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淺談地下水源熱泵造成地面沉降的影響

   2014-04-23 地源熱泵網(wǎng)66110
核心提示:地下水源熱泵在國(guó)際上的發(fā)展,1948年第一臺(tái)地下水源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州運(yùn)行,掀起了上世紀(jì)歐洲和美國(guó)地源熱泵研究的高潮,美國(guó)地

 
      地下水源熱泵在國(guó)際上的發(fā)展,1948年第一臺(tái)地下水源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州運(yùn)行,掀起了上世紀(jì)歐洲和美國(guó)地源熱泵研究的高潮,美國(guó)地下水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用一直呈上升趨勢(shì)。據(jù)美國(guó)能源信息部的調(diào)查表明:美國(guó)地下水源熱泵在2004年大約有500000套地源熱泵在運(yùn)行,每年大約有50000套在安裝,美國(guó)地源熱泵應(yīng)用最多的地方是學(xué)校和辦公建筑,全美也是世界最大的地下水源熱泵系統(tǒng)安裝在肯塔基州路易維爾市的一幢旅館辦公建筑中,它能夠提供10MW的冷、熱量。在歐洲的中部和北部,由于氣候寒冷,地源熱泵主要應(yīng)用于采暖模式。原聯(lián)邦德國(guó)計(jì)劃到1990年生產(chǎn)熱泵350萬(wàn)臺(tái),其中地下水源熱泵14%,基本都是單向的大型熱泵,制熱量為400-600KW。瑞典政府在地源熱泵應(yīng)用的初期采取了一定的補(bǔ)貼政策,不過(guò)20世紀(jì)90年代以來(lái),政府取消補(bǔ)貼,但地源熱泵仍以1000 套/年的速度增長(zhǎng),全國(guó)累計(jì)安裝了23萬(wàn)套地源熱泵系統(tǒng)。
     
      我國(guó)地下水源熱泵從1997年開始學(xué)習(xí)和引進(jìn)歐洲產(chǎn)品,出現(xiàn)了大規(guī)模的地下水源熱泵采暖工程項(xiàng)目,到1999年底,全國(guó)大約有100套地下水源熱泵供熱、制冷系統(tǒng)。最近幾年地下水源熱泵技術(shù)發(fā)展的較快,以北京為例,現(xiàn)在地源熱泵應(yīng)用在北京的辦公樓、住宅、學(xué)校、商場(chǎng)、賓館、醫(yī)院等,2008年奧運(yùn)會(huì)許多場(chǎng)館和國(guó)家大劇院都有不同程度的應(yīng)用。
     
      值得一提的是我國(guó)為貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院提出的建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)的戰(zhàn)略部署,充分利用可再生能源,發(fā)改委、住建部、財(cái)政部等通過(guò)不同規(guī)劃和文件鼓勵(lì)和支持地源熱泵、與建筑一體化的發(fā)展,并對(duì)申請(qǐng)的示范項(xiàng)目進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)貼,一些省、市區(qū)也陸續(xù)開始出臺(tái)新的規(guī)定鼓勵(lì)地源熱泵的發(fā)展。

      地源熱泵在世界上的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了100年的傳統(tǒng)地?zé)峒夹g(shù)的發(fā)展。2000年有26個(gè)國(guó)家,2005年有33個(gè)國(guó)家,2010年有43個(gè)國(guó)家開始使用地源熱泵,最初都是北美和歐洲領(lǐng)先,到今年,中國(guó)已經(jīng)排到了地源熱泵使用國(guó)家當(dāng)中的第二位。地源熱泵在國(guó)際國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度都充分的說(shuō)明了目前的技術(shù)能夠把地源熱泵的應(yīng)用對(duì)地面沉降及地面建筑物的影響降到最低,不會(huì)存在安全隱患。
     
      由遼寧省建筑設(shè)計(jì)院、沈陽(yáng)建筑大學(xué)、遼寧地質(zhì)勘察施工集團(tuán)公司負(fù)責(zé)研究地下水源熱泵技術(shù)應(yīng)用對(duì)建筑地基基礎(chǔ)的影響中得出的結(jié)論如下:

      1.對(duì)于砂土地基的建筑物,抽取、回灌地下水引起的地面附加沉降均在規(guī)范允許范圍內(nèi),建筑物的沉降安全問(wèn)題是可以解決的。
     
      2.模型模擬試驗(yàn)的結(jié)果表明:水位下降段以內(nèi)的釋水壓密變形與基礎(chǔ)沉降寬度、地基壓力、地基壓縮模量有關(guān),該壓縮變形可控制在0.35mm左右。

      3.水位下降段以外,由于水位降深產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起的建筑物的附加沉降僅與地面以下土層厚度、變形模量有關(guān),沈陽(yáng)地鐵一、二號(hào)線施工地下水位最大降深達(dá)18m,基坑周邊地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果最大沉降5.82mm,地下水源熱泵群井抽水的最大水位降深也不超過(guò)5m,一般水位降深3m左右,地面沉降可控制在5mm以內(nèi)。

      4.以樁為基礎(chǔ)的建筑物可不考慮抽取地下水對(duì)建筑物附加沉降的影響。
以上結(jié)論充分說(shuō)明即使地下水位下降,對(duì)有建筑物的地面沉降的影響也微乎其微,對(duì)于沒(méi)有建筑物的地面更不會(huì)有影響,更何況抽取的地下水實(shí)現(xiàn)百分之百的回灌的前提下,對(duì)地面沉降的影響可以不予考慮。
 
       針對(duì)回灌井堵塞的原因采取不同的措施進(jìn)行處理:
 
      1.懸浮物堵塞:注入水中的懸浮物含量過(guò)高會(huì)堵塞多孔介質(zhì)的孔隙,從而使井的回灌能力不斷減小直到無(wú)法回灌。可以通過(guò)預(yù)處理控制回灌井中懸浮物的含量是防止回灌井堵塞。
 
      2.微生物的生長(zhǎng):注入水中的或當(dāng)?shù)氐奈⑸锟赡茉谶m宜的條件下在回灌井周圍迅速繁殖,形成一層生物膜堵塞介質(zhì)孔隙,從而降低了含水層的導(dǎo)水能力。可以通過(guò)電子水處理儀去除水中的有機(jī)質(zhì)或者進(jìn)行預(yù)消毒殺死微生物可以防止生物膜的形成。
 
      3.化學(xué)沉淀:當(dāng)注入水與含水層介質(zhì)或地下水不相容時(shí),可能會(huì)引起某些化學(xué)反應(yīng),這不僅可以形成化學(xué)沉淀堵塞水的回灌,甚至可能因新生成的化學(xué)物質(zhì)而影響水質(zhì)。在碳酸鹽地區(qū)可以通過(guò)加酸來(lái)控制水的PH值,以防止化學(xué)沉淀的生成。
 
      4.含水層細(xì)顆粒重組:當(dāng)回灌井又兼作抽水井時(shí),反復(fù)的抽、回灌可能引起存在于井壁周圍細(xì)顆粒介質(zhì)的重組,這種堵塞一旦形成,則很難處理。因此在這種情況下,可以控制回灌井用作抽水井的頻率,在有條件的地方抽水井不做回灌井使用。

責(zé)編:dhl

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