浅薄含水层中地温能开发利用模式研究

摘要

浅层地温能发育于占据我国国土面积2/3的山丘区浅薄含水层中,其分布非常广泛,并且能够快速的再生利用,开发利用投资小,对当地具有重要的应用价值。然而影响浅薄含水层地温能变化的因素很多且复杂(例如气温、降水土壤持水量、水位等),为浅层地温能的高效应用带来一定难度。本文针对影响浅薄含水层中地温能变化的相关因素,开展浅薄含水层中地温能动态变化规律研究,提出合理的开发利用模式,为浅薄含水层地温能资源的合理开发利用提供有效科学依据。
　　本文依托安徽省泾县浅层地下水水热运移研究实验基地,基于浅层地温能影响因子(地下水水位、地温、土壤含水量和气温)的长期动态监测资料,建立地下水水-热运移数值模型,分析研究区浅薄含水层温度场对气温季节性波动和降水的响应规律,探讨地下水热量运移对河水位、近山边界的响应机制,分别揭示一级阶地水文地质条件下,天然状态以及干扰条件下浅薄含水层中地温能的动态变化规律,在此基础上开展浅薄含水层中地温能开发利用模式的研究。
　　研究区泾县医院冬季所需热负荷总量为5500kw,夏季所需设计冷负荷总量为3850kw。研究区位于青弋江出东山口处的一级阶地,与青弋江存在明显的水量交换。根据典型年的青弋江水位变化过程线可知,青弋江冬季水位维持在27.0-28.0m之间,夏季水位一般能达到30.0m。当水位分别为27.0、28.0、30.0m时,地下水源热泵系统运行过程中,对周边地下水流场将造成一定的影响;降深大于零的区域分别约为8.1、7.0、6.0km2,分别对应的可开采地温能为4424、5095、5854kw。天然状态下,夏季所需冷负荷能够满足,而冬季所需热负荷达不到需求。青弋江水位为29.0m时,可开采地温能达到5586kw,能够满足冬季热负荷要求。针对这种青弋江水位季节性波动,依据浅薄含水层中地温能的运移与影响规律,结合实例工况条件,研究地温能开发利用模式;可为类似地区地温能的开发利用提供参考。

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第1章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 研究现状及发展趋势

1.3 地下水源热泵系统的工作原理及研究现状

1.4 研究内容与技术路线

第2章 实验基地概况

2.1 自然地理概况

2.2 实验基地

2.3 实验分析

2.4 地下水-热运移数值模拟软件

第3章 河水位变化对地下水流场和温度场的影响分析

3.1 青弋江水位变化

3.2 水文地质概念模型及数值模型的建立

3.3 水热耦合原理

3.4 河水位变化对地温场的影响分析

第4章 浅薄含水层中地温能开发利用模式研究

4.1 概述

4.2 浅层地温能可开采模数评价方法

4.3 地温能开发利用模式研究

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果清单