地铁工程对盛京滑翔医院地下水源热泵取回水影响研究

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1、地铁工程对盛京滑翔医院地下水源热泵取回水影响研究ResearchonEffectsofGWHPPumpingandRechargingfromMetroConstructioninShengjingHuaxiangHospital研究生：张宗禹指导教师：潘俊教授学科专业：环境工程二〇一七年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文地铁工程对盛京滑翔医院地下水源热泵取回水影响研究作者姓名：张宗禹入学年份：2014年9月指导教师：潘俊教授学科专业：环境工程申请学位：工程硕士所在单位：市政与环境工程学院论文提交日期：2016年12月论文答辩日

2、期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：胡俊生答辩委员会组成：胡俊生李亚峰牛明芬亢函刘旭东林晔王东明论文评阅人：声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2017年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构

3、送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2017年3月日期：2017年3月硕士研究生学位论文摘要I摘要随着我国经济迅速发展地铁工程应用广泛，有效缓解了城市交通压力，但本来就较为脆弱的城市地下水环境必定会受到其建设及运营的影响。地铁隧道及其乘降站的“拦截”作用，使得其迎水面水位抬升和背水

4、面水位降深增大，因而引起地下水位变化、地下水流速变化、地下水渗流方向变化以及多层含水层间的越流效应四方面变化。此时，处于地下构筑物影响范围内的地下水源热泵系统的抽水及回灌效果均会受到影响；地铁乘降站及隧道的放热作用也会使地下水温发生变化，同样会影响到地下水源热泵的取回水效果。针对这一问题，本文以沈阳盛京医院滑翔院区地下水源热泵工程为例，通过室内砂箱试验掌握地铁乘降站及其隧道对地下水源热泵工程地下水渗流场和温度场的影响规律；通过建立地下水流和水温耦合的数值模拟模型，模拟地铁工程影响下不同布井方案的水位和水温的变化趋势，进而提出合理的解决方案及技术措施，确保水

5、源热泵工程取回水安全运行，为相关研究提供理论依据与实践参考。本文主要研究内容如下：（1）通过对研究区气象特征、水文特征、含水层特征、地下水位埋深特征和地下水温分布特征等水文地质条件分析得到：研究区处在浑河漫滩区，地下水循环特征为河水补给地下水，水位埋深为6.0~10.0m，并且因为Qaplpal4含水层和Q3含水层水力联系密切，将其视为统一取回水层；受城市热岛效应和浑河对地下水的影响，在地下水温高于12℃的范围对比中，丰水期范围大于枯水期范围；研究区地下水温垂向分为三个温度带：变温带、常温带、增温带；研究项目热源井大部分取回水层在变温带和常温带，地下水温基

6、本保持在11℃~13℃；经过现场稳定流抽水试验和回灌试验后计算得出，抽水渗透系数为78m/d，影响半径为218m，单位涌水量为2400m3/(d·m)；回灌渗透系数为36m/d，影响半径为78m。（2）类比地铁站存在的情况进行现场回灌试验，记录回灌井水位数据并与自然回灌情况对比，结果证明地下建筑物的存在阻挡了回灌井周围地下水的排泄，不利于地下水的回灌。通过进行室内模拟试验得到：当地下构筑物恰好处在地下含水层且全断面隔断时，其对地下水流的阻挡效果显著，迎水面水位上升迅速，下游地下水得不到及时的补给，背水面水位出现较大降深；当构筑物模型部分隔断横向断面时，地下

7、水在通过构筑物时侧向、顶部及底部均发生了绕流，并且水流速度增大；通过计算求得存在构筑物情况下研究区的等效渗透系数K3与自然渗流状态情况下的渗透系数K1的关系为K3=0.227K1。（3）地下水的热量传递主要集中在渗流的方向上，热量随着水流向下游传递，而垂直渗流方向的热量传递并不明显。相同流量条件下过水断面减少必然导致地下水流速的增加，而当流速增大时，构筑物散发热量的传播速度也随之增大，下游测点的温度迅速升高，而且发生温升的范围也向下游扩大。而对于构筑物下游的地下水源热泵热源井来说，地下水温度的升高使得其难以满足取水和回灌的水温设计要求。II摘要硕士研究生学

8、位论文（4）针对研究项目地下水源热泵热源井布井场地合理性，以水文地