地下咸水層儲(chǔ)能與含水介質(zhì)空間結(jié)構(gòu)變化研究.pdf

1、我國沿海地區(qū)地下埋深在100-150m的淺層存在豐富的地下咸水資源,具有儲(chǔ)量大、分布廣、埋藏淺、封閉條件好的特點(diǎn),有利于地下儲(chǔ)能綜合利用。當(dāng)前,國內(nèi)外對(duì)于咸水層儲(chǔ)能機(jī)理研究尚處在起步階段,關(guān)于地下咸水抽、回灌過程中含水層滲透性能變化的原因與機(jī)理分析的報(bào)道并不多見。
　　論文基于含水層儲(chǔ)能水-熱運(yùn)移的基本理論與控制方程,針對(duì)地下咸水層儲(chǔ)能過程中地下水密度及粘滯性系數(shù)變化顯著的特點(diǎn),對(duì)現(xiàn)有的地下含水層儲(chǔ)能數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正、完善,建立地

2、下咸水層水-熱-鹽耦合儲(chǔ)能模型。利用完善后的地下咸水層儲(chǔ)能模型對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)某咸水層儲(chǔ)能系統(tǒng)地下水動(dòng)力場(chǎng)及溫度場(chǎng)的分布情況進(jìn)行模擬,所得數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果擬合較好。根據(jù)研究結(jié)果得到,在地下咸水層水文地質(zhì)條件不變的情況下,滲透系數(shù)隨地下咸水層溫度的升高而升高;隨著回灌溶液鹽濃度的增大而降低。
　　咸水層儲(chǔ)能野外試驗(yàn)是探究該特定含水層儲(chǔ)能特性的關(guān)鍵措施,是研究咸水層儲(chǔ)能過程中地下水傳熱、傳質(zhì)規(guī)律的最佳方法。然而目前國內(nèi)相關(guān)的野外試驗(yàn)研

3、究仍處于空白狀態(tài)。論文基于現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果,根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)、搭建一套完整地下咸水層儲(chǔ)能野外試驗(yàn)系統(tǒng)。通過改變回灌水的溫度進(jìn)行儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷試驗(yàn),分析不同儲(chǔ)能模式對(duì)含水介質(zhì)內(nèi)傳熱、傳質(zhì)過程產(chǎn)生的影響,驗(yàn)證了咸水層儲(chǔ)能模型中回灌水溫度的變化導(dǎo)致滲透系數(shù)發(fā)生改變的合理性。為室內(nèi)儲(chǔ)能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與搭建提供了模型參考與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文采用室內(nèi)模擬試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)、搭建一套完整的一維滲流砂柱試驗(yàn)系統(tǒng),通過回灌溶液溫度與鹽濃度

4、突、漸變?cè)囼?yàn),結(jié)合雙電層理論探索咸水層儲(chǔ)能過程中導(dǎo)致含水介質(zhì)空間結(jié)構(gòu)以及滲透性能變化的主要原因。研究表明,含水介質(zhì)滲透性能不僅與回灌溶液溫度、鹽濃度變化有關(guān),同時(shí)也受到溫度與鹽度變化梯度的影響。以回灌溶液溫度突變?cè)囼?yàn)為例,分析含水介質(zhì)滲透性能空間非均質(zhì)性現(xiàn)象。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在回灌水量不變的情況,由于回灌溶液溫度的改變,在含水介質(zhì)中形成垂直于地下水流的低滲透帶的區(qū)域也有所變化。
　　通過對(duì)三維滲流砂箱進(jìn)行模擬儲(chǔ)熱試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)含水介質(zhì)滲