抽灌模式对含水层采能区热渗场的影响

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1、抽灌模式对含水层采能区热渗场的影响　　摘要：以西安市御品轩食品工业园试验场为研究区，建立三维水热耦合数值模型，模拟预测不同抽灌井布局方案下地下水渗流场和温度场的演化规律。结果表明，含水层地温场的变化不仅与地下水的天然流场有关，而且受抽灌井布局的影响，直线型异侧回灌模式对地温场的影响大于直线型同侧回灌模式。井距越大，抽水井发生热贯通的时间越长。从利于回灌角度看，直线型异侧回灌优于直线型同侧回灌；从控制热贯通效果看，直线型同侧回灌优于直线型异侧回灌。针对试验场地的具体条件，两种井群布置方案均突破了热贯通现象，仅考虑渗流场的影

2、响，最优布井模式为直线型异侧回灌。　　关键词：地下水；数值模拟；渗流场；温度场；抽灌井布局　　中图分类号：TU111；TK52文献标志码：A文章编号：1672-1683（2015）06-1156-06　　Abstract：Athree-dimensionalwater-heatcouplednumericalmodelwasdevelopedtosimulateandanalyzetheevolutionofseepageandtemperaturefieldsunderdifferentlayoutschemesofp

3、umpingandinjectionwellsintheYupinxuanfoodindustrialparkofXi′an.Theresultsshowedthat（1）thevariationofgroundwatertemperaturefieldisnotonlyassociatedwiththenaturalgroundwaterflowfield，butalsoaffectedbythelayoutofpumping13andinjectionwells，andthelayoutwithinjectionwe

4、llsontheoppositesidehasgreatereffectsonthegeothermalfieldthanthatwiththeinjectionwellsonthesameside；（2）thegreaterthedistancebetweenwellsis，thelongerthethermaltransfixionofpumpingwellsencounters；（3）fromthepointofviewofrecharge，thelayoutwithinjectionwellsontheoppos

5、itesideisbetterthanthelayoutwithinjectionwellsonthesameside；and（4）fromthepointofviewofcontrollingtransfixion，thelayoutwithinjectionwellsonthesamesideisbetterthanthelayoutwithinjectionwellsontheoppositeside.Accordingtothespecificconditionsoftestsite，bothlayoutsche

6、mesbrokethroughthephenomenonofthermaltransfixion，andthelayoutwithinjectionwellsontheoppositesidewasselectedifonlytheeffectsofseepagefieldwereconsidered.　　Keywords：groundwater；numericalsimulation；seepagefield；temperaturefield；layoutofpumpandinjectionwells13　　地下水源热

7、泵系统（GWHP）[1]作为一种新兴的浅层地热能利用技术，因具有节能、环保、高效等诸多优点，自20世纪90年代以来，在欧美等国得到了广泛应用[2-3]，近年来在我国也出现了良好的发展势头[4]。然而，快速发展中的热泵系统逐渐暴露出一些不容忽视的问题。例如，由于建设场地的水文地质条件不适宜，许多热泵系统存在回灌困难的问题；又如，在地下水源热泵系统运行过程中，由于回灌水温和含水层初始温度存在差异，如果抽灌井布设不合理，热泵系统长时间运行后，在导热和对流等作用下，会导致抽水井出水温度较初始温度有不同程度的升高或降低，出现抽水井

8、热贯通现象，使热泵系统运行效率低下[5]。　　国内外学者在地下水抽回灌与水热运移规律等方面做了大量的理论和实际研究工作。Cringarten等[6]建立了对井系统热传递模型，对不同条件下的热贯通事件进行了定量评价，为对井采能系统的合理布局提供了参考；胡继华等[7]提出了流贯通的概念，建立水热耦合模型分析了抽灌量对流贯