地质调查线路SS,绘制了研究区北东向水文地质剖面,结果见图.按含水层组划分标准第期 李世杰,等:沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害将研究区含水层划分为潜水含水层(Q)、第承压含水层(Q)、第承压含水层(Q)(表).潜水含水层为全新世海积或海陆交互相沉积的细砂,第承压含水层为晚更新世沉积的细砂和粉细砂,第承压含水层为中更新世河湖相沉积的细砂、粉砂和粗砂.全区含水层厚度不均,起伏较大,易发生不同含水层之间的渗流混合现象.该地区地下水电导率总体由西向东递减.表研究区含水层分类T a b l eC l a s s i f i c a t i o no fa q u i f e r s i nt h e s t u d ya r e a含水层组时代岩石地层含水层厚度/m含水层顶板埋深/m潜水全新世淤尖组 第承压水晚更新世灌南组 第承压水中更新世小腰庄组 取样与测试通过对主要离子进行水质分析,确定地下水类型与溶质来源.依据地下水源热泵开采规范,确定采热范围为 m以浅,并结合研究区含水层埋深,确定取样对象为潜水含水层和第承压含水层.本次分析的试验数据来自于 年 月 日选取的 组样本(图),其中包括潜水样本 个、第承压水样本 个.潜水水样采集途径包括居民自用开采井与部分前期水文地质调查孔.第承压水水样 组采自于生产开采井与水文地质调查孔,包括东部沿海区组(D Y)、中部城市区组(Z C)、西部湖泊区组(X H),结果见图.取样前,均对采样井进行 m i n定排,所有水样均通过 m膜过滤,使其更具代表性.取样前用待取水样清洗全新 m L聚乙烯采样瓶,取样后密封冷藏保存.地下水水质特征潜水对研究区潜水水样进行数理统计(表)和水化学成分分析,并绘制P i p e r三线图(图).潜水p H值范围为 ,平均值为,呈弱碱性.T D S质量浓度变化范围为 m g/L.阳离子以N a、C a、M g为主,质量浓度范围分别为 、图研究区地理位置、地貌与古海侵特征F i g L o c a t i o n,g e o m o r p h o l o g ya n dp a l a e o t r a n s g r e s s i o nf e a t u r eo f t h e s t u d ya r e a吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷D Y东部沿海区组;Z C中部城市区组;XH西部湖泊区组.图研究区水文地质剖面线(SS)及潜水含水层和第承压含水层取样点位置F i g H y d r o g e o l o g i c a lp r o f i l e(SS)a n dl o c a t i o no fs a m p l i n gp o i n t so fp h r e a t i cw a t e ra q u i f e ra n dF i r s tc o n f i n e dw a t e ra q u i f e r i nt h e s t u d ya r e a图研究区垂直海岸线地层SS水文地质剖面F i g S t r a t i g r a p h i cSSh y d r o g e o l o g i c a l p r o f i l eo fv e r t i c a l c o a s t l i n eo f t h e s t u d ya r e a第期 李世杰,等:沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害 m g/L.阴离子以HC O、C l为主,HC O质 量 浓 度 为 m g/L,平 均 值 为 m g/L,C l质量浓度为 m g/L,平均值为 m g/L.结合图与表,中西部潜水为H C OC a型、东部潜水则为H C OC l N a型.第承压水对研究区第承压水水样进行数理统计(表)并绘制P i p e r三线图(图).p H值范围为 ,平均值.T D S质量浓度范围为 m g/L,由东北向西南递减(图).主要阳离 子 为N a、C a,平 均 质 量 浓 度 分 别 为 、m g/L.F e平均质量浓度高达 m g/L.主要阴离子为C l、S O,平均质量浓度分别 、m g/L.按(T D S)水质划分标准 可知,研究区第承压水分为东部盐水区(A)、中部咸水区(B)、西部淡水区(C)(图).东部盐水 区 包 括 便 仓 镇盐 城 南 洋 机 场 以 东 地 区,(T D S)平均值高达 m g/L(表),p H平均值为,呈酸性环境.主要阳离子为N a,平均质量浓度为 m g/L.主要阴离子为C l,平均质量浓度为 m g/L(表).水化学类型属于C l N a型.中部咸水区介于便仓镇盐城南洋机场以西与晓庄村尚庄镇以东地区之间,(T D S)平均值为 m g/L.主要阳离子为N a、C a,质量浓度平均值分别为 、m g/L.主要阴离子为C l,平均质量浓度为 m g/L(表).水化学类型为C l N aC a型.西部淡水区主要涵盖晓庄村尚庄镇以西地区,(T D S)平均值为 m g/L.主要阳离子为N a、C a,平均质量浓度分别为 、m g/L.阴离子以C l、HC O为主,平均质量浓度分别为 、m g/L(表).地下水类型为C lN aC a型.图研究区地下水P i p e r三线图F i g P i p e rc h a r t o f g r o u n d w a t e r i nt h e s t u d ya r e a地下水形成作用研究区基本水化学特征与水化学类型表明,潜水和承压水的水化学特征与相应的水化学作用不同(表、表,图),但需要通过离子关系进一步判别具体成因作用.采用G i b b s法、离子比值法分析各类型水的形成作用,结果见图、图.研究区第承压含水层(T D S)由沿海向内陆减小,c(N a)/c(N a C a)或 者c(C l)/c(C lHC O)大于,说明受到显著的蒸发浓缩作用的影响,C l和N a占据主要优势,水化学特征与海水相近(图).标准海水的c(N a)/c(C l)表研究区潜水化学组分T a b l eH y d r o c h e m i c a l c o m p o s i t i o no fp h r e a t i cw a t e r i nt h e s t u d ya r e ap HB/(m g/L)KN aC aM gHC OS OC lT D S总硬度/(m g/L)总碱度/(m g/L)最大值 最小值 平均值 标准差 变异系数 吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷表研究区第承压水水化学组分T a b l eH y d r o c h e m i c a l c o m p o s i t i o no fF i r s t c o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e ap HB/(m g/L)KN aC aM gF eHC OS OC lT D S总硬度/(m g/L)总碱度/(m g/L)最大值 最小值 平均值 标准差 变异系数 表研究区东部盐水区、中部咸水区及西部淡水区第承压水水化学组分T a b l eH y d r o c h e m i c a l c o m p o n e n t f r o me a s t e r ns a l tw a t e ra r e a,c e n t r a l s a l tw a t e ra r e aa n dw e s t e r nf r e s hw a t e ra r e ao fF i r s tc o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e a分区p HB/(m g/L)KN aC aM gHC OS OC lT D S东部盐水区最大值 最小值 平均值 中部咸水区最大值 最小值 平均值 西部淡水区最大值 最小值 平均值 为,研究区第承压水样本c(N a)/c(C l)值小于,由东部向西部从增大至(图 a),说明离子主要来源于上部古海侵含盐地层盐分淋滤,且蒸发浓缩作用导致离子富集.在N a质量浓度高的分布区域,第承压水的(C aM g)/(HC O)值远大于,且HC O质量浓度低,东部第承压含水层与中部第承压水未表现出C a、M g与HC O的一致性(图 b).该现象是由于高N a质量浓度海侵含盐地层在淋滤过程中发生水岩间反向阳离子交换作用N aC aM g进 入 第承 压 含 水 层,引 起C a、M g与N a的相同分布特征.综合研究表明:研究区第承压含水层主要受上部含盐地层盐分溶滤作用和蒸发浓缩作用控制,在中东部N a质量浓度高的地区发生反向阳离子交换作用,西部地区则发生了一部分碳酸盐类的溶解(式()().C a C OHOC OC a HC O;()C a M g(C O)HO C OC aM g HC O.()研究区潜水含水层c(N a)/c(N aC a)的值小 部 分 小 于,大 部 分 介 于 间,c(C l)/c(C lH C O)值总体小于,极小部分大于(图 a),说明潜水受到蒸发浓缩作用与岩石风化溶解作用的影响.c(N a)/c(C l)值在 附近(图 a),说明离子主要来源于地层的溶滤作用.(C aM g)/(H C O)值则小于(图 b),表明C a、M g与H C O来源于碳酸盐类溶解(式()().综合研究表明:研究区潜水含水层主要受地层溶滤作用、岩石风化溶解作用以及蒸发浓缩作用的影响,由东部向西部,地层溶滤作用与蒸发浓缩作用减弱、岩石风化溶解作用加强(表,图、图).地下水源热泵系统潜在危害分析与应对措施地下水源热 泵系统水质 适宜性标准(D Z/T第期 李世杰,等:沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害 )中指标允许值为p H,硬度 m g/L,矿 化 度 g/L,(F e)m g/L,(C l)m g/L,(S O)m g/L,可知研究区潜水与第承压水表现为溶质质量浓度以及p H异常.此外,研究区潜水总硬度小于 m g/L,(C a)、(M g)平均值分别为 、m g/L,(HC O)平 均 值 为 m g/L;这会导致C a C O和C a M g(C O)沉淀结垢风险.第承压水呈弱酸性,总硬度远大于 m g/L,(T D S)极高,平均值达 m g/L,(C l)平均值为 m g/L,(F e)最大值为 m g/L,平均值为 m g/L;因此,第承压水图研究区第承压含水层分区与(T D S)趋势图F i g T r e n dc h a r t o fF i r s t c o n f i n e da q u i f e rz o n ea n d(T D S)i nt h e s t u d ya r e a图研究区潜水与第承压水G i b b s图F i g G i b b sd i a g r a mo fp h r e a t i cw a t e ra n dF i r s t c o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e a吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷图研究区c(N a)c(C l)(a)与(C a M g)(H C O)(b)关系图F i g c(N a)c(C l)(a)a n d(C a M g)(H C O)(b)d i a g r a mi nt h e s t u d ya r e a具有极高的F e(OH)成垢风险和腐蚀风险,会造成地下水源热泵系统的失效.浅层地热能开发利用前期,应对以上潜在的风险加以防治.(F e)异常地下水 源 热 泵 系 统(F e)的 标 准 值 为m g/L,且地下水源热泵系统抽取第承压水含水层中的地下水将导致第承压含水层水位下降,形成潜水向第承压含水层越流,导致其弱碱性.本区第承压含水层(F e)普遍高于适宜值,平均值为 m g/L,(F e)约达到适宜值的倍(图).在酸性环境中,F e不易发生氧化,但随p H向弱碱性(附近)增大,(F e)降低(图).这是由于在弱碱性的环境中,可溶的F e被氧化为难溶的F e,F e发生饱和与水解形成的OH反应形成F e(OH).反应公式 为:F eO HO F e OH H;()F e OHF e(OH).()分析式()与式()可知,较高p H值与高含氧量会对F e的氧化起到加速作用,形成大量的F e(OH)结垢.因此,在(F e)过高的前提下,含氧量与p H值的微弱增大变化都将加速F e(OH)结垢形成.潜水与弱酸性第承压水混合形成弱碱性环境.由于在开采利用过程中不同氧化还原区提取地下水、管道密封不当使氧气渗入 和回灌作用都将增大地下水含氧量.因此,研究区的复杂条件将有利于F e(OH)结垢的形成.取样点位置见图.图研究区第承压水(F e)异常分析F i g A n a l y s i sd i a g r a m o fa b n o r m a l(F e)o fF i r s tc o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e a(C a),(M g),(H C O)及硬度异常由上述分析可知,区内潜水存在(HC O)过高,及部分潜水硬度过高,而区内第承压水则表现为(C a)、(M g)及硬度过高.因此,潜水和承压水会导致C a C O沉淀和C a M g(C O)沉淀,反应过程见式()():C a HC OC a C OHOC O;()C aM g HC OC a M g(C O)HO C O.()第期 李世杰,等:沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害取样点位置见图.图研究区第承压水(F e)稳定性与p H关系F i g D i a g r a mb e t w e e n(F e)s t a b i l i t ya n dp Ho fF i r s tc o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e a进一步对潜水进行水文地球化学反演,使用P HR E E Q C软件计算水垢成分的饱和指数(Is),计算公式为Is l g(Q/K).()式中:Q为活度积常数;K为平衡常数.对研究区内潜水的Is值和(HC O)进行趋势分析,结果表明,(HC O)与Is在空间分布上具有较好的一致性,(HC O)较高地区C a C O和C a M g(C O)的Is值基本大于,处于过饱和状态(图 a、b、c).在 中 西 部 地 区,水 化 学 类 型 为HC OC a型,C a、M g在阳离子中占比较高,HC O在 阴 离 子 中 占 主 导 优 势,对C a C O、C a M g(C O)的饱和沉淀起到控制作用(图 a、b、c).但是,东部地区C a、M g由于质量浓度较低且在阳离子中占比较低,与Is值相关性较低,对C a C O、C a M g(C O)的饱和沉淀的影响作用较弱(图 d).对区内第承压水Is值和C a、M g质量浓度进行趋势分析,结果表明,C a、M g的质量浓度与Is值在空间分布上并不具有较好的一致性(图).东 部 与 中 部 地 区,第承 压 水 由 于(HC O)较 小,且(C l)极 高,C l占 据 主 要优势,呈现C a、M g质量浓度高的地区C a C O、图 研究区潜水Is(C a C O)(a),Is(C a M g(C O)(b),(H C O)(c)和(C aM g)(d)分布图F i g D i s t r i b u t i o no fIs(C a C O)(a),Is(C a M g(C O)(b),(H C O)(c)a n d(C aM g)(d)o fp h r e a t i cw a t e r i nt h e s t u d ya r e a吉 林 大 学 学 报(地 球 科 学 版)第 卷图 研究区第承压水Is(C a C O)(a),Is(C a M g(C O)(b),(C a)(c),(M g)(d),(H C O)(e)和(C l)(f)分布图F i g D i s t r i b u t i o no fIs(C a C O)(a),(C a M g(C O)(b),(C a)(c),(M g)(d),(H C O)(e)a n d(C l)(f)o fF i r s t c o n f i n e dw a t e r i nt h e s t u d ya r e aC a M g(C O)的Is值小于,处于非饱和状态(图 ad).西部地区第承压水C a、M g的质量浓度相对东中部地区较低,但(HC O)开始增大;因此,C a C O、C a M g(C O)的饱和沉淀速度加快,使C a C O、C a M g(C O)的Is值大于,处于饱和状态(图 a、b).结果表明,当C a、M g和T D S质量浓度极高时,(HC O)的小幅增加也极易导致C a C O、C a M g(C O)的饱和沉淀.由于地下水源热泵系统夏秋季换热不同,造成的热堆积与冷堆积引起的含水层温度变化对沉淀产生更加复杂的影响.因此,潜水与西部第承压水将极易产生沉淀,引起地下水源热泵系统结垢,甚至引发管道与热交换器的堵塞,严重降低换热功率.结论与建议)潜 水 整 体 呈 弱 碱 性,(T D S)变 化 范 围 为 m g/L;阳 离 子 以N a、M g、C a为主,平 均 质 量 浓 度 分 别 为 、m g/L;阴离子以HC O、C l为主,平均质量浓度分别为 、m g/L.第承压水整体呈 弱 碱 性,(T D S)变 化 范 围 在 m g/L之间;阳离子以N a、C a为主,平第期 李世杰,等:沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害均质量浓度分别为 、m g/L,F e平均质量浓度高达 m g/L;主要阴离子为C l、S O,平均质量浓度分别为 、m g/L;N a、C a、C l、S O及T D S的质量浓度由东部沿海向西递减.)研究区潜水含水层主要受地层溶滤作用、岩石风化溶解作用以及蒸发浓缩作用的影响,由东部向西部,地层溶滤作用与蒸发浓缩作用减弱,岩石风化溶解作用加强.第承压水主要受上部含盐地层盐分溶滤作用、蒸发浓缩作用控制,在中东部N a质量浓度高的地区发生反向阳离子交换作用,西部地区则受溶解作用影响.)地下水源热泵长期运行将呈现F e(OH)结垢、C a C O与C a M g(C O)沉淀结垢等主要问题.第承压水中东部沿海地区F e质量浓度高的地区易发生氧化导致F e(OH)结垢,西部地区则影响较小;西部地区主要发生C a C O、C a M g(C O)沉淀型结垢.潜水中HC O在中西部地区质量浓度较高且 起 到 主 导 作 用,与C a、M g反 应 形 成C a C O、C a M g(C O)沉淀型结垢.)在地下水源热泵系统应用前,对研究区地下水化学条件的充分探查是解决潜在危害的最有效措施.此外,应采用数值分析法模拟地下水渗流场、溶质运移场、温度场等长期变化,并分析确切的潜在危害过程,对长期地下水质量变化与危害机理进行全面研究.对地下水源热泵系统的材料与结构应针对结垢等主要问题进行针对性改善,减弱危害对地下水源热泵系统的影响,提高系统稳定.参考文献(R e f e r e n c e s):Z h o uX,G a oQ,C h e nX D e v e l o p m e n t a lS t a t u sa n dC h a l l e n g e s o f GWH P a n d A T E S i n C h i n aJR e n e w a b l e&S u s t a i n a b l eE n e r g yR e v i e w s,:Z h uN,H uP,W a n gW,e ta l P e r f o r m a n c eA n a l y s i so fG r o u n dW a t e r S o u r c eH e a tP u m pS y s t e mW i t h i m p r o v e dC o n t r o lS t r a t e g i e sf o rB u i l d i n gR e t r o f i tJ R e n e w a b l eE n e r g y,():L u n dJW,B o y dTL D i r e c tU t i l i z a t i o no fG e o t h e r m a lE n e r g y W o r l d w i d e R e v i e wJG e o t h e r m i c s,:吕雅馨,骆祖江,徐成华南京汤山地区地热水资源评价J吉林大学学报(地球科学版),():L Y a x i n,L u oZ u j i a n g,X uC h e n g h u a E v a l u a t i o no fG e o t h e r m a l W a t e r R e s o u r c e s i n T a n g s h a n A r e a,N a n j i n gJ J o u r n a lo fJ i l i nU n i v e r s i t y(E a r t hS c i e n c eE d i t i o n),():C h e nFJ,Y a o C,Y a n g G Z F a i l u r e A n a l y s i so nA b n o r m a l W a l lT h i n n i n go fH e a t R r a n s f e rT i t a n i u mT u b e so fC o n d e n s e r s i nN u c l e a rP o w e rP l a n t:P a r t:C o r r o s i o na n dW e a rJ E n g i n e e r i n gF a i l u r eA n a l y s i s,:G j e n g e d a lS,R a m s t a dRK,H i l m o IBO F o u l i n ga n dC l o g g i n gS u r v e i l l a n c ei n O p e nL o o p G S H P S y s t e m sJ B u l l e t i n o f E n g i n e e r i n g G e o l o g y a n d t h eE n v i r o n m e n t,():O k a n oO,K o n i s h iA,K i t aA G e o c h e m i c a lS t u d yf o rU t i l i z a t i o no fG r o u n d w a t e