废弃矿井水源热泵抽灌井布置及参数敏感度的研究

废弃矿井中储存着丰富的地热资源。文章以采空区矿井水为研究对象,为保证采暖季抽水温度的稳定,对废弃矿井水源热泵抽灌井布置及参数敏感度进行了研究。首先,基于达西定律及多孔介质传热理论,建立了废弃矿井水源热泵抽灌井的多物理场耦合的二维数值计算模型;其次,基于理论模型进行计算分析,模拟了14种不同抽灌井布置形式下的抽水温度变化,并根据“热贯通”发生程度,选取最为合理的抽灌井布置方案;最后,根据选取的抽灌井布置方案,研究了不同回灌温度、抽灌流量、井间距、水力坡度、含水层厚度、孔隙率等因素对抽水温度的影响。分析结果表明:三角4的布井方式在系统运行末期抽水温度仅下降了0.148 K,“热贯通”发生程度最小,布井方式最合理;含水层“热贯通”的现象对抽灌流量、井间距、水力坡度、含水层厚度等参数变化较为敏感,而对回灌温度及孔隙率的敏感度较小。

基于地下水压采目标的地下水源热泵系统井群调控方案

以安阳市某地下水源热泵系统为研究对象,采用水均衡法预测压采量上升后安阳市地下水水位变化趋势,并构建研究区地下水位变化条件下的井群抽回灌地下水水-热耦合模型,将不同井群布局方案对地下水流场与温度场的影响进行量化,同时采用优化理论建立井群调控模型对井群布局方案进行优选。研究结果表明:压采量为3000万m3时,地下水位将上升5.7m,此时抽水井相间的直线布局方案的综合效益最大;当压采量上升至5000万m3时,地下水位将上升8.4m,此时抽水井异侧的矩形布局方案的综合效益最大。