地下咸水層儲能與含水介質空間結構變化研究.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,具有儲量大、分布廣、埋藏淺、封閉條件好的特點,有利于地下儲能綜合利用。當前,國內外對于咸水層儲能機理研究尚處在起步階段,關于地下咸水抽、回灌過程中含水層滲透性能變化的原因與機理分析的報道并不多見。
　　論文基于含水層儲能水-熱運移的基本理論與控制方程,針對地下咸水層儲能過程中地下水密度及粘滯性系數變化顯著的特點,對現有的地下含水層儲能數學模型進行修正、完善,建立地

2、下咸水層水-熱-鹽耦合儲能模型。利用完善后的地下咸水層儲能模型對天津濱海新區(qū)某咸水層儲能系統(tǒng)地下水動力場及溫度場的分布情況進行模擬,所得數據與現場試驗結果擬合較好。根據研究結果得到,在地下咸水層水文地質條件不變的情況下,滲透系數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。
　　咸水層儲能野外試驗是探究該特定含水層儲能特性的關鍵措施,是研究咸水層儲能過程中地下水傳熱、傳質規(guī)律的最佳方法。然而目前國內相關的野外試驗研

3、究仍處于空白狀態(tài)。論文基于現場勘測結果,根據現有試驗條件設計、搭建一套完整地下咸水層儲能野外試驗系統(tǒng)。通過改變回灌水的溫度進行儲熱、儲冷試驗,分析不同儲能模式對含水介質內傳熱、傳質過程產生的影響,驗證了咸水層儲能模型中回灌水溫度的變化導致滲透系數發(fā)生改變的合理性。為室內儲能試驗臺的設計與搭建提供了模型參考與基礎數據。
　　本文采用室內模擬試驗與理論分析相結合的方法,設計、搭建一套完整的一維滲流砂柱試驗系統(tǒng),通過回灌溶液溫度與鹽濃度

4、突、漸變試驗,結合雙電層理論探索咸水層儲能過程中導致含水介質空間結構以及滲透性能變化的主要原因。研究表明,含水介質滲透性能不僅與回灌溶液溫度、鹽濃度變化有關,同時也受到溫度與鹽度變化梯度的影響。以回灌溶液溫度突變試驗為例,分析含水介質滲透性能空間非均質性現象。通過試驗發(fā)現,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。
　　通過對三維滲流砂箱進行模擬儲熱試驗,發(fā)現含水介質滲