南宁市地下水源热泵的水质适宜性研究(2)

　　4.1.2化学指标

　　（1）pH值。地下水中pH值过高或者过低都会造成机组的腐蚀，严重影响到系统的使用寿命。地下水源热泵的水源pH值一般应为65～85。研究区地下水以弱酸性为主，中性水次之，pH值变化范围为493～808，偏酸性的地下水主要分布于西乡塘区的东北面区域附近。

　　（2）TDS。适用于地下水源热泵的地下水一般为淡水和弱咸水。有些水源水TDS较高，对金属的腐蚀性较强，如果直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命[6]。研究区采样点中TDS最大值为8750mg/L<1000mg/L，属于软水，TDS总体上适宜于开发地下水源热泵。

　　4.1.3综合指标

　　（1）腐蚀性。地下水对管线和设施的腐蚀影响，参照工业上的腐蚀系数，评价方法如下。

　　对酸性水：腐蚀性系数Kk=1.008（rH++rAl3++rFe2++rMg2+rHCO3--rCO32）；

　　对碱性水：腐蚀性系数Kk=1.008（rMg2+-rHCO3-）。

　　式中：r表示离子含量（mg/L）。

　　若腐蚀系数Kk>0，称为腐蚀性水；若腐蚀系数Kk<0，并且Kk+0.0503Ca2+>0，称为弱腐蚀性水；若腐蚀系数Kk<0，并且Kk+0.0503Ca2+<0，称为无腐蚀性水。

　　（2）结垢评价。钙盐是造成空调系统结垢的主要成分。水中的钙、镁离子以正盐和碱式盐形式存在，易在水源热泵空调系统的受热面上析出沉积，形成水垢。水垢沉积在换热器表面，降低了传热效率，增加了电耗，影响机组的正常运行[1]。因此，对地下水进行结垢评价对于开发利用地下水源热泵具有重要意义。地下水的结垢程度可以总硬度来评价，总硬度较大的易结垢。

　　4.2层次分析模型建立

　　水质分析评价具有多目标性的特点，在评价过程中，始终牵涉到目标权重确定这一关键问题[56]。利用层次分析法（AHP）确定各个评价指标的权重，通过分析评价目标与评价指标之间的复杂关系构建层次结构（见图4），可以将问题简单化，使得评价指标本身的相对重要性定量化，经过数学计算得到可靠的权重值。本文采用层次分析软件yaahpV6.0构建层次结构，应用专家打分法分别比较属性层和要素层中各因素对目标层（水源热泵水源水质适宜性研究）的相对重要性进行两两比较，构建比较矩阵（1～9标度法）。最后，采用极比法构建比较矩阵，通过计算检验比较矩阵的一致性（一致性指标CR<0.1），计算评价指标单层权重，进而确定各个评价指标的权重[78]，结果见表2。

　　（1）网格剖分。为提高计算准确度，对研究区南宁市大约440km2的范围进行1km×1km的网格剖分，对网格中心点进行编号，并提取网格中心点坐标，生成网格中心点文件，本次参与计算评价的网格中心点的个数为440个。

　　（2）各指标图件准备。根据评价体系结构，对参与评价的指标要素进行图件准备，包括浊度分区图、悬浮物浓度分区图、pH值分布图、TDS含量分布图、腐蚀性分布图、结垢程度分布图。由于指标体系中各指标具有不同的量纲且代表不同含义，难以进行直接比较和评价，需要对各指标的原始数据进行处理。具体做法是对可定量的指标图形根据取值范围进行赋值，对不能定量获得的指标通过对水源热泵的适宜程度赋值，从而将定性的指标量化。赋值以腐蚀性评价为例，指标定量化结果见表3。

　　综合评分10～414.1～616.1～9分区1一般适宜区1较适宜区1适宜区水源热泵开发适宜区面积为280.74km2、较适宜区6343km2、不适宜区95.83km2。根据评价结果，水源热泵适宜区大多分布在中部市区、东南部良庆区，中部市区地下水为第四系砂砾石层孔隙水，东南部良庆区的地下水为碳酸盐岩裂隙岩溶水。这些地区孔隙水及裂隙水渗透性强，径流较快，涌水量较大，回灌能力能够满足地下水源热泵运行需要。地下水多为非腐蚀性水，水硬度较小，对管线和设施没有危害，适合开发地下水源热泵。东北、西南少数地区水质恶劣，对金属的腐蚀性较强，如直接进入机组会因腐蚀作用减少机组使用寿命，需经过处理后才能应用，处理成本较高，不适宜开发地下水源热泵。地下源热泵的水源水质评价分区见图5。

　　5结论

　　（1）研究区地下水水化学类型以HCO3Ca·Mg型为主，HCO3·SO4Ca·Mg型次之。地下水以弱酸性为主，在东北、西南少数地区存在氮污染。

　　（2）从地下水水质对水源热泵系统机组、管道及附属设

　　图5南宁市地下水源热泵的水源水质评价分区

　　Fig.5waterqualityevaluationzoningmap

　　ofgroundwatersourceheatpumpinNanning

　　备的影响和适宜性出发，通过地下水水质分析和水源热泵换热器污垢成份分析，确定影响地下水源热泵换热器结垢以及腐蚀管道的关键水质因素，包括悬浮物、浊度、pH、腐蚀性、结垢程度六个指标。运用层次分析法（AHP）和MAPGIS的空间分析技术对南宁市浅层潜水进行地下水水源水质分区评价，认为水源热泵适宜区大多分布在中部市区、东南部良庆区，这些地区地下水多为pH值为7左右的中性水，水硬度较小，属于软水，对管线和设施没有危害，适合开发地下水源热泵。东北、西南少数地区，地下水质腐蚀性系数较高，不适宜开发地下水源热泵。

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