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影響地下水形成的氣象、水文因素

更新時間：2020-08-11　點擊量：3145

　　除了埋藏很深的古代封存水外，一般的地下水都參與現代水循環。因此，地下水的補給量、儲存量與排泄量，以及地下水質的好壞，在很大程度上與當地的氣象、水文因素密切相關。對地下水發生顯著影響的氣象、水文因素主要是降水，蒸發與水文網的分布。

　　地下水的水質

　　⑴地下水的物理性質

　　①地下水的比重：地下水的比重決定于所含溶解鹽分的含量，地下淡水的比重一般來說與化學純水相同，其數值為1。溶解鹽分含量很高的鹽鹵水，其比重均大于1。

　　②地下水的溫度：地下水的溫度與地下水的埋藏深度有關。淺埋的地下水溫度受氣溫的影響，具有晝夜和季節變化的特點。溫度有晝夜變化的地下水埋深在3一5米以內，即在日常溫帶以上；溫度具有年變化特點的地下水埋深一般在50米以內，即在年常溫帶以上。年常溫帶以下的地下水溫度則隨深度的增加而升高，受地熱增溫率(溫度每升高1時所需要增加的深度)控制。地殼的平均地熱增溫率為30～33米/，各地由于地質條件不同，地熱增溫率也不相同，在有地熱異常存在的地區，地下水的溫度則遵從地熱增溫率，而受異常熱源的控制。根據地下水的溫度可把地下水分為低于0的過冷水；0～20的冷水；20～42的溫水；42～100的熱水和大于100的過熱水。

　　③地下水的顏色：地下水的顏色取決于它的化學成分與懸浮物。常見的地下水是無色的，但含硫化氫氣體時，地下水就呈翠綠色，亞鐵含量較高時呈灰藍色，含錳的化合物時呈暗紅色，含有較多氧化鐵時則呈紅色，含腐植質的沼澤水常呈黃褐色。這些化學成分的含量較低時，并不影響地下水的顏色。

　　④地下水的氣味與口味：地下水一般是無氣味無口味的，但有時也具有強度不同的氣味，如地下水中富含硫化氫時則有強烈的臭雞蛋味等。當地下水中某些離子含量增高時，則出現不同的味道(口味)。例如，富含氯化鈉的地下水具咸味，富含氯化鎂與硫酸鎂時具苦味，富含硫酸鈉的具澀味，含大量有機質的具甜味等。所以地下水的味道也與其化學成分有關。

　　⑤地下水的導電性：地下水的導電性取決于所含電解質的數量與性質，通常和水的含鹽量有直接的關系。因為離子含量越多，離子價則越高，所以水的導電性也就越強。如高礦化度的咸水與低礦化度的淡水相比較，其導電性就大得多。

　　⑥地下水的放射性：地下水在不同程度上或多或少地都具有一定的放射性，但一般地下水的放射性是非常低的。僅當地下水與放射性礦床或放射性異常有關時，地下水才出現一定的放射性。

　　⑵地下水的化學成分

　　①地下水的主要化學成分:地下水不是化學純水，它的化學成分很復雜，可以從中找到很多人所共知的元素，這些元素成分以離子、氣體、分子和膠體狀態存在。地下水中所含的化學成分及其富集情況，與這些元素成分的溶解度有直接的關系。例如，在地殼中分布光的氧、鈣、鎂、鉀、鈉等在地下水中是常見的，而硅、鐵等雖在地殼中有很廣的分布，但其溶解度較低，在地下水中就不多見。氯在地殼中分布雖少，但在地下水中卻常常富集起來，形成氯化物水型就是由它的溶解度決定的。地下水中分布多的離子有CI－、SO42－、HCO32 一、Na＋、K＋、Ca22＋、及Mg2 + 。其次有H＋、NH4＋、Fe2 +、Fe3 +、Mn2 +、OH－、、NO3－、CO32－、及PO43－。以未離解(化合)的分子狀態存在的有Fe 203、AI2O3、及H2SiO3等。地下水中常見的溶解氣體成分為CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2及Rn等。

　　②地下水的酸堿度(pH)：地下水的酸堿度是用氫離子濃度的對數值來表示的，即pH=-log[H＋]。在純水中氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等，水呈中性反應。當水中H+濃度大于OH一濃度時，水呈酸性反應。而當水中H+濃度小于OH一濃度時，水則呈堿性反應。即[H＋]=10-7]時，pH=7，水呈中性。當[H＋] ＞10-7]時，pH＜7時，水呈酸性，當[H ＋ ] ＜10-7]時，pH＞7時，水呈堿性，通常根據pH值把地下水分為強酸性(pH <5)、弱酸性(pH =5～7)、中性(pH = 7)、弱堿性( pH = 7～9)和強堿性(pH>9)五種。大多數地下水呈弱堿性反應，在硫化物礦床與煤田地區則見有酸性反應的水。

　　③地下水的硬度：地下水的硬度由水中的鈣、鎂離子構成。用每升水中鈣、鎂離子之和的毫克當量數來表示。我國一般采用德國度H°來表示，1德國度相當于1升水中含有10毫克的CaO或7.2毫克的MgO。1毫克當量硬度等于2.804德國度。即：H°＜4.2°為極軟水；H°=4.2°～8.4°為軟水；H°=8.4°～16.8°為微硬水H°=16.8～25.2°為硬水；H°＞25.2°為極硬水。

　　④地下水的總礦化度：地下水中所含離子、分子等鹽類成分的總量稱為總礦化度，用克/升來表示。總礦化度是評價地下水質的主要標志。根據它的大小，可以把地下水分成淡水(<1克/升)、微咸水(1～3克/升)、咸水(3～10}克/升)、鹽水(10～50克/升)和鹵水(>50克/升)五種。測定地下水總礦化度的方法是在110°C溫度下把水蒸干，所得的干涸殘余物(干殘渣)的數量即是總礦化度值。

　　⑤地下水的侵蝕性：:地下水的侵蝕性主要是指對金屬、混凝土等的侵蝕能力。當水的pH值低，水中含有溶解氧、游離硫酸、H2S、CO2及其他重金屬硫酸鹽時，即對金屬產生強烈的侵蝕破壞作用。金屬鐵管受到侵蝕破壞，是由于鐵臵換了水中的氫離子而引起的。地下水能夠破壞混凝土，是因為具有侵蝕性的地下水能溶解和溶濾混凝土的某些成分，并在其中形成一些新化合物，一般分為碳酸侵蝕性(分解侵蝕性)、溶濾侵蝕性、硫酸浸蝕性(結晶侵蝕性)和鎂侵蝕性四種。碳酸侵蝕性取決于水中侵蝕性CO2的含量，由于地下水中有游離的CO2存在，當與碳酸鹽類接觸時，如果游離CO2超過了化學反應平衡狀態的含量時，就成為侵蝕性CO2并使碳酸鹽發生溶解，于是就具有侵蝕性。溶濾侵蝕是由于碳酸鈣溶解，并從混凝土內溶濾出氫氧化鈣而產生的。當地下水中不存在侵蝕性CO2時，也可在HCO32－含量很少的情況下通過溶濾侵蝕作用破壞混凝土。硫酸侵蝕性是當SO42－含量高的地下水接觸碳酸鹽類時發生的一種侵蝕。它是由于SO42－與碳酸鹽類中的一些組分產生化學作用而形成一種含有水硫酸鹽的結晶使體積膨脹而發生的侵蝕破壞。例如在生成CaSO4〃2H2O時，其體積增大一倍；在生成MgSO4〃7H2O時，共體積增大約4倍。一般當水中CI－含量<10OD毫克/升、SO42－含量超過250毫克/升時，這種地下水就開始有了侵蝕性。鎂侵蝕性是在水中含有大量鎂離子時產生的。當它與混凝土接觸時，表現為水中的MgCI2與混凝土中結晶的Ca(OH)2起交替反應而生成Mg(OH)2和易溶于水的CaCI2:而破壞了混凝土。

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產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：
　　為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

影響地下水形成的氣象、水文因素

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