地下水源热泵工程对浅部地温场的影响研究

论文摘要

论文通过对浅层地温能资源、地下水的水质、地下水回灌等的分析,建立了关于地下水渗流及热量运移的耦合模型。并着重模拟了影响地温场变化的多个因素。研究结果表明:在地下水源热泵系统满足设计要求的前提下,含水层的渗透率、有效孔隙度、导热系数、含水层的厚度、横向弥散度、纵向弥散度、热源井过滤器的长度、地下水的采灌量、抽灌井的间距等因素都会对浅层地温能的温度场产生影响。最后通过具体工程实例的对比分析,验证了综合研究上述影响因素的必要性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水源热泵的特点
• 1.3 地下水源热泵的发展历史及研究现状
• 1.3.1 地下水源热泵的国内外发展历史
• 1.3.2 地下水源热泵系统的研究现状
• 1.3.3 地下含水层采能对地温场的影响的研究现状
• 1.4 本论文的研究意义及主要工作
• 2 地下水源热泵工程的基础理论
• 2.1 地下水源热泵所利用的浅层地温能资源的研究
• 2.1.1 浅层地温能资源特征划分及形成机理
• 2.1.2 浅层地温能资源的特点
• 2.1.3 浅层地温能在地温场中的分布
• 2.2 水质在水源热泵系统运行中的重要性分析
• 2.2.1 物理性质
• 2.2.2 化学性质
• 2.2.3 地下水水质的判别标准
• 2.2.4 地下水水质判断及处理
• 2.3 地下水的回灌
• 2.3.1 地下水回灌方式
• 2.3.2 回灌中出现的问题及处理
• 2.3.3 地下水回灌的水力学设计
• 2.3.4 地下水回灌的热力学设计
• 2.4 本章小结
• 3 浅部地温场分布规律的研究
• 3.1 模型的模拟步骤
• 3.2 地下水渗流与热运移控制方程
• 3.2.1 地下水流控制方程
• 3.2.2 热运移控制方程
• 3.3 概念模型的建立
• 3.3.1 对井模式概念模型
• 3.3.2 地下含水层渗流与热运移的数学模型
• 3.3.3 热突破问题的探讨
• 3.4 数学模型的求解
• 3.4.1 HST3D简介
• 3.4.2 模型的求解原理图
• 3.5 本章小结
• 4 制约地温场变化的因素
• 4.1 模拟区的选取及定解条件的确定
• 4.1.1 模拟区的选取
• 4.1.2 定解条件的确定
• 4.2 含水层的水文地质条件对地温场变化的影响
• 4.2.1 渗透率、孔隙度对地温场变化的影响
• 4.2.2 含水层厚度对地温场变化的影响
• 4.2.3 含水层介质的弥散度等对地温场变化的影响
• 4.2.4 导热系数变化对地温场的影响
• 4.3 生产井过滤器的结构对地温场的影响
• 4.3.1 过滤器的直径对地温场的影响
• 4.3.2 过滤器的长度对地温场的影响
• 4.3.3 结论
• 4.4 地下水采灌量对地温场变化的影响
• 4.5 抽灌井间距对地温场变化的影响
• 4.6 本章小结
• 5 工程实例与模拟的对比分析
• 5.1 沈阳市某水源热泵工程的基本情况
• 5.1.1 地质概况
• 5.1.2 水文地质条件
• 5.1.3 抽灌试验及相关参数的确定
• 5.1.4 取水井与回灌井的布置
• 5.2 地下水渗流与热运移模拟模型
• 5.2.1 概念模型岩层的概化
• 5.2.2 概念模型的建立
• 5.2.3 概念模型的求解
• 5.3 利用模型进行的预测
• 5.3.1 地温场温度的变化情况
• 5.3.2 抽水井水温变化情况
• 5.4 工程实例与模拟的对比分析
• 5.5 本章小结
• 6 论文结论及展望
• 附录 A
• 附录 B
• 参考文献
• 攻读学位期间已发表的学术论文及参加科研项目
• 致谢