淺層地溫能是指在地球表層一定深度內(nèi)參與熱量循環(huán)，在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以被利用的低溫?zé)崮苜Y源。它的來(lái)源以太陽(yáng)輻射為主，還有一小部分來(lái)自地心熱量，是一種可再生能源，一般溫度恒定。淺層地溫能作為一種新型能源，在我國(guó)近幾年發(fā)展迅猛，其中以地源熱泵和水源熱泵為主，尤以水源熱泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。水源熱泵一般是以淺層的溫度穩(wěn)定的地下水為介質(zhì)，通過(guò)抽水井和回灌井的水路循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱交換的一種節(jié)能環(huán)保的新興技術(shù)。

    在近20年來(lái)，地下水源熱泵技術(shù)在西歐逐漸發(fā)展成熟，并于本世紀(jì)迅速推廣到國(guó)內(nèi)。但是地下水源熱泵系統(tǒng)的實(shí)際推廣應(yīng)用還面臨地下水資源的保護(hù)、熱短路、巖土層變形、冷熱島效應(yīng)等一系列地下工程問(wèn)題。

    一、回灌問(wèn)題是困擾我國(guó)地下水源熱泵發(fā)展的瓶頸

    目前困擾我國(guó)地下水源熱泵發(fā)展的瓶頸是回灌問(wèn)題，一些水源熱泵承包方不了解回灌井的鉆井施工技術(shù)工藝，單純地以供水井的水量衡量回灌量是不正確的，回灌井的施工是一個(gè)比較復(fù)雜的施工工藝。在我國(guó)靠近山區(qū)的沖擊扇上及盆地地區(qū)，卵、礫石及粗砂地層中孔隙度較大，成井后很容易回灌，且回灌使用效果永久。許多地源熱泵承包單位對(duì)水文地質(zhì)條件和鉆井施工工藝不了解，認(rèn)為只要地下有水就能回灌，這是對(duì)回灌井認(rèn)識(shí)不足。由于前期投入非常大，在短時(shí)間內(nèi)能夠回灌，或在一年內(nèi)就形成微量回灌，不但造成水資源的大量浪費(fèi)，而且長(zhǎng)期下去會(huì)引發(fā)局部地面沉降和地質(zhì)災(zāi)害。我們調(diào)查了大量的資料，在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水源熱泵所使用的地下水采用的處理方法是加壓回灌和凈化處理，這無(wú)意之中就加大了水源熱泵的利用成本。雖然我國(guó)水源熱泵的發(fā)展迅猛，但是科學(xué)論證不到位，致使把水源熱泵這一可再生資源的重復(fù)利用引入誤區(qū)。

    二、近年來(lái)我單位施工回灌井成果

    我單位自2000年起對(duì)水源熱泵回灌井的施工是在細(xì)粉砂、細(xì)中砂地層中進(jìn)行的。最深的為250m(承壓水)，最淺的為15m(潛水)，單井涌水量為60m3/h或100m3/h，在全國(guó)多個(gè)地區(qū)進(jìn)行施工，均能實(shí)現(xiàn)100%回灌(一抽兩灌)，并且分別運(yùn)行十幾年均不出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，回灌效果持久，用戶反映良好。

    三、回灌井的施工簡(jiǎn)述及取得的成效

    回灌井的施工首先要搞清楚當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，然后根據(jù)第一眼井的物探結(jié)果或地下水埋深及地層含水結(jié)構(gòu)進(jìn)行成井，成井后根據(jù)水量、水溫、靜水位和動(dòng)水位等確定其他井的合理布局。回灌井成井工藝非常復(fù)雜，不能運(yùn)用單純的傳統(tǒng)供水井施工工藝進(jìn)行施工。

    在十多年的回灌井施工中不斷的對(duì)回灌井的施工工藝進(jìn)行總結(jié)和創(chuàng)新?？偨Y(jié)出了一套完整而有效的施工工藝(已獲得國(guó)家專利)。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件，針對(duì)第四系細(xì)粉砂、中細(xì)砂地層采用不同的泥漿、鉆進(jìn)系數(shù)、鉆井口徑、成井口徑、沖孔換漿、礫料規(guī)格、濾水管的纏絲結(jié)構(gòu)、外濾水網(wǎng)的選用、投料高度以及洗井等，均有嚴(yán)格的要求。同時(shí)，回灌井在其使用的過(guò)程中同樣有嚴(yán)格的操作方法及使用要求。為保證永久性回灌，必須對(duì)回灌井進(jìn)行嚴(yán)格的一保、二保、三保養(yǎng)。隨著時(shí)間的推移逐步拉長(zhǎng)保養(yǎng)周期。根據(jù)用戶的反映和我們長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，回灌井如果保持正確的使用方法，應(yīng)該是隨時(shí)間的推移回灌量會(huì)越來(lái)越大，而并非減少。

    多年的回灌井施工，我們自成理論體系，經(jīng)過(guò)十幾年的施工經(jīng)驗(yàn)證明，在眾多專家認(rèn)為不易回灌的地區(qū)，我們同樣實(shí)現(xiàn)100%回灌。

    (作者：河北省地礦局第三水文工程地質(zhì)大隊(duì)淺層地溫研究室主任 劉金生)