张瑞强

(河北省环境地质勘查院唐山勘查院，河北唐山063000)

地下水源热泵采能是20世纪90年代开始得到大力推广，利用该技术提出低品位、分布零散、无法直接利用的地热能源，并将其转化成高品味、高利用价值的能源。到现在，这种地热能开发技术因其新兴、可持续的特点而被一直采用。然而对于地下水源热泵采能问题，地下含水层中的水流与地温场之间的演化关系，在研究上一直没有取得一致性的成果。本文基于笔者的工作经验，分析了水源热泵地下含水层的温度场方面的内容，这一研究对于进一步推广地下水源热泵技术具有一定的理论指导意义。

1 含水层中热量运移的数学模型分析

1.1 模型假设

为了对模型进行简化处理，提出以下4个假设条件:①假设土壤的含水层为均质多孔介质;②假设含水层中的土壤骨架的热动平衡发生于一瞬间，忽略其与周边水流温度之间的热量转移;③假设加压不同压力下的水的密度不变，不考虑温差、密度变化所造成的垂直对流;④假设含水层、顶板岩土层、地板岩土层三者结合面处的温度相同，不考虑隔水层的辐射换热。热弥散于溶质弥散类似。

1.2 模型建立

这里选定一个平行六面体作为平衡单元体，该平衡单元体要趋于无限小，坐标轴相互平行，边长表示为dx、dy、dz，见图1。那么对于引起该平衡单元体在规定时间内温度发生变化的热量运移过程因素，就可以得到以下模型:对流通过液相介质输运热量;传导通过固相介质和液相介质输运热量;液相输运过程中的热弥散。……