醫(yī)院淺層地?zé)崮茉u(píng)估報(bào)告

淺層地?zé)岬刭|(zhì)條件評(píng)價(jià)報(bào)告委托單位：唐山市豐南區(qū)醫(yī)編寫(xiě)單位：河北省地礦局第二地質(zhì)大隊(duì)地?zé)衢_(kāi)發(fā)所 長(zhǎng)：技術(shù)負(fù)責(zé)：報(bào)告編寫(xiě)：金路湛丹報(bào)告審核： 總工程師：高孝提交日期：20111229 第0 任務(wù)由 工作依 目的任 第1 項(xiàng)目概 工程概 平面布 第2 工作簡(jiǎn) 以往工作程 本次完成工 工作質(zhì)量評(píng) 第3 淺層地?zé)岬刭|(zhì)條 區(qū)域地質(zhì)背景條 場(chǎng)地淺層地?zé)釛l 第4 淺層地?zé)徇m宜性評(píng) 現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試 場(chǎng)地適宜性評(píng) 項(xiàng)目可行性分 換熱孔布置要 地溫場(chǎng)均衡分 第5 風(fēng)險(xiǎn)因素與對(duì)策分 項(xiàng)目自身風(fēng)險(xiǎn)因 地質(zhì)分 第6 結(jié)論與建 結(jié) 建 0章前言（稱(chēng)“評(píng)價(jià)區(qū)”）進(jìn)行淺層地?zé)岬刭|(zhì)條件評(píng)估工作。1《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2005（2009版2《淺層地?zé)崮芸辈樵u(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》DZ/T0225-3《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》GB/T11615-20101、目2、任基本查明評(píng)價(jià)區(qū)淺層地?zé)岬刭|(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)，對(duì)不同工況下場(chǎng)地?fù)Q熱能力進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試；給出評(píng)價(jià)區(qū)淺層地?zé)崮芾眠m宜性結(jié)論和地源熱泵系統(tǒng)可行性結(jié)論；提出換熱孔布置要求、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因素及技術(shù)對(duì)策等方面的意見(jiàn)和建議。第1 擬建唐山市豐南區(qū)醫(yī)院位于唐山市豐南區(qū)西城區(qū)，西至鐵西路，（見(jiàn)圖11805′29.8″，北緯：3934′58.8″。擬建唐山市豐南區(qū)醫(yī)院總用地面積為62140m2（93.2畝，項(xiàng)目總投資約1.75億元。主要建設(shè)內(nèi)容見(jiàn)表1。表 工程概況一覽面積冷負(fù)荷熱負(fù)荷4-1383圖 交通位置示意根據(jù)工程總平面布置圖，本項(xiàng)目建筑總占地面積為62140m2（93.2畝，其中一期占地為8081.27m2（合12.13畝2188.67m2（合3.28畝其它地表硬化、綠化占地面積為（合77.83畝（見(jiàn)圖2章工作簡(jiǎn)述。表 主要參考資料一覽12河北省市市區(qū)域3報(bào)告（2001-2005年45質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)水質(zhì)分析等工作主要工作量見(jiàn)表3作布置見(jiàn)圖3。表 完成主要工作量一覽單位1組3件1圖 勘察孔布置評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范收料翔實(shí)可靠野外工作認(rèn)真細(xì)致。野外工作結(jié)束后，進(jìn)行了全面的數(shù)據(jù)整理，做到原始資料真實(shí)可靠、第3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)222蘭峪復(fù)式背斜（Ⅲ7）開(kāi)灤臺(tái)凹（Ⅳ28）的中部?；讟?gòu)造較復(fù)雜222碑子院背斜：評(píng)價(jià)區(qū)位于碑子院背斜東翼，距軸部約580m，該背斜東南翼地層呈倒轉(zhuǎn)或近于直立，西北翼較緩。由古生界寒武系、上元古界青白口系和中元古界薊縣系地層組成，核部為薊縣系地層，地層完整性較好，背斜軸部呈NNNE向延伸。區(qū)域地層巖評(píng)價(jià)區(qū)上覆為第四系松散沉積物，厚約460m，下伏基巖為寒武奧陶系。第四系描述如下（Q1：（Q2：（Q3：（Q4：地層巖性條根據(jù)鉆孔情況評(píng)價(jià)區(qū)150m深度范圍內(nèi)主要巖性為粘性土、砂層和卵礫石層。地層特征見(jiàn)表4和圖4。表 地層特征一覽埋深厚度①1-0-②10-15-③25-5-30-0-等④40-20-60-0-⑤70-8-⑥78-5⑦83-7-⑧90-0-⑨100-8-⑩55120-130-5等153水文地質(zhì)條評(píng)價(jià)區(qū)第四系松散巖類(lèi)孔隙水可分為淺層水和水（見(jiàn)圖5、圖6淺層水（Ⅰ+Ⅱ含水組）屬第四系潛水-微承壓水，沉積時(shí)代為四紀(jì)全新世（Q4）及晚更新世（Q3，水位埋深約13，主要巖性為10303/hm化學(xué)類(lèi)型為CO3Ca型，礦化度小于1g/。水動(dòng)態(tài)類(lèi)型為降水補(bǔ)給開(kāi)采型，水位年變幅2.03.0m左右，且呈逐年下降趨勢(shì)，年平均下降約0.4m。水（Ⅲ+Ⅳ含水組）屬第四系承壓水，沉積時(shí)代為第四紀(jì)中更新世（Q2）及早更新世（Q1，水位埋深約28m，主要巖性為中細(xì)砂、粗砂及卵礫石，富水性較強(qiáng)，單位涌水量1030m3/h·類(lèi)型為CO3aCa1g/。水主要補(bǔ)給來(lái)源為側(cè)2，且呈逐年下降趨勢(shì)。評(píng)價(jià)區(qū)第四系水位埋深約13m，存在多個(gè)含水層，水量豐富，水工程地質(zhì)條根據(jù)鉆孔情況，評(píng)價(jià)區(qū)150m深度范圍內(nèi)主要為粘性土層、砂層和卵礫石層。各層工程地質(zhì)特征見(jiàn)表5。表 工程地質(zhì)條件說(shuō)明110-40-90-5-270-145-5-35-根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)鉆探勘察結(jié)果，場(chǎng)地150m深度內(nèi)存在的砂層和卵礫第4 地層初溫測(cè)（如圖7孔安裝完成后在EE管內(nèi)的水與巖土體6。圖 水溫平衡法測(cè)試巖土初始平均溫表 水溫平衡法測(cè)試參數(shù)zk1測(cè)試孔：zk1測(cè)試孔巖土初始平均溫度采用地埋管水溫平衡法，測(cè)試孔巖土初始平均溫度測(cè)試時(shí)間為20112-1213:5500~15:2500，歷時(shí)1小時(shí)30分鐘40秒，圖8為zk1測(cè)試孔地層初始平1331s13.313.05℃。圖 zk1測(cè)試孔地層平均初始溫度測(cè)試曲熱流工況測(cè)1400~20111318，歷時(shí)47小時(shí)18分鐘A表達(dá)式為：Tt ln4aqR

4

r2 式中Tft——隨時(shí)間變化的地埋管換熱器進(jìn)出水平均溫度ql——單位延米地埋管換熱孔換熱量——巖土體導(dǎo)熱系數(shù)a——巖土體導(dǎo)溫系數(shù)r——鉆孔半徑——Rb——鉆孔內(nèi)熱阻，m·KT0——地層初始根據(jù)上式可推導(dǎo)利用恒熱流模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算巖土體導(dǎo)熱系數(shù)的公式和方法，Tftklnt

（如圖9（2kk（2）可計(jì)算巖土體導(dǎo)熱系數(shù)。圖 zk1孔穩(wěn)定熱流測(cè)試地埋管進(jìn)出水平均溫度及對(duì)數(shù)擬合曲導(dǎo)熱系數(shù)=2.55W/m·K。夏季工況測(cè)1406~20111433，歷時(shí)48小時(shí)27分鐘（夏季工況測(cè)試即夏季地埋管換熱器的換熱能力測(cè)試zk1測(cè)試孔穩(wěn)定工況（夏季工況）測(cè)試中，測(cè)試設(shè)定初始參數(shù)為地埋管測(cè)試孔進(jìn)水溫度321.53h由圖10可以得出，在測(cè)試開(kāi)始運(yùn)行至100620秒（1677分鐘的測(cè)試數(shù)據(jù)從100620（1677分鐘后為有效在此時(shí)間段內(nèi)，地埋管測(cè)試孔的進(jìn)水溫度均值31.9，出水溫度均值27.6℃，進(jìn)出水溫設(shè)定值偏離均小于0.3℃，測(cè)試數(shù)據(jù)有效。根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關(guān)系，使得熱量Q曲線(xiàn)與流量m△T100620秒（1677分鐘）以后時(shí)間內(nèi)，流量的均值1.53h，測(cè)試孔換熱量均值7.5kW，測(cè)試100m，因此每延米地埋管換熱量為75.01W。10zk1夏季工況測(cè)試地埋管換熱器進(jìn)、出水溫度變化曲冬季工況測(cè)（冬季工況zk2（冬季工況122417:15~2011122615:1546小時(shí)，測(cè)試設(shè)定初始參數(shù)為地埋管換熱孔進(jìn)水溫度4℃，流量為1.5m3/h，測(cè)試論見(jiàn)圖11由圖160480（1008分鐘（冬季工況測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)從60480（1008分鐘3.8℃，出水溫度均值6.83℃，進(jìn)出水溫差3.03℃，進(jìn)水溫度與設(shè)定值偏差0.2℃，在有效時(shí)間內(nèi)，進(jìn)水溫度與設(shè)定值偏離均小于0.3℃，測(cè)試數(shù)據(jù)有效。圖 zk2冬季工況測(cè)試地埋管換熱器進(jìn)、出水溫度變化曲根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關(guān)系，使得熱量Q曲線(xiàn)與流量m、溫差T曲線(xiàn)的穩(wěn)定趨勢(shì)基本一致。在60480秒（1008分鐘）以后時(shí)間內(nèi)，流量的均值1.53h，換熱孔換熱量均值5.28kW，換熱148m，因此每延米地埋管換熱量為35.68W。zk3測(cè)試孔穩(wěn)定工況（冬季工況）測(cè)試中，測(cè)試時(shí)間20112710:45~2011122910:27，歷時(shí)4742分設(shè)定初始參數(shù)為地埋管換熱孔進(jìn)水溫度41.53h論見(jiàn)圖12。由圖12可以得出，在測(cè)試開(kāi)始運(yùn)行至53100秒（885分鐘（冬季工況）測(cè)試的測(cè)試數(shù)據(jù)從53100（885分鐘4.017.03出水溫差3.020.010.3℃，測(cè)試數(shù)據(jù)有效。圖 冬季工況測(cè)試地埋管換熱器進(jìn)、出水溫度變化曲根據(jù)=C×m×△，流量、溫差T與熱量Q成正比例關(guān)系，使得熱量Q曲線(xiàn)與流量m、溫差T曲線(xiàn)的穩(wěn)定趨勢(shì)基本一致。在53100（885分鐘1.5m3h5.23kW，換熱148m，因此每延米地埋管換熱量為35.59W延米地埋管換熱量為35.64W。適宜性評(píng)價(jià)原根據(jù)地質(zhì)條件，換熱方式及建設(shè)成本進(jìn)行適宜性分區(qū)，可分為：適宜區(qū)、較適宜區(qū)和不適宜區(qū)。 用，其適宜性分區(qū)主要指標(biāo)見(jiàn)表7。表 地埋管（豎直）換熱適宜性分分區(qū)指標(biāo)（200m范圍內(nèi)第四系厚度卵石層厚度含水層厚度<30場(chǎng)地適宜性評(píng)評(píng)價(jià)區(qū)上覆土460m；水位埋13m，含有多個(gè)含水地質(zhì)條件可行條件較為適宜地源熱泵工程，項(xiàng)目可行。換熱能力可行本項(xiàng)目主體建（包括一期工程和遠(yuǎn)期工程總用地面積為m2（合93.2畝，其中建筑占地面積10270m2（15.4畝，其它地表硬化、綠化占地面積為51870m2（合77.8畝。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)熱響應(yīng)試驗(yàn)獲得如下數(shù)據(jù)：4℃工況下單位換熱量為35.64W/m；32℃工況下單位換熱量為75.01W/m。因此，評(píng)價(jià)區(qū)換熱能力驗(yàn)算如下暫定為120m則單孔換熱量為4.28KW和9.0KW；暫定孔間距4m，則孔均占地面積為16m2。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表8。表 評(píng)價(jià)區(qū)換熱驗(yàn)算一覽總負(fù)荷占地面積（可供地埋管施工用地基本原根據(jù)規(guī)范要求，豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m，孔徑宜小于0.1m，鉆孔間距應(yīng)滿(mǎn)足換熱需要，宜為36。水平連接管的深度應(yīng)在凍土層以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。放置和操作施工機(jī)具及埋設(shè)室外的需要：的占地面積及其分布場(chǎng)地內(nèi)樹(shù)木植被排水溝及輸電線(xiàn)、電信電纜的分布場(chǎng)地內(nèi)已有計(jì)劃修建的管線(xiàn)和構(gòu)筑物分布及其埋深；場(chǎng)地內(nèi)已有水井的位置。換熱方地埋管模型計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)均表明，雙U型埋管比單U型埋管可提高15%~20%的換熱能力?？紤]到鉆井成本和可利用土地面積等因素建議采U型地埋管換熱器有效解決單位場(chǎng)地面積換熱量孔115m，145-153m為卵礫石層，漏水較為嚴(yán)重，成孔時(shí)可能需要護(hù)壁機(jī)房或以機(jī)房為中心設(shè)置，為達(dá)到充分利用有限的土地面積的目的，建議布孔間距為4-5m。地溫場(chǎng)均衡分根據(jù)表1提供的地源熱泵負(fù)擔(dān)的建筑物全年總冷、熱負(fù)荷，冬季取熱量2.88*107kwh，夏季排熱量2.2608*107kwh和一個(gè)采暖季后，向的排熱量為0.6192*107kwh=2.22912*1013J。一個(gè)采暖季比一個(gè)制冷向提取熱量2.22912*1013J5章風(fēng)險(xiǎn)因素與對(duì)策分析風(fēng)險(xiǎn)的定性分類(lèi)一般分為四個(gè)等級(jí)，即性風(fēng)險(xiǎn)、重大風(fēng)險(xiǎn)、有可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。室外設(shè)計(jì)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：一般風(fēng)險(xiǎn)選，在實(shí)鉆過(guò)程中及時(shí)更改優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。施工控制風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：重大風(fēng)險(xiǎn)前期委托。地源熱泵系統(tǒng)由室內(nèi)端、機(jī)房、地埋側(cè)3負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的工程質(zhì)量及后期。工程施工。中期施工期間，施工內(nèi)容較多，包括鉆孔、下管回填水平管焊接等等因此風(fēng)險(xiǎn)因素也相當(dāng)增加所施工中需要注3②下入E管前需要對(duì)其進(jìn)行不小于0.6Ma下管后需要再次水平管連接后必須對(duì)整個(gè)地埋管系統(tǒng)每次壓力穩(wěn)定時(shí)間和穩(wěn)定度都要達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求并且保證帶帶水下管。層進(jìn)行分隔，防止不同含水層水質(zhì)污染。④水平管埋深應(yīng)在市政管線(xiàn)以下500mm1.6度，保證地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。使用電容連接頭，豎直和水平管路連接處需使套口型枝節(jié)（內(nèi)=被連接管外徑）進(jìn)行連接，確保連接密實(shí)牢竣工驗(yàn)收。待整套系統(tǒng)完工后，試運(yùn)行階段宜進(jìn)行一次系的施工情況。后期風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：一般風(fēng)險(xiǎn)后期的安全管理制度在地埋管系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置標(biāo)志物，重型車(chē)輛的通行、后期施工開(kāi)挖等。地溫場(chǎng)變化影風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：較大風(fēng)險(xiǎn)響微生物種群水變質(zhì)等多種不可預(yù)知的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題發(fā)生。水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：較大風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)說(shuō)明及對(duì)策：本區(qū)150米以?xún)?nèi)第四系有多層含水層，換熱孔擇回填材料，并建立換熱孔回填小組，明確、細(xì)化回填方案與建立監(jiān)督、檢驗(yàn)制度，從材料到工藝全面把關(guān)，有力保障回填質(zhì)量，從而避免因地