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《沈阳农业大学》 2011年
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地下水源热泵影响下的沈阳城区地下水系统数值模拟研究

周浩  
【摘要】:随着能源问题日益突出,新型能源技术受到普遍关注,特别是地下水源热泵技术作为地热资源可持续利用的新方法,在全国各城市都竞相开发,但是由于地下水源热泵技术属于新兴技术,并且涉及到能源、水文地质、水资源、数学等多领域,致使地下水源热泵技术在应用中只根据实践经验判断热贯通等问题,相关理论指导研究进展较慢。本文针对此问题,结合沈阳市地下水源热泵实际应用情况,通过对沈阳城区地下水系统实际监测和数值模拟分析,初步进行了沈阳城区水文地质、地下水动力场、地下水温度场的模拟分析,并且探讨了地下水源热泵对水质的影响,为相关研究提供理论依据和实践参考。本文的研究结果如下: (1)沈阳城区水文地质模型 本文通过GMS软件,对大量地质数据进行分析,构建了沈阳城区地质三维可视化模型。根据沈阳实际情况、研究需要和相关资料分析,将地下水含水层Q。和Q。概化为一个含水层,通过软件模拟分析确定了沈阳城区绝大部分地区地下水埋深均在10m以上、浑河以北大部分区域上更新统底板以上含水层厚度在20-40m之间。计算了研究区域各个分区的地下水渗透系数等相关因素,分析计算了研究区的地下水补给水源。 (2)地下水流动力场模型 通过对研究区内水文地质模型的分析,依据地下水水流特征,结合研究区的水文地质条件,建立沈阳中心地区地下水流数学模型。运用Aqua3D软件进一步建立模拟模型,并对该模型进行识别和验证,分析了研究区地下水汇源项的组成。结果表明,浑河占沈阳地下水补给量的55.29%,是沈阳地下水补给的重要来源;整个市区内地下水位变化幅度在26-49m之间,地下水水位具有东高西低的特征。另外本文还探讨了枯水期与丰水期的地下水水位差异及其原因,并对2015年研究区的地下水位等作出科学分析和预测。 (3)地下水温度场模型 在区域地质模型分析和地下水流动力场模型分析的基础上,并运用Aqua3D软件建立了沈阳中心城区地下水温度场模拟模型,对该模型进行识别和验证,并对沈阳未来2015年的地下水水温进行科学分析预测。最后,本文对不同回灌井方式的地下水源热泵系统的热突破时间、热突破距离和用水量的关系应用数学统计软件做了初步探索分析,得出不同回灌方式下地下水源热泵的热贯通量性分析结果。 (4)地下水源热泵影响下的水质分析 7个不同监测点的水质状况统计分析结果表明,地下水源热泵的多年运行并没有对地下水水质产生不良影响。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU831.3

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