地下水源热泵系统一般是以承压含水层作为冷热源,通过换热设备实现向建筑物供暖制冷的绿色空调系统,在节约能源、减少污染方面的贡献毋庸置疑,但同时也带来了一些负面影响,其中向中细砂承压含水层回灌困难是制约其可持续发展和技术进步的关键。在一些地区,承压含水层以松散沉积物如中细砂为主,砂土颗粒之间非关联,本身渗透性差,这将导致回灌水在含水层内流动缓慢,同时回灌水所携带的外源性颗粒将堵塞渗流通道,降低回灌区域含水层的渗透性能。根据堵塞机理可将堵塞主要分为物理、化学、生物堵塞,其中固体颗粒堆积引起的物理堵塞占总堵塞的50%,堵塞发生快且程度严重,因此,探究回灌过程中外源性固体颗粒在近井壁处承压含水层内的运移特性显得尤为重要。本文设计并搭建了悬浊液回灌砂箱试验台物理模拟地下水源热泵回灌过程,以控制变量法设计共4组试验工况,分别开展了两种初始回灌压力(17.058 k Pa和14.000 k Pa),三种固体骨架颗粒级配(D_p=1.026 mm,D_p=1.343 mm和D_p=1.721 mm)的回灌试验,来研究地下水回灌诱发的近井壁处外源性颗粒的运移-沉积特性,以及过滤回灌水时滤膜等级的选择,研究结果表明:(1)悬浮颗粒在近井壁处含水层内的运移受机械弥散影响,初始回灌压力越高、固体骨架颗粒越粗时,悬浮颗粒运动所受弥散作用就越显著,具体表现为此时较大悬浮颗粒的穿透时间相对于滞后。(2)回灌悬浮颗粒在管井内流动时存在能量损失,易被筛滤网过滤且受重力作用沉积在砂箱进水室和近井壁处含水层内,固体骨架颗粒越细沉积越容易发生。(3)各工况试验中回灌压力的总体分布趋于一致,均在出现最大值后逐渐下降,最终维持某一压力水平。由于试验运行时间与模式有限,回灌压力未发生明显的周期变化,实际工程中渗流通道内颗粒堵塞可能会周期性重复,因此判断在长期持续的地下水源热泵回灌过程中回灌压力应同颗粒堵塞发展过程协同变化。(4)流出悬浮颗粒分布主要集中在1-30μm,粒径水平总大于目前回灌水处理过滤器等级为3μm的过滤要求。可以认为对回灌水所携带3-30μm悬浮颗粒进行过滤处理的必要性不大,可选择性降低过滤器等级以降低过滤成本;同时,在保证防砂前提下,井壁筛网的孔径应尽可能允许携砂回灌水通过。(5)初始回灌压力和固体骨架颗粒级配均影响渗透系数变化。初始回灌压力越低、固体骨架颗粒越细时,渗透系数被影响的渗流范围越大;骨架颗粒越粗,悬浊液对渗透系数的变化影响越不明显。悬浮颗粒在多孔介质内的运移受边界的影响,反映为砂箱左右两侧渗透系数变化趋势相似,且较渗流中心面处小,但上下边界的影响不明显。综上所述,初始回灌压力和固体骨架颗粒级配是影响近井壁处外源性颗粒运移的重要因素。在实际地下水源热泵回灌项目中,完成目标含水层勘测后,可设计较大回灌压力,以降低外源颗粒在近井壁处沉积风险,该处同时是治理恢复堵塞的关键环节;对于回灌水过滤处理程度,也可根据当地含水层条件选择合理的过滤器等级。