河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用技术研究

摘要

河床渗滤取水技术是利用河床底部砂卵石层的垂向渗流和滤净功能,将地表江河水转化为河床下潜流水,再通过建造在河床下基岩中的输水平巷和集水竖井将地下水取出地表,集取水、净水一体化的专利技术,同时亦是一种利用天然河床作为滤床的水处理新工艺技术。水源热泵空调系统是目前国家极力推崇的一种建筑节能技术,已在全国各地推广使用。重庆市地处两江交汇处,可利用的淡水资源丰富,且大量建筑沿两江四岸分布,为应用水源热泵技术提供了很有利的自然条件。但由于长江和嘉陵江水质浊度和含沙量变化幅度大,直接制约着水源热泵技术在重庆地区的推广使用。因此,为了打破水源热泵技术在重庆推广使用的瓶颈,急需开展河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用的技术研究,迄今为止,该技术研究在我国乃至全世界尚属首次。本文在认真研究河床渗滤取水工艺原理、总结河床渗滤取水及水源热泵工程设计和施工的实践经验的基础上,结合重庆市河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用在建工程实例,重点对滤床净水机理、水温、水质特点及滤床淤塞防治、联合节能等关键技术进行了试验研究,对渗滤取水与水源热泵系统联合应用的相关参数进行了计算,得出以下主要结论:①渗滤取水出水水温恒定、夏凉冬暖(夏季22-23℃,冬季16-18℃),水温比一般地表水更有利于水源热泵机组的节能使用,有利于采用大温差水源热泵机组;②渗滤取水出水浊度＜1NTU,pH、电导率、COD、BOD、TOC、NO3等水质指标完全可以满足水源热泵机组的用水需求,可省去除砂、沉淀、过滤等水处理工序;③大型现场入渗滤池试验表明:河床渗滤取水的适宜条件是河床流量充沛,水流流速＞0.1m/s,具有足够大的天然滤床,其砂卵石滤层厚度不小于3m,且有一定的垂直入渗滤速;④随着工程的运行,滤床表层泥膜会产生轻微淤塞现象,在水流的水平流速冲刷下,淤塞的表层泥膜不断脱落、破坏和更新,淤塞速度很缓慢。但为了防止淤塞速度加快,定期对滤床表层泥膜进行清淤是很有必要的。⑤河床渗滤取水与水源热泵系统联合使用可以减少机组总用水量,与直接采用地表取水的水源热泵系统相比能够节约30％的电能消耗,节省70%的建设用地,实现最大幅度的资源节约,有着广阔的推广示范价值及发展前景。

目录

摘要

ABSTRACT

1 问题的提出及研究目的与意义

1.1 问题的提出

1.2 研究目的与意义

2 河床渗滤取水和水源热泵系统技术国内外研究现状

2.1 河床渗滤取水技术国内外研究现状

2.1.1 国内研究现状

2.1.2 国外研究现状

2.1.3 发展趋势评述

2.2 水源热泵系统技术国内外研究现状

2.2.1 国内研究现状

2.2.2 国外研究现状

2.2.3 水源热泵系统与传统空调系统的比较及优势

2.2.4 发展趋势评述

3 河床渗滤取水工艺原理及取水环境地质条件适应性研究

3.1 河床渗滤取水工艺原理

3.1.1 渗滤取水工程的系统构成

3.1.2 渗滤取水工艺流程与技术原理

3.2 渗滤取水环境地质条件适应性分析

3.2.1 气象、水文条件分析

3.2.2 地形、地貌

3.2.3 地层岩性与地质构造

3.2.4 滤床特征与水文地质条件研究

4 渗滤取水工程试验及设计施工技术要点分析

4.1 室内模拟试验

4.1.1 试验装置

4.1.2 化学污染物去除试验试验情况及结果

4.2 现场大型模拟试验

4.2.1 试验工艺流程及试验装置

4.2.2 试验概况

4.2.3 试验结果

4.3 工程实践应用分析

4.3.1 裂隙渗透水

4.3.2 渗滤孔渗透水

4.4 河床渗滤取水工程勘察设计和施工技术要点分析

4.4.1 勘察设计技术要点分析

4.4.2 渗滤取水工程施工要点分析

5 河床渗滤净水机理及渗滤流场数值模拟研究

5.1 河床渗滤净水机理研究

5.1.1 滤床渗滤净水的物理、化学和生物作用

5.1.2 水质净化过程的主要影响因素

5.2 渗滤取水工程渗流场的数值模拟分析

5.2.1 地下水渗流模拟原理

5.2.2 白沙渗滤取水工程渗流场模拟

6 渗滤取水水量计算

6.1 渗滤取水的补给源分析

6.2 孔隙性渗滤水量计算方法

6.3 基岩裂隙水计算方法

6.3.1 基岩裂隙水研究与水量计算的意义

6.3.2 集水洞基岩出水量评价

6.4 工程计算实例

7 取水过程滤床淤塞研究及防治措施

7.1 取水过程滤床淤塞的特点

7.2 滤床淤塞的试验研究

7.3 滤床淤塞机理分析

7.3.1 滤床淤塞过程

7.3.2 淤塞方式与机理

7.3.3 影响淤塞的控制因素

7.4 滤床淤塞防治研究

7.4.1 滤床淤塞防治措施

7.4.2 滤床淤塞治理措施

8 长江、嘉陵江江水水源热泵应用的关键技术研究

8.1 长江、嘉陵江应用江水水源热泵系统的可行性分析

8.1.1 重庆段长江、嘉陵江的水资源现状

8.1.2 重庆段长江、嘉陵江的水资源特点

8.1.3 水源热泵水源系统的要求

8.1.4 江水源热泵适用范围

8.1.5 小结

8.2 重庆市江水源热泵应用实例简介

8.2.1 “珠江·太阳”城水源热泵项目

8.2.2 重庆市江北城CBD 区域江水源热泵集中供冷供热项目

8.2.3 “北碚江舟渔港”水源热泵项目

8.2.4 “希尔顿体育设施房A”水源热泵项目

8.3 影响江水源热泵的主要因素

8.3.1 水量对水源热泵的影响

8.3.2 温度对水源热泵的影响

8.3.3 水质对江水源热泵的影响

9 河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用技术研究

9.1 地表取水常见问题及其分析

9.2 河床渗滤取水水源应用于水源热泵系统的优势论述

9.2.1 节约能耗

9.2.2 节约用地

9.3 河床渗滤取水应用于水源热泵技术节能研究

10 河床渗滤取水水源应用于水源热泵系统的相关计算

10.1 冷热负荷计算

10.2 根据冷、热负荷确定取水量计算

11 结论与建议

11.1 结论

11.2 建议

致谢

参考文献