地下含水层储能两阶段热量运移数值模型研究

为了简单而准确地预测地下含水层储能情况,考虑了地下含水层储能过程时间跨度大、储能保温分阶段的实际特点,分析了地下含水层流动和换热模型物理参数的对比特点,以热平衡和热扩散原理为基础,建立分成两个连续阶段的地下含水层储能数值计算模型.模型求解中,采用控制容积法,以全隐格式进行热扩散方程的离散化,然后应用Jacobi方法迭代求解,模拟结果和实际观测数据吻合很好.该模型还分析了含水层储能循环采灌过程中抽出储能水的温度变化的一般特点.     

上海虹桥飞机场含水层储冷做空调冷源试验研究

上海虹桥飞机场“抽淡灌咸”的含水层储冷试验实例,为建筑物夏季空调降温提供冷源,为咸地下水淡化,开拓了新的途径。     

三维非稳定流含水层储能的数值模拟研究

本文建立了一个三维含水层储能模型。它是由一个描述地下水运动的水流模型与一个描述含水层中热量运移的热量输运模型耦合而成。为了考察地下水的运动状态对含水层中热量输运的影响，地下水流被处理成三维非稳定流。该模型被应用于上海群井储能试验，储能模型用特征线Ｄｏｕｇｌａｓ－Ｂｒｉａｎ ＡＤＩ法求解。通过本模型与稳定流储能模型的结果相比较，发现本模型的结果较好，诸观测孔各时段的绝对误差均值为０．６５℃，平均相对     

区域流场作用下地下水地源热泵系统抽灌模式对地温场的影响

通过建立三维水热耦合数值模型,对区域流场作用下,地下水地源热泵系统运行一个采暖、制冷周期后,不同的抽灌井布局以及交替方式下,地下水地源热泵系统地温场的演变趋势进行模拟分析。结果表明,地下水的天然流速越大,越有利于热量的运移,有助于抽灌井连线垂直于地下水流方向的垂直布局以及地下水流向由抽水井指向回灌井的平行布局下的地温场演化,但不利于地下水流向由回灌井指向抽水井的平行布局下的地温场演化和温度恢复。一般的天然地下水流速条件下,由于含水层储能效应,进行抽灌井季节性交替模式的系统运行效率较高。     

地源热泵系统抽灌模式对地下水流场和温度场的影响

通过建立三维水热耦合数值模型,对地下水地源热泵系统井群平行抽灌(即抽水井与回灌井平行布置)以及交叉抽灌(即抽水井与回灌井交错布置)两种调度运行模式下,系统运行后的含水层地下水流场及温度场情况进行了模拟计算、分析。结果表明:平行抽灌模式对含水层地下水流场、温度场的影响范围、程度均大于交叉抽灌模式,从系统运行效率以及对地温场的影响方面考虑,交叉抽灌模式均优于平行抽灌模式。     

热泵耦合含水层储能技术应用研究

本文结合实际工程项目,对对井抽灌模式的热泵耦合地下含水层反季节储能效果进行研究。结果表明对井采灌热泵耦合储能系统能够实现冬灌夏用和夏灌冬用的反季节储能作用,能充分利用浅层地能资源,节约了常规能源。在冷热负荷不平衡的情况下,若系统长期运行可造成采井或者灌井周围一定区域内温度场的降低或者升高,因此在利用对井储能水源热泵空调系统时,要尽量使系统在冷热负荷均衡的工况下运行,以保护地下生态平衡。     

热屏障井对地下水源热泵换热影响模拟

对于场地受限的地下水源热泵项目,随着系统运行时间的增加易引发热贯通现象进而降低机组运行效率。地下水源热泵设计中,在抽灌水井连线间布设热屏障井可改变地下水流场,降低热量在抽灌井间的运移速度,有利于延长热贯通发生时间并缓解热贯通程度。通过构建地下水换热模型,模拟计算夏季制冷工况条件下36组热泵运行场景,分析了热屏障井的位置,过滤管长度及回灌量对热贯通和含水层温度场的影响规律。结果表明:热屏障井回灌量的增加有利于提升热屏障效果,但提升幅度随回灌量的增加逐渐减弱;最大水位降深值随着热屏障井回灌量的增加呈线性增长;增加热屏障井滤管长度可提升热屏障效果,提升效果随屏障井回灌量的增加逐渐增强。通过模型多周期、长时间模拟计算发现,热屏障井的运行可促使回灌的冷热量集中在回灌井一侧,对于采用冬夏季抽灌井交换运行模式的热泵系统,可充分利用含水层储能,提升机组运行效率。     

考虑温度变化的地下水运动方程及其在储能模型中的应用

从建立一般条件下的多孔介质液相动量守恒方程出发,较严密地堆导了考虑温度变化的地下水运动方程,并在此基础上了一个新的含水层储能模型,该模型用于上海第二承压含水层群井储能试验,取得了令人满意的结果,从而证明了高温差条件下对地下水运动方程进行修正是必要的,具有重要的理论和现实意义。     

含水层对地下水热泵承载力数值评价及其实用化:以北京平原区为例

针对北京平原区的水文地质条件,运用地下热传递数值法评价了年内地下热量均衡、失衡两种状态下,各水文地质亚区单位面积含水层对地下水热泵的承载力,并利用多元线性回归方法阐明了承载力、抽灌井间距与含水层各参数之间的关系。研究表明:承载力仅与含水层厚度显著正相关,而抽灌井间距与含水层的渗透系数和厚度均显著正相关。研究结果为类似地区的地下水热泵定量规划提供了简捷的估算方法及参考依据。     

水源热泵系统中地下水流贯通及其对温度场的影响

利用含水层储能的一般特点,提出流贯通;分析流贯通和热贯通的相互作用、相互影响及对工程实际的意义;并基于地下水水热运移的基本原理,建立地下水流动和热量输运的耦合数值模型。在此基础上对沈阳某场地水源热泵工程的运行进行流场及温度场的数值模拟分析,给出产生流贯通的依据,即利用水力坡度定量的判断流贯通发生与否;当水力坡度变化非常小、可忽略不计时,认为含水层出现流贯通;进而研究抽、灌量对流贯通的影响,发现抽、灌量越大,则出现流贯通时间越短;而大量的抽、灌量更容易发生流贯通,进而会引起热贯通的发生。在实际工程中可降低抽、灌水量,在条件许可的情况下可提高抽、灌井的间距,并可在抽、灌井运行一个周期后调整抽灌井位置,以减少热贯通的发生。     

太白山最近1000年的孢粉记录与古气候重建尝试

秦岭太白山佛爷池最近1000年的孢粉记录及据此所重建古气候参数的时间序列,揭示了历史时期小冰期和中世纪温暖期的气候特征。小冰期的起止时间为1420-1920aAD。其1月与7月平均温度反映本区夏季风与冬季风的变化有很大的不一致性。小冰期开始时,冬季风突然增强,夏季风显示不稳定波动,并相对变弱,而降水一度增多。小冰期的结束是以冬季风逐渐减弱为先导,而夏季风呈突然增强势态,降水偏少。在中世纪温暖期中,1200-1340aAD发生快速气候波动,出现暖夏、冷冬等特征气候,成为历史上少见的灾害性气候时段。      

地温空调回灌水对地下水的影响

地温空调是一种新型节能空调设备,在消耗少量地下水资源的情况下,通过先进的设备,将地下不易利用的低品位能量开发利用,使其变为可利用的高品位能量,以满足室内冬季取暖、夏季降温的需要.本文通过水质化验对比,提出地温空调回灌水对地下水影响的一点看法.     

采控冷量维护冻土路基稳定的模拟试验研究

The stability of railway subgrade in permafrost regions is crucial to the safety of railway operation. In this paper, we first analyze the main factors influencing the stability of frozen subgrade. Then,we build an experimental equipment in which regulation-tubes are arranged axially in subgrade and arranged slantways at the foot of slopes, and make the model experiments on maintaining the stability of frozen subgrade by collecting- controlling cold energy. The experiments include two groups. One is maintaining the stability by collecting-controlling natural cold energy in winter, and another is maintaining the stability by collecting-controliing natural cold energy in winter and artificial cold energy in summer. Finally, we obtain the behavior of temperature fields in the subgrade during the experiments,which establishes basis for further study on the subgrade stability and on the feasibility of rushing to deal with freezing damage of frozen subgrade.     

云南鹤庆古湖晚更新世的孢粉记录及其古气候学意义

本文通过鹤庆古湖沉积物的孢粉记录对该区晚更新世的古植被和古气候进行了恢复。该区末次间冰期和末次冰期内部气候波动性特点与深海氧同位素记录有着较好的可比性,反映在全球变化的背景上,气候的不稳定性同样在本区有明显的响应。而且不同季风区气候资料对比也表明,本区冷湿和暖干的气候组合具有明显的区域特征,末次冰期该区夏季锋面降水增多,而间冰期则与之相反。造成这种区域环境效应的原因,与西南季风区大气环流的复杂性、云贵高原的地貌部位以及由青藏高原地表反照率引起的热力学和动力学过程有关。     

浅源异层采灌井群循环开发利用技术——以天津市海河商贸区古文化街供热制冷项目为例

天津市古文化街利用不同地热成井深度的浅源异层采灌对井的温度差异,通过热泵技术,采取夏灌冬用、冬灌夏用的循环利用方式,为建筑物供热制冷。二个供暖制冷期的运行工况表明冷热源井在采灌前后水质、水位基本稳定,流体回灌率达到100%。其环保节能、维持储水层压力、提高资源利用率的综合效应非常明显。     

山东半岛东部海域悬浮体分布季节变化及其冬季输送通量研究

山东半岛东部近岸海域流系和水团要素季节变化显著,沉积动力环境特殊,发育有剖面形状独特的泥质沉积体。基于两个年度的夏、冬季山东半岛东部近岸海域水体温度、浊度、悬浮体浓度和海流等调查资料,分析了水团要素分布季节变化特征,并结合研究区域冬季海流和余流分布特征,计算了冬季经山东半岛东部近岸海域向南输送的悬浮体净通量。结果表明:山东半岛东部近岸海域悬浮体分布受沿岸流、黄海冷水团和黄海暖流等流系季节变化的影响存在显著季节变化。夏季,水体垂向层结和黄海冷水团均可抑制悬浮体垂向和东西向扩散。与以往的研究有所不同的是,冬季大量悬浮体可穿越沿岸流与黄海暖流形成的海流切变锋面,进入黄海暖流向北输送,海流切变锋的屏障作用会随着黄海暖流的减弱或东移而削弱。每年冬季经山东半岛东部近岸海域输送的悬浮体占渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的3.22%~9.10%,冬季的悬浮体输送量较大,占冬季渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的6.84%~19.38%。     

鄱阳湖地区晚更新世古环境变迁

晚更新世期间鄱阳湖北部地区,九江、湖口、彭泽一带发育风沙-黄土-湖沼相交互地层序列。本文通过对该序列5个露头剖面多环境代用指标分析,研究了该地区晚更新世环境变迁和季风变化过程。研究表明:约147-129.6kaBP,以较强的冬季风控制的气候为主,季风降水很少,气候偏冷干;129.6-76kaBP,早期,夏季风逐渐增强,至120kaBP后,夏季风进入强盛阶段,103kaBP后,夏季风较弱,97kaBP后,夏季风又一次增强,这一时段内古气候阶段性非常清楚,早中期暖湿程度较高,后期较弱,在暖湿的背景上存在110-106、103-92kaBP等冷事件;76-55kaBP,为强盛的冬季风时期,气候冷干;55-25kaBP,夏季风又一次增强,气候温暖湿润,中间有冷波动;25-16kaBP,气候变冷干,后期冬季风有所减弱;16kaBP后,夏季风明显增强,气候变温湿,13.0kaBP后,气候有变干的趋势.      

Palaeotemperature reconstructions of the European permafrost zone during marine oxygen isotope Stage 3 compared with climate model results

A palaeotemperature reconstruction based on periglacial phenomena in Europe north of approximately 51 °N, is compared with high‐resolution regional climate model simulations of the marine oxygen isotope Stage 3 (Stage 3) palaeoclimate. The experiments represent Stage 3 warm (interstadial), Stage 3 cold (stadial) and Last Glacial Maximum climatic conditions. The palaeotemperature reconstruction deviates considerably for the Stage 3 cold climate experiments, with mismatches up to 11 °C for the mean annual air temperature and up to 15 °C for the winter temperature. However, in this reconstruction various factors linking climate and permafrost have not been taken into account. In particular a relatively thin snow cover and high climatic variability of the glacial climate could have influenced temperature limits for ice‐wedge growth. Based on modelling the 0 °C mean annual ground temperature proves to be an appropriate upper temperature limit. Using this limit, mismatches with the Stage 3 cold climate experiments have been reduced but still remain. We therefore assume that the Stage 3 ice wedges were generated during short (decadal time‐scale) intervals of extreme cold climate, below the mean temperatures indicated by the Stage 3 cold climate model simulations. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

中纬度海气相互作用研究进展

回顾了中纬度海气相互作用的研究现状,分析了长期以来该项研究进展缓慢的原因和近十几年来的研究成果,结果指出:中纬度海洋在全球气候变化中有着重要的作用;冬季中纬度海气相互作用的强信号是冷空气强度;中纬度海洋强暖流区海气能量交换异常对同期和后期(半年至一年)北半球范围内的大气环流型有重要影响;当冬季黑潮和湾流海域海洋对大气同时异常多或异常少加热时,易形成夏季长江中下游偏旱或偏涝的环流形势。最后还提出,深入研究中纬度海气能量系统异常对大气环流影响及其物理机制,是今后海气相互作用研究的重要内容,其结果将为短期气候预测提供理论依据。     

1971-2010年西藏怒江流域冷暖冬的时空变化分析

根据暖冬等级国家标准, 参照单站、 区域暖冬等级标准, 确定了单站和区域冷冬等级, 在此基础上分析了1971-2010年西藏怒江流域9个站冷、 暖冬事件的气候变化特征. 结果表明: 近40 a怒江各站冬季平均气温表现出一致的增温趋势, 增幅为0.31~0.77 ℃·(10a)^-1, 以那曲增幅最大, 察隅升幅最小; 1991-2010年气温快速上升为0.81~2.36 ℃·(10a)^-1. 在10 a际尺度上, 2000年代是近40 a最暖期, 与1970年代比较各站偏高1.0~2.5 ℃. 区域暖冬指数也呈显著升高趋势, 线性趋势为19.6%·(10a)^-1, 明显高于东北、 华北、 西北、 华南等地. 流域单站暖冬频率为40%~58%, 强暖冬频率为15%~33%; 区域暖冬共发生21次(年), 主要出现在2000年代, 其中强暖冬事件共发生过9次(年); 2001、 2006和2009年是过去40 a中范围最广、 强度最大的暖冬. 流域单站冷冬频率为15%~28%, 强冷冬频率为5%~13%; 区域冷冬共发生了8次(年), 以1990年代居多, 其中区域强冷冬事件出现了4次(年); 1983年是40 a中范围最广、 强度最大的冷冬, 1978年次之.