地熱水回灌

對以熱水為主的熱水型地熱田，回灌困難最大，因為要回灌處理的廢熱水數(shù)量很大。在評價回灌方案時，要考慮回灌水的數(shù)量、溫度和化學成分。實踐證明，回灌廢熱水以保持熱儲層的壓力和總開采量并不困難，重要的是不要因回灌溫度較低的水而使生產(chǎn)井的水溫降低。

選擇合適的回灌方式是重要的。從平面布置上講，回灌井的布置有“混雜排列”和“邊對邊排列”兩種。前者是生產(chǎn)井和回灌井穿插排列，保持一定的距離；后者是生產(chǎn)井在一邊，回灌井在另一邊，中間有較遠的距離。對這兩種排列方式的優(yōu)劣，專家們看法不一。有的專家支持邊對邊回灌方式，認為這種方式對裂隙熱儲層合適。熱儲層熱導(dǎo)率大，水流速度快(已觀測到示蹤劑重現(xiàn)速度達100m/h)，生產(chǎn)井若離回灌井近，就會發(fā)生熱干擾。但像巴黎盆地那種孔隙型熱儲層，生產(chǎn)井和回灌井成為對井，距離約為1km，計算表明，生產(chǎn)井溫度可以保持30年，以后逐漸降低。溫度下降是緩慢的，可能要5年才下降1~2℃。這些，都和熱儲有關(guān)?；毓嗑疃鹊倪x擇也很重要，它可以比生產(chǎn)井淺、相同或深。在美國蓋塞爾斯地熱田，回灌井一度曾較淺，結(jié)果回灌進去的水又重新被開采出來；后來采用深層回灌，就沒有發(fā)生上述情況。這可能是溫度較低的回灌水比重大，容易向下運移的原因?；毓嗑疁\，灌入的水向下流動正好進入生產(chǎn)井；反之，就不會影響生產(chǎn)井?？傊?，回灌方式的選擇取決于地質(zhì)、環(huán)境和經(jīng)濟等綜合因素；但一般地說，邊對邊的、深一些的回灌井布局能避免熱干擾。

中國北京城區(qū)地熱田從1981年冬季開始進行采暖后的棄水回灌，取得了較好的效果。從一口生產(chǎn)井抽出36t/h、49℃的熱水，經(jīng)采暖后將36~38℃的回水灌入到距生產(chǎn)井350m遠的回灌井。在灌入量為12~17t/h時，水位僅回升2.8m，在灌入1.2萬t棄水后，經(jīng)過8個月，熱儲層深度的水溫恢復(fù)到49.5℃，兩年來未發(fā)現(xiàn)周圍生產(chǎn)井水溫降低。由于中國華北地區(qū)采暖期為4個月，因而回灌對恢復(fù)井溫是有利的條件。中國地熱田的回灌工作尚處于試驗階段，成熟的經(jīng)驗不多；但是，有一點是清楚的，那就是要取得回灌的良好效果，搞清熱儲是十分必要的。近年開展較多的熱儲模型和數(shù)值模擬研究，能比較有效地建立回灌模型，預(yù)測回灌的效應(yīng)。2100433B

地熱水開采系統(tǒng)有不回灌和回灌兩種：不回灌系統(tǒng)只設(shè)置開采井,抽出的地熱水被送往用戶,經(jīng)利用后廢棄；回灌系統(tǒng)設(shè)置開采井和回灌井，開采井抽出的水在用戶放出熱量后再返回回灌井，井和井之間保持一定距離，以免相互干擾。按利用方式分有直接利用和間接利用兩種：直接利用是把地熱水直接引入熱用戶系統(tǒng)；間接利用是通過表面式換熱器，以地熱水加熱二次水,二次水進入熱用戶系統(tǒng)循環(huán)供熱。圖1為單井直接利用的地熱水供熱系統(tǒng)，其優(yōu)點是系統(tǒng)簡單，基建投資少，但大量開采會由于地下水補給不足而使水位逐年下降，以及由于地熱水中含有硫化氫等成分而對系統(tǒng)的管道和設(shè)備造成腐蝕。圖2為對井間接利用的地熱水供熱系統(tǒng)，其優(yōu)點是排水回灌能保持地下含水層水位不下降，換熱器后的用熱系統(tǒng)的管道和設(shè)備不受腐蝕,從而可延長使用壽命和減少維修費用,但系統(tǒng)較復(fù)雜，基建投資較高。

為了掌握回灌的效果, 及時發(fā)現(xiàn)回灌引起的不利影響, 應(yīng)該對開展回灌的地熱田進行更為嚴格的監(jiān)測。對于回灌井, 需要觀測回灌的水量、水溫、井口壓力(水位)和水質(zhì)。對于開采井, 觀測項目包括開采量、出水溫度、壓力(水位)和出水的水質(zhì), 還要監(jiān)測示蹤劑的濃度。此外, 還應(yīng)對周圍的地熱井進行監(jiān)測, 除了正常的水量、水溫、壓力和水質(zhì)監(jiān)測外, 也應(yīng)采取一些水樣監(jiān)測示蹤劑的濃度。當回灌停止或暫停時, 應(yīng)以一定的時間間隔測量回灌井和開采井內(nèi)的溫度剖面, 以觀測回灌井停灌后的升溫情況和開采井中可能的冷卻。

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)回灌的短期效果, 要研究回灌的長期效果就需要建立適當?shù)哪Ｐ?。一種較為簡單適用的模型就是根據(jù)示蹤試驗得到的參數(shù), 求取解析解。對于復(fù)雜的情況, 需要建立數(shù)值模型。

地下水回灌方法有多種，主要為利用地表灌水回灌，利用河道和溝渠行水回灌，利用水庫、坑塘蓄水回灌和向井中注水回灌。這些方法可單獨使用，也可配合使用。

地下水回灌地表灌水回灌

這類回灌又可分為兩種：①在生長作物的田塊或休閑地上，結(jié)合正常灌溉引地表水回灌，這種方法可減少地下水的開采量，本身就起著涵養(yǎng)地下水源的作用；引地表水灌溉，經(jīng)各級渠道及灌水田塊的滲漏水也有補給作用。因此，在井灌區(qū)引地表水進行補充性灌溉，就是最有效和簡便易行的回灌方法．②汛期引洪，或在非灌溉季節(jié)引河川基流，專門進行地下水回灌。為了在有限的時間內(nèi)補給大量的水，需選擇適宜的地形和滲透性強的地塊，作為回灌場地，修筑引水渠和地邊埂，進行深水淹灌或大水漫灌。

地下水回灌河道和溝渠行水回灌

覆蓋著卵礫石、砂或沙土的干河灘，地表廢棄的古河道，以及修建在沙土和壤土地區(qū)的灌溉渠系和排水溝道，都具有較強的滲水能力。利用這些溝渠行水，或構(gòu)筑工程蓄水，對沿岸地下水有顯著的補給作用。

地下水回灌水庫、坑塘蓄水回灌

在山丘區(qū)，利用溝谷地形修建山塘水庫；在平原地區(qū)，利用洼地修建平原水庫。其中有些工程可能由于庫區(qū)漏水，不具備蓄水的條件。但這類工程有攔洪、滯洪作用，滲漏的水還可補給周圍和下游地區(qū)的地下水。北京市房山區(qū)的天開水庫（中型山谷水庫）和大寧水庫（永定河盧溝橋下游右岸的平原水庫）即屬此類工程，對補給地下水有顯著作用。

地下水回灌向井中注水回灌

這是一種直接補給地下水的方式，占用場地小，適用于城市和工業(yè)區(qū)，也是補給深層承壓水的有效途徑。但是這種回灌方法由于井的濾水管過水面積小，易堵塞，堵塞后清除也較困難，故回灌用水應(yīng)加消毒、過濾處理。

(1)回灌井堵塞原因。①物理堵塞：即水中的泥沙和其他懸浮物堵塞了井的濾水器及含水層沙?？紫叮换蛘哂捎诨毓嗨鲯稁СＴ跒V水器上形成堅硬的垢，阻塞過水。③生物化學堵塞：主要是由鐵細菌和硫酸還原細菌造成的。當?shù)叵滤杏需F細菌存在時，能加速濾水管的電化學腐蝕，形成棕紅色含水氫氧化鐵絮狀物、聚集在濾水管周圍，造成堵塞。

(2)回灌井堵塞處理方法。向井中注水回灌，一般都存在著隨著時間的延長，回灌流量逐漸衰減的現(xiàn)象，這就說明井內(nèi)阻力增加，發(fā)生了堵塞問題。解決單純的物理堵塞可通過抽水洗井（俗稱回揚），使抽出的水變清，回灌能力即可恢復(fù)。故回灌井的工作方式常需灌、抽交替進行。對于化學堵塞，用一般的抽水洗井法不能消除，需加入一定量的鹽酸，使碳酸鈣沉淀物溶解，然后通過抽水解決。但鹽酸可腐蝕鋼管和鉛絲，使用時必須慎重。

(3)向井中注水的回灌裝置。當凈水池內(nèi)水位高于回灌井內(nèi)水位時，可用水平管或虹吸管將水流直接導(dǎo)入回灌井。用虹吸管連接，俗稱真空回灌，須在開始回灌時，先向管內(nèi)充水排氣，方可使凈水池內(nèi)的水流連續(xù)不斷地流向回灌井。向井中注水回灌常需先抽水清淤。故回灌井均各有水泵。虹吸回灌的管道充水，亦可用回灌井中的水泵解決。圖1是安裝深井泵的真空回灌管道裝置圖。

自流向回灌井注水，若井水位與地下水水位的水頭差較小，則回灌流量小，效率低。為了提高回灌效率，需對井水加壓。加壓的辦法是將井口密封，將加壓的水流從進水管導(dǎo)入回灌井。進水管接自來水管，或與從水源地（凈水池）抽水的水泵壓力水管連接。圖2是安裝深井泵的正壓回灌管路裝置圖。