吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (4): 1204-1215.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220142

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

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1,骆祖江1,徐明钻2,张斌2   

  1. 1.河海大学地球科学与工程学院,南京 211100
    2.江苏省地质勘察技术院,南京 211100
  • 收稿日期:2022-05-11 出版日期:2023-07-26 发布日期:2023-08-11
  • 通讯作者: 骆祖江(1964—),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-mail:luozujiang@sina.com
  • 作者简介:李世杰(1998—),男,硕士研究生,主要从事地热水、地质环境等方面的研究,E-mail:1585921501@qq.com
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费专项(B220201039);2020年江苏省自然资源发展专项(202020-10)

Groundwater Quality Characteristics in Coastal Areas and Its Potential Hazard Analysis to Groundwater Source Heat Pump System in Coastal Areas

Li Shijie1,Luo Zujiang1, Xu Mingzuan2, Zhang Bin2   

  1. 1. School of Earth Sciences and Engineering,Hohai University,Nanjing 211100,China
    2. Geological Exploration and Technology Institute of Jiangsu Province,Nanjing 211100,China
  • Received:2022-05-11 Online:2023-07-26 Published:2023-08-11
  • Supported by:
    the Fundamental Research Funds for  Central Universities (B220201039) and the Special Fund for Natural Resources Development of Jiangsu Province in 2020 (202020-10)

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(GWHP)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Ⅰ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Mg2+、Ca2+、Fe2+的危害性,最终利用水文地球化学软件PHREEQC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TDS(溶解性总固体)质量浓度高,硬度高,Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、HCO3-、Cl-是主要质量浓度异常的离子;潜水ρ (TDS)为180.42~4 497.00 mg/L,ρ (Na+)、ρ (Mg2+)、ρ(Ca2+)分别为278.16、72.91、72.74 mg/L,ρ (HCO3-)、ρ (Cl-)分别为487.33、298.76 mg/L;第Ⅰ承压水ρ(TDS)为508.50~17 182.00 mg/L,ρ(Na+)、ρ (Ca2+)、ρ (Fe2+)分别为1 595.06、564.57、4.50 mg/L,ρ (Cl-)为4 560.06 mg/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Fe(OH)3结垢、CaCO3与 CaMg(CO3)2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

Abstract: The water chemical conditions of groundwater in coastal areas are complex. In order to find out the harm of groundwater quality to groundwater source heat pump system (GWHP), the harm mechanism was studied. Through the hydro-chemical analysis of the phreatic and First confined water in the Yancheng City, the main ion sources and causes were determined, and the harm of Mg2+, Ca2+ and Fe2+ was analyzed. Finally, the saturation index Is was calculated by PHREEQC, and the potential harm of groundwater overflow mixing and groundwater recharge superposition to the ground water source heat pump was analyzed. The results show that the TDS and hardness of groundwater in Yancheng area are high. Na+,Mg2+, Ca2+, Fe2+ HCO3- and  Cl- are the main abnormal ions. The diving ρ(TDS) is 180.42-4 497.00 mg/L, ρ (Na+),ρ (Mg2+),ρ (Ca2+) are 278.16,72.91,72.74 mg/L, respectively. The anions ρ(HCO3-) and ρ (Cl-) are 487.33 mg/L and 298.76 mg/L, respectively. The ρ (TDS) of  First confined water was 508.50-17 182.00 mg/L, ρ(Na+), ρ (Ca2+) and  ρ (Fe2+) were 1 595.06, 564.57 and 4.50 mg/L, respectively, and the ρ (Cl-) was 4 560.06 mg/L. The process of groundwater migration is influenced by various water-rock reactions such as dissolution and intrusion of ancient seawater. Major problems such as Fe(OH)3 scaling, CaCO3 and CaMg(CO3)2 precipitation and scaling will occur in the long-term operation of GWHP.

Key words: complex hydro-chemical conditions, ground water source heat pump system, groundwater scaling, groundwater

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