國外的地?zé)豳Y源開發(fā)利用程度高，更早開展了回灌技術(shù)方面的研究。20 世紀(jì)初，為保護和重新分配有限的水資源，恢復(fù)水生和陸生的生態(tài)環(huán)境，更有效促進水資源的循環(huán)利用，美國、歐洲等國正式開始科學(xué)、有計劃地進行人工回灌并開展相關(guān)研究。上世紀(jì)中葉人工回灌補源的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，研究集中于地表水進行人工回灌以及如何增加地下水補給量、穩(wěn)定地下水水位、控制地面沉降、建立地下水庫儲能、避免地下水質(zhì)污染等方面。地下水?dāng)?shù)值模擬技術(shù)也得到快速發(fā)展，利用計算機技術(shù)進行地下水的分析與研究得到廣泛應(yīng)用。

 

  1905 年美國地質(zhì)調(diào)查局在佐治亞、密歇根等地進行人工回灌試驗，利用排水井恢復(fù)地下水位。1950 年后，W.R.Mill 研究了洛杉磯南端的盆地地下水回灌和廢水再利用。1976 年美國科學(xué)家 Pyne 首次提出“含水層儲水及恢復(fù)”（ASR-Aquifer Storage andRecovery）的概念，之后出現(xiàn)一批人工回灌的新方法，使地下水人工回灌工程在很多地區(qū)普遍開展。在理論和實驗方面都獲得較大發(fā)展，包括自然條件下入滲量的確定、利用處理后的污水進行回灌、攔蓄雨洪水回灌及回灌水對含水層的生物和水化學(xué)影響、利用同位素的方法確定入滲補給速率、回灌對海水和咸水入侵等環(huán)境地質(zhì)問題的恢復(fù)作用、回灌水對地下水溫度的影響等多個方面。針對人工補給方式、回灌水質(zhì)、淤塞處理等方5面的試驗和論證，美國內(nèi)華達州的拉斯維加斯流域河谷進行了將處理后的科羅拉多河水注入到深層含水層中的可行性論證，研究地下水與河水混合后方解石的溶解能力變化，并考慮生產(chǎn)井長期注水的性能和使用壽命問題。德克薩斯州的回灌設(shè)計考慮到補給水源、儲水空間和補給恢復(fù)設(shè)備等方面的條件，證明入滲盆地比入滲井補給效果更好。1992年加利福尼亞大學(xué) Asano.T 做了關(guān)于利用城市廢水進行人工補給水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的研究，給出了廢水的注水標(biāo)準(zhǔn)。

 

  上世紀(jì)90年代，澳大利亞Peter J.Dillon在南澳大利亞的Bolivar水廠建設(shè)回灌工程，主要研究含水層存儲和恢復(fù)中水質(zhì)的變化。勘察后選定灰?guī)r含水層進行回灌，利用暴雨水作水源，在回灌過程中對地下水水質(zhì)進行監(jiān)測，以 DOC（Dissolved Organic Carbon，溶解有機碳）為指標(biāo)，深入分析了回灌井和周邊地區(qū)在回灌和抽水的各個階段水質(zhì)的變化規(guī)律。2001 年 Peter 等人對不同的補給方法進行了比較分析，論述選擇補給方式時需要考慮的各種影響因素，并應(yīng)用滲透膜進行淤塞試驗。

 

  1950 年之后，荷蘭在人口眾多的沿海城市開展了大規(guī)模的地下水補給工程。目的一是增大供水能力，遏制地下水位的持續(xù)下降和控制海水入侵；二是利用廉價的、天然過濾消毒入滲系統(tǒng)提供衛(wèi)生的水資源。在阿姆斯特丹沙丘地區(qū)進行了人工回灌試驗，根據(jù)其研究成果，1957 阿姆斯特丹供水公司開始利用人工回灌工程防止咸水入侵，把河水經(jīng)處理后用于回灌，通過沙丘的天然過濾消毒作用凈化水。至 1990 年，荷蘭地下水的人工補給量達到 1.8 億 m3/a，96%的水是通過沙丘地區(qū)的入滲系統(tǒng)進行補給。目前，荷蘭依據(jù)保護生態(tài)環(huán)境的總方針，開始改進設(shè)計地表入滲系統(tǒng)，增加井灌補給，減少地表入滲補給，以避免和減少地表補給對生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。

 

  1981 年，前蘇聯(lián)首次在阿爾扎馬斯有計劃的建設(shè)人工補給地下水工程。利用已有的滲水裝置和地勢較高的上游地區(qū)蓄水池，積聚地表水補給地下水，使得地下水可開采量大大增加。德國大多選擇河道入滲的的人工回灌方式， G.Massman 等人在 Oder河邊緣圍海造田地區(qū)進行地球化學(xué)調(diào)查，分析河水入滲的地球化學(xué)作用。2001 年德國召開兩年一屆的國際河岸入滲大會，研究入滲速率、水位上升以及有機物的轉(zhuǎn)化等。

 

  相對于國外，我國的人工回灌工程起步較晚。上世紀(jì)五十年代中期，石油、紡織等工業(yè)部門開始試行深井人工回灌補給，到六、七十年代東部沿海地區(qū)開始采用地下水回灌，目的是補給地下水源，緩解供水緊張，并防止地面沉降和海水入侵。1966 年起，上海在中心市區(qū)進行管井回灌，有效控制了地面沉降，總結(jié)了控制堵塞的經(jīng)驗，尤其在深井回灌方面獲得了大量的實際資料，積累了豐富的經(jīng)驗。1965 年，處于華北地區(qū)的北京市開始回灌試驗研究，選擇永定河沖積扇作為試驗區(qū)，使用多種方法進行回灌，6分別以夏季雨水、冬季河道基流和工業(yè)廢水為水源，利用平原水庫、舊河道、廢棄砂石坑以及深井進行回灌試驗研究，試驗結(jié)果表明，利用水庫和舊河道進行地下水補給是可行的，并可改善地下水水質(zhì)。北京市在 1981 年推廣深井人工回灌工作，發(fā)展較快，后來因為轉(zhuǎn)產(chǎn)、停產(chǎn)、回灌井堵塞、工藝改造等原因，原有的大部分回灌井停灌。目前考慮到回灌影響因素，將水文地質(zhì)條件較好的北京西郊作為重點的回灌區(qū)域開展研究，采用了大口井人工回灌方式模擬研究，表明西郊是建設(shè)地下水庫的良好場所，可以有效補給地下水。

 

  天津中低溫地?zé)豳Y源非常豐富，有關(guān)地?zé)衢_發(fā)與保護的研究開展較早。在上世紀(jì)70 年代末，分別在大港和塘沽對明化鎮(zhèn)組和館陶組熱儲層進行了對井回灌、多井回灌數(shù)值模擬及回灌理論的研究。對回灌設(shè)備、系統(tǒng)工藝、技術(shù)方法等初步探索，發(fā)現(xiàn)地層吸水指數(shù)與回灌水溫度成正相關(guān)。1997 年做了基巖熱儲層回灌試驗，研究了自然狀態(tài)下和加壓狀態(tài)下基巖熱儲層的吸水能力，分析回灌水壓力、溫度及回灌方式對地層吸水能力的影響。1997 年至 2001 年，進行了回灌條件下熱儲層壓力場、溫度場和水化學(xué)場的變化規(guī)律研究。近幾年，天津更是加大了地?zé)豳Y源保護和可持續(xù)發(fā)展研究，建設(shè)了地?zé)豳Y源梯級循環(huán)利用工程，采用地板采暖、熱泵調(diào)峰、自動化監(jiān)控、回灌等技術(shù)，提高地?zé)?/a>資源的利用率，地?zé)崴?/a>的回灌率達到 90%以上，避免了因排放造成的熱污染，有效節(jié)約了地?zé)?/a>資源，減緩了區(qū)域水位下降速度。孔隙型熱儲回灌是一個世界性難題，長期以來沒有得到很好解決，回灌難度非常大。2010 年 3 月份天津濱海新區(qū)的地?zé)峄毓嗉夹g(shù)研究獲得突破，將石油廢井射孔改造為新近系地?zé)峋?/a>，建成一采兩灌的地?zé)衢_發(fā)系統(tǒng)，回灌能力達到 100%。這也是天津市新近系孔隙型砂巖熱儲回灌工作取得的重大突破，屬于國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。當(dāng)前天津基本上實現(xiàn)“在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護”、“節(jié)能減排、保護環(huán)境”的資源政策。另外河南、河北、山東等省也加快了在人工回灌方面的研究步伐。

 

  地下水人工回灌作為水資源開發(fā)與保護的一種有效手段，已成為世界范圍內(nèi)重要的地?zé)崽?/a>生產(chǎn)運行中的一項日常工作，在美國、冰島、新西蘭、意大利、法國、日本等多個國家得到了廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，以北京、天津為首的地?zé)崴毓?/a>技術(shù)研究亦有快速發(fā)展。近些年對人工回灌的相關(guān)理論研究的區(qū)域和深度也逐步擴大，區(qū)別于各地不同的地質(zhì)條件和氣候水文條件，人工回灌技術(shù)的研究與發(fā)展將受到越來越多的關(guān)注。

 

  存在的問題開封市地?zé)豳Y源豐富，地?zé)崴?/a>開發(fā)利用程度高，但對地下熱水資源進行的保護措施7還不夠，地下水位降落速度增加，中心城區(qū)已形成了明顯的水位降落漏斗區(qū)。并且設(shè)置的觀測井也很少，缺乏相關(guān)的持續(xù)性水位、水溫、水質(zhì)等觀測數(shù)據(jù)?？傊诂F(xiàn)有的條件下，對開封市區(qū)超深層地?zé)崴?/a>進行回灌補源研究是必要的，但研究中也存在以下問題和困難。

  （1）開封市區(qū)的地?zé)崴Y源開發(fā)目前仍是處于只采不補的狀態(tài)，尚未對超深層地?zé)崴?/a>進行過回灌補源，更缺乏回灌的水位、水溫、水質(zhì)等試驗或觀測數(shù)據(jù)。無法采用先進的現(xiàn)代數(shù)值模擬軟件對回灌過程進行模擬，取得的回灌水文地質(zhì)參數(shù)存在一定的誤差。

 

  （2）開封市開采的超深層地?zé)崴Y源主要是蘊藏于新近系松散含水層中的孔隙水，含水層主要由細砂、中砂、粉細砂、粉砂巖等組成。一般來說，在孔隙型熱儲層中回灌難度大，實際回灌中，需要解決的問題很多。

 

  （3）國內(nèi)對淺層地下水回灌方面的研究成果較多，而針對超深層地?zé)?/a>水的回灌研究相對較少，僅有北京、天津、上海、西安等地開展過深層地?zé)?/a>水的回灌試驗和回灌工程研究。