水文地质参数对单井回灌地下水源热泵抽水井温度场影响

采灌区温度差的变化将直接影响到热泵机组的工作效率和工程的持续利用寿命,而采能条件下水文地质参数是温度场演化的重要影响因素.应用FlowHeat有限差分模拟软件,对水文地质参数对承压含水层温度场的影响进行了数值模拟,结果表明：渗透率和孔隙度的综合作用、不同的孔隙度对抽水段温度的影响甚微,但是随着渗透比的升高,即竖直渗透率的降低,抽水温度的变幅不断减小.在其它条件不变时随着含水层的厚度越小,抽水段的温度变幅越大.     

基于现场抽水试验的水文地质模型合理概化

水文地质模型概化直接影响了含水层参数反演的准确性和地下水流动模拟的合理性。由于场地水文地质条件的复杂性给计算模型的概化带来困难,直接影响场地地下水流动的合理计算分析,基于南京地铁行知路站的水文地质条件和现场抽水试验,将场地含水层系统分别概化为承压含水层、越流承压含水层、潜水含水层三种理想的水文地质模型,根据现场单井抽水试验的抽水和回水降深数据,采用标准曲线拟合法反演了水文地质参数。通过实测降深值与模型理论值的对比分析表明,越流承压含水层模型是行知路站抽水试验场地适用的水文地质模型,较好地描述了场地含水层系统的地下水流动特征,复杂水文地质条件的合理概化有助于含水层参数反演精度的提高和地下水流动的合理模拟。     

循环单井井管-井孔-含水层传热模型

为了研究循环单井复杂的传热特性,依据能量守恒建立了循环单井井管-井孔-含水层耦合传热模型.并将井管壁和井孔壁的换热包含于控制方程中,便于含水层、井孔、井管温度场的整场求解;在含水层传热中,考虑了热弥散的影响.然后,对循环单井现场试验进行了数值模拟,模拟过程显示出模型的输出对含水层渗透系数和热弥散度最为敏感,尤其是热弥散度,有无热弥散效应对模型的输出影响重大,应在模型中考虑热弥散效应.模拟结果表明,抽水温度的模拟值与实测值吻合良好,误差在10%以内,也表明建立的循环单井井管-井孔-含水层传热模型是正确的,能够用于实际.     

不同负荷单井循环地下水源热泵系统实验

针对单井循环地下水源热泵系统,搭建了物理模拟砂箱实验台研究其地下水流动和换热规律,并开展了负荷变化的实验研究．结果表明: 相同实验条件下,循环单井的取热量仅为抽灌同井的50.3％,填砾同井的45.9％,其径向热影响范围小于186.5 mm;而当抽水流量从0.54 m³／h降低到0.315 m³／h时,循环单井、抽灌同井、填砾同井的取热量分别降低了51.0％、31.6％和19.5％．可见循环单井承担负荷的能力最差,但抽水流量的变化对循环单井的影响更大;提高抽水流量能够显著提高热源井的取热量,增大热影响范围,从而提高热源井承担负荷的能力．     

制冷工况下PHC能源桩的换热性能分析

为研究不同因素对预制高强混凝土(precast high-strength concrete,PHC)能源桩换热性能的影响,建立PHC能源桩三维数值仿真分析模型,分析不同注浆回填材料导热系数、热交换管入口温度、桩体导热系数和PHC桩回填直径对PHC能源桩换热性能的影响.结果表明,PHC能源桩的换热量随注浆回填材料导热系数的增加而增大;制冷工况下,提高热交换管的入口温度有利于提升PHC能源桩的换热量;桩体导热系数的增加会提高PHC能源桩的换热性能;PHC能源桩的换热量随着PHC桩回填直径的增加而逐渐提高.通过田口法分析了不同因素对PHC能源桩换热性能的影响,热交换管入口温度的影响最大,其次是注浆回填材料导热系数和PHC桩回填直径,桩体导热系数的影响最小.研究结果可为PHC能源桩的工程设计和应用提供技术支撑和指导.     

含相变储能材料石膏板的物理力学及热工性能

为优化掺加相变储能材料(CPCM)的石膏板性能,针对实际应用环境条件,通过正交试验研究了温度、湿度等外界条件的变化对掺加CPCM石膏板的物理力学性能及热工性能的影响．结果表明,试件的抗压强度和抗折强度随着CPCM掺量的增大而降低;随钢纤维掺量或含水率的增大而增加．在不同的温度条件下,各影响因素的变化对导热系数变化的影响主次顺序不同．石膏板内部相对湿度及钢纤维掺量的增加有利于提高其导热系数,而CPCM掺量的增加会降低其导热系数．石膏板的导热系数随着板体初始温度的变化而改变,在CPCM相变温度区间的石膏板导热系数最大．     

纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响

采用无维布叠层的方式获得不同纤维体积分数的单向长炭纤维预制体,以化学气相渗透(CVI)增密技术制备了单向C/C复合材料.讨论了C/C复合材料的导热机理以及纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响.研究表明,材料沿纤维方向的导热系数约为垂直纤维方向的10倍;材料沿纤维方向的导热系数在不同热处理温度下都随纤维体积分数的增加而增加,而材料垂直纤维方向的导热系数在低热处理温度下随纤维体积分数的提高而略增,但在高热处理温度下随纤维体积分数的提高先增加再降低.     

利用含水层间水位差进行流量测井

利用含水层间水位差进行流量测井,评价含水层是水文地质勘探的新方法。在目前的水文地质勘探过程中,对含水层的评价,主要依靠在野外对钻孔揭露的含水层分层逐次地进行机械抽水。取得各含水层涌水量与水位降深资料,从而计算各含水层的渗透系数,参与矿井涌水量的预算,以了解含水层对矿井的影响程度。含水层的分层逐次抽水工作,其设备笨重,施工困难,耗费成本高,不能适应野外地质勘探的要求。如沉积     

简易流量测井法在红四井田中的应用

流量测井法是目前确定含水层位置、厚度、层数及分层流量和渗透性能最有效的方法.以银川市红墩子矿区红四井田S1801号钻孔为例,利用简易流量测井法确定了该钻孔的两个含水层深度和厚度,并采用承压稳定流计算公式求取了水文地质参数,该成果与抽水实验结果较为吻合,为矿区建井设计提供了依据.     

中深层地热井换热性能模拟研究

结合北方邯郸地区,通过Fluent软件建立中深层地热能井下同轴套管式换热器换热模型,模拟研究了岩土导热系数、内管导热系数、循环流体流量、循环流体入口温度变化对井下同轴套管式换热器换热性能的影响。结果表明：岩土的导热系数从1W/（m·K）增加到9W/（m·K）,换热器换热量增长约324.53%;内管导热系数从0.5W/（m·K）增加到4.5W/（m·K）,换热器换热量减少约40.37%;循环流体流量从10m³/h增加到50m³/h,换热器换热量增长约103.92%;循环流体入口温度从5℃增加到15℃,换热器换热量减少约23.14%。所以在实际工程中,应在岩土导热系数相对较大的地域开发中深层地热能,选择导热系数较小的内管以及循环流量较大的井下换热器,并保持外管循环流体入口温度较低。     

岩溶隧道工程修建对地下水环境的影响

岩溶地区隧道施工期涌突水危害巨大,而大量输排地下水又会引发一系列的地质灾害。对中梁山隧道水文地质进行分析,采用遗传算法优化BP神经网络并对渗透参数进行反演,研究了隧道工程不同埋深、排水量对地下水环境的影响规律,并探究了隧道施工期和运行期地下水环境随时间的演变规律。结果表明：富水岩溶地区隧道具有从隔水层到含水层界面处涌突水风险最大的特点;开挖隧道时隧道高程越低、排水量越大,地下水环境变化越大;隧址区降落漏斗呈现出南侧小于北侧、东侧小于西侧的特征。现有施工期排水条件下施工地下水位下降很快且不能恢复到原水位,建议该地区在隧道施工期控制排水量,并在施工期及运营期采取保护地下水环境的措施。     

地下水源热泵含水层水头分布及温度场的模拟分析

为使地下含水层能量更好为实际工程所用,进一步保护地下水空间,通过对地下水源热泵系统地下含水层中渗流场的分析,建立一抽一灌(对井抽灌)系统和一抽两灌系统地下水渗流数值模型,应用数值模拟方法对地下含水层渗流场水头分布及温度场进行模拟分析。结果表明:在相同的运行周期内,一抽两灌系统温度场的影响半径相对较小,并且抽灌井周围的等水头线分布较疏,水头变化缓慢,更利于地下水的回灌。尽量使回水井远离取水井,可以有效避免热贯通现象的发生。     

超临界水的物理化学性质

在超临界区,水 的各种物理化学性质（如氢键、密度、粘度、热导率、扩散系数、介电常数和溶解度等）相比常温、常压下有很大的变化。同时超临界水的这些性质可以通过改变温度和压力而连续地改变。超临界水能与非极性物质完全互溶,也能与空气、O2、CO2、N2等完全互溶,但无机物特别是无机盐在超临界水中的溶解度很低。     

关中盆地南部含水层间相互关系的 环境同位素水文地球化学证据

应用环境同位素水文地球化学方法对关中盆地南部各主要含水层间的水力联系进行了探讨。研究结 果表明,关中盆地南部各含水层间不同程度存在水力联系,所调查井泉中半数以上的第三系和上覆第四系下部 更新统含水层发生了水力联系。环境同位素水文地球化学研究证实,盆地边缘深大断裂是沟通关中盆地南部各 含水层间水力联系的关键因素。在山前断裂带出露的地下热水是地壳内部的热水与各含水层冷水混合的结果, 冷水的组成以深层冷水为主,参与混合的冷水为古水,与净热水形成时代相差不大。     

含水层构造对抽灌水温变特性的影响

针对不同含水层构造抽灌井群地下温度场的演化规律进行实验研究,分析相同井群抽灌量和几何参数条件下,不同含水层介质的热湿运移规律及热交互影响。研究表明:含水层岩性的变化对井场热贯通时间的影响较大,对后期的热交互影响相对略小。粒块体结构较大的砂砾含水层,其井场热贯通时间明显缩短。含水层介质的分布状态对热交互影响较大,对热贯通时间的影响有大有小。对于均匀分布含水介质,各井抽灌量应尽量均匀分配,推迟热贯通发生和减弱热交互影响。对于非均匀分布含水介质,采用各井配置流量调整,可改善热湿均衡性,避免非均匀含水介质的不利影响。     

MODFLOW在干旱地区地下水位预测中的应用

随着用水量的增加,尤其地下水的盲目开采导致了一系的水环境问题.本文针对地下水开采量逐年增加的问题,建立了研究区水文地质概念模型与数学模型,运用专业代码MODFLOW对数学模型进行求解;并对参数进行识别,结果表明本文所建立的数学模型能够较好地反映研究区的水文地质情况,可以用来进行预测和对地下水资源的管理.     

Environmental Isotopes Study on Geothermal Water in Guanzhong Basin, Shaanxi Province

There exists abundant thermal water recourses in Guanzhong basin, Shaanxi province （northwestern China）. With the deepening of exploitation for thermal aquifer nowadays, the information about the origin and movement of thermal water is limited by using traditional methods. This paper applies environmental isotope techniques to offer direct constraints on the recharge and movement of thermal water and improve the geological and hydrogeological database in Guanzhong Basin. The research on the environmental isotopes shows that the geothermal water of the area is mainly recharged by meteoric water. The temperature of meteoric water which replenishes geothermal water in the study area is -16 ℃. The estimated age of recharging the geothermal water is 13.3-28.2 ka based on the isotope analysis, belonging to the last glacial period in Late Quaternary. The source of replenishment of the geothermal water is thought to have been derived from glacial snow-melt water with an elevation higher than 1 500 m （ASL） in the north side of Qinling Mountain. The isotopic analysis denotes that the geothermal water in the southern Guanzhong basin is the mixture of net thermal water and normal temperature groundwater. Based on calculating the percentage of the mixture, nearly half of cold groundwater had participated the circulating of the geothermal water. However, in the center part of the basin, some artificial factors such as mismanage of pumping are probably the reason for the mixturing. The temperature range of the geothermal reservoirs in the basin is estimated at about 80-121 ℃ based on calculation of both SiO2 geothermometer and thermal water saturation index, which are basically in accordance with the measured temperature of thermal water. Based on the replenishment time and mixture extent with cold water, the thermal water in the studied area can be classified into three parts： mixed thermal water replenished by modern meteoric water; mixed thermal water replenished by both modern and ancient meteoric water, and deep circulating thermal water replenished by ancient meteoric water without mixture.     

单孔稳定流抽水试验渗透系数分析

由于水文地质本身的复杂性和计算的多样性,致使渗透系数计算值往往存在着较大的差异。以台格庙勘查区XJ-7钻孔煤系地层含水层完整井稳定流抽水试验为例,分别利用水位下降资料和水位恢复资料分析计算,通过对比验证,后者计算结果 K=0.058 9 m·d-1更加精确与合理。表明单孔稳定流抽水试验中,利用裘布依公式求得的渗透系数精确度不高,水位恢复期人为和机械因素干扰较小,结果更具可靠性。