浅、薄含水层中地热能开发利用方法研究

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为保证系统的高效安全运行，地下水源热泵多应用于含水层较厚、水位埋深较大的地区，而在浅、薄含水层地区一般少有应用，相应的研究文献也少见。
　　以浅、薄含水层为目的层，往往需要对开采层实施回灌，以满足热泵系统的需水量；这类含水层，地下水水位与水温天然动态变化较大，回灌又将比较明显地影响地下水水温，而水温又关系到热泵系统的需水量；因此，在一特定地段范围内，开采～回灌方案的合理布置，是热泵系统高效安全运行的基础。
　　安徽省泾县县城，位于青弋江出山口，区内沿青弋江两侧松散堆积物分布宽度为0.5～3.0km、厚度多小于15m；松散沉积物呈典型的二元结构，上部为厚度小于3m的粉砂质黏土、下部为卵砾石层，下伏基岩为泥砾岩；主要由卵砾石组成的含水层，单井出水能力与回灌能力可达20～30m3/h。泾县医院热泵系统，设计最大需水量为230m3/h，建设占地面积为6.8万m2；根据实例所处地段的水文地质条件，建立地下水流场与温度场耦合的数值模拟模型；结合热泵系统建设要求，开展开采～回灌方案合理布置的研究。利用tough2软件，针对不同的开采～回灌方案，研究地下水流场和温度的变化规律，评价水源热泵系统应用效率。研究表明：
　　1、研究区含水层富水性好、单井出水能力较强，但可开采总量有限；为了满足热泵系统的需水量，需要对开采层实施回灌。在地下水流向的下游布置开采井群、在上游实施回灌，当井群距离达110m时，为最优抽水～回灌方案，但仍难以维持热泵系统的高效运行。
　　2、系统运行，对项目地段范围内的地下水温度场影响较大，开采井附近始终有一定程度的热贯通现象；应该增加辅助冷、热源，以保证系统的正常需求。
　　3、间歇期，地下水流场和温度场可以获得较快恢复。流场一般在30天可恢复到天然状态；温度场恢复相对较慢，在抽水～回灌最优方案中，到间歇期末，基本可恢复到天然状态。

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作者
李晖;
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作者单位

合肥工业大学;

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授予单位合肥工业大学;
学科水文学与水资源
授予学位硕士
导师姓名许晓彤,陶月赞;
年度 2012
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类水利资源综合利用;
关键词
水资源利用; 浅薄含水层; 水源热泵系统; 运行管理;

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