地下水源热泵系统热平衡模拟三维数值模型

为了准确模拟预测地下水源热泵系统运行期间的热平衡变化规律特征,避免未来地下水源热泵系统运行期间出现的热贯通现象。以河北省水勘院正定基地地下水源热泵系统示范工程为例,建立了地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,并结合地下水源热泵系统的设计运行方案,预测分析了不同条件下未来地下水源热泵系统的热平衡发展趋势。结果表明,该示范工程按设计方案运行,抽、灌井之间存在热贯通现象。地下水源热泵系统通过增大温差的方法进行调节,可有效地缓解热贯通现象。     

基于热平衡分析的地埋管地源热泵换热方案模拟优化

为了确保丹阳中心城区浅层地热能可持续开发利用,避免丹阳中心城区地埋管地源热泵运行期间出现热堆积问题,基于地下水渗流和热量运移原理,建立了丹阳中心城区地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型,结合未来地埋管地源热泵系统的运行工况,预测丹阳中心城区地下温度场的热平衡发展趋势。在此基础上,规划设计了3种优化方案:(1)按行政区划Ⅰ~Ⅴ个开发利用分区,调整地埋管间距分别为18,23,17,20,20 m;(2)地埋管间距5 m,加热秋季生活用水Ⅰ区157 798 m~3/d、Ⅱ区413 235 m~3/d、Ⅲ区339 322 m~3/d、Ⅳ区261 266 m~3/d、Ⅴ区27 6205 m~3/d,加热春季生活用水Ⅰ区473 394 m~3/d、Ⅱ区123 9705 m~3/d、Ⅲ区1 017 966 m~3/d、Ⅳ区783 798 m~3/d、Ⅴ区828 615 m~3/d;(3)地埋管间距5 m,增设冷却塔辅助地埋管换热孔进行夏季排热,冷却塔夏季冷却温度Ⅰ区为4.35℃、Ⅱ区为6.12℃、Ⅲ区为4.87℃、Ⅳ区为5.29℃、Ⅴ区为4.80℃。3种方案均可以有效减缓和避免丹阳中心城区地埋管地源热泵运行期内的热堆积问题。地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型是优化确定浅层地热能地埋管地源热泵可持续开发利用方案的有效方法。     

松原壅水坝工程库区左岸浸没预测三维数值模拟

针对平原区水库蓄水后引起的浸没问题,以松原壅水坝工程库区左岸浸没为例,在概化出库区左岸水文地质概念模型的基础上,建立了松原壅水坝工程库区左岸浸没预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并采用有限差分模拟方法,按无防渗墙和长为4.05、8.05及12.05km3种不同防渗墙蓄水工况方案进行预测,获得了无防渗墙蓄水工况4-10月底逐月的和3种不同防渗墙蓄水工况8月底的浸没范围。计算结果表明:无防渗墙蓄水工况方案4月份浸没范围最小,总面积为127.62×104m2,随后逐渐增大;8月份浸没范围达到最大,总面积为1473.94×104m2,而后又逐渐减小;随着在潜水含水层沿库区左岸布置防渗墙的加长,浸没范围逐渐减小,但减幅不大。该研究可为今后水库蓄水引起的库区浸没模拟预测提供参考。