浅层地温场中热对流数值模拟

温度示踪的研究区域大多在地表浅层,浅层地温场主要受气象和水文影响。气温波动可用傅立叶级数精确表示,由此建立了在表层气温和垂向水流共同影响下的浅层地温场瞬态分析模型,用Laplace变换的方法得到其解析解,并用有限元模拟了垂向水流对浅层地温的影响。模拟结果表明：浅层地温有季节波动,在地下水补给区,气温波动振幅衰减速率明显减缓,表现为表层气温波动可以影响到更深的深度;在排泄区,温度波振幅衰减很快。另外,还模拟了水平集中渗漏带附近的瞬态温度场,发现由于热对流的传热能力远大于热传导,强渗漏带温度迅速与补给源温度相一致,温深剖面出现异常,温度异常带形成后,继而通过热传导改变较大范围内地质体热量分布。离低温补给源越近,地质体降温越快,温度改变越多;反之则越慢,温度改变越少。因此,由温深剖面的温度异常,可精确探查渗漏带位置。     

南京市浅层地温场监测方案和地温分布特点研究

浅层地温能作为可再生能源,已经引起广泛关注。为了有效地监测南京市浅层地温场的时空演化,针对4种温度传感器：DTS、FBG、Pt100和iButton,通过野外和室内试验进行分析对比,从测温精度、适用范围、工作特性等方面展开研究。结合试验结果和目前的实际应用情况,总结出四种传感器在浅层地温场监测方面的优缺点和特性,并制定出一套较为完善的监测方案,为浅层地温场的长期时空监测提供参考：在所有钻孔中埋设分布式测温光纤,并根据地温钻孔的土层分布和所获取的地温分布数据,选取两个较为典型的地温钻孔布设FBG测温串;在所有钻孔点距地表5 cm处布设iButton,并使用Pt100监测地表以下25 m内的精确地温。根据已获得的监测数据,可总结出南京地区浅层地温在垂向上的大体分布规律,发现其分布在空间上具有差异性,浅地表地温与地表覆盖层、大气及太阳辐射有关,深部地温受地质构造和水文地质条件等因素控制。     

南京市浅层地温场研究——基于分布式光纤测温技术

浅层地热能作为新型能源受到了国际国内的广泛关注,常规的电阻式温度传感器受电磁干扰,不适合长期在野外复杂环境中使用.本文应用抗干扰能力强的分布式光纤测温技术,对南京市19个百米深钻孔进行地温测量,获得了2018年冬季与2019年春季南京市浅层地下温度分布.综合南京市水文和地质条件,得出结论:浅层地温的变化相对于气温的变化...     

分布式光纤测温技术在黑河中游地表水与地下水转换研究中的应用

本研究首次应用分布式光纤测温技术,监测张掖市临泽县平川段的黑河河床表面温度与河水温度,确定了该时段黑河中游湿地临泽平川段的地表水地下水转换情况。分布式光纤测温系统温度分辨率为0.01℃,采样间距为0.25m,时间间隔为4min。通过对全长550m的河床表面温度与河水温度连续监测,分析该区段温度场动态,发现试验区河段河流受地下水补给,有地下水溢出带。通过河床表面温度与河水温度、环境温度的对比,清楚反映了该河段温度异常带的分布与变化规律,明确了地下水溢出带的位置与地下水溢出强度。     

河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了河南省城市浅层地温场分布特征,分析了不同地貌类型城市恒温带特征。全区地下水恒温带深度平均深度24.8m,温度一般15.5℃~17.5℃;冲积平原区松散层恒温带深度最浅、温度最高,内陆河谷盆地区松散层恒温带深度最深、温度最低。近山前地带基岩浅埋区,地温梯度低;沿深大断裂带和构造隆(凸)起区,地温梯度高;济源—商丘断裂的新乡—延津段、内黄凸起和通许凸起地温梯度高。通过分析地温增温率特征和地温恢复能力,得出颗粒越粗地温恢复能力K值较大,富水性越强、水力坡度越大K值越大。对影响浅层地温场的多种因素的系统研究表明,该区浅层地温场受城市、人类活动、地下水流场、地下水埋深、构造、地下水补给、排泄等因素影响明显。     

基于2m测温法的地热异常区探测及地温预测

地热异常区的探测对于地热能开发利用至关重要。利用2 m测温法和相关仪器对厦门东山某热泉地区进行实地探测,获取1~2m深度地层温度和导热系数数据,绘制研究区2m深度温度等值线图和浅层热流密度分布云图,圈定地热异常区。运用一维稳态热传导模型对研究区20 m深度地温进行反演,并与研究区20m深度实测温度进行对比分析。结果表明,2m测温法对地热异常区探测效果明显,一维稳态热传导模型对于20m深度地温的预测结果与实测结果较为一致。该方法可以作为地热探测初期的有效手段。     

地下水流动对砷迁移的影响: 大同盆地试验场的观测与模拟

地下水流动特征对水文地球化学特征具有重要控制作用, 研究分析了大同盆地地下水流动特征对高砷水迁移的影响.以山阴县桑干河南岸地下水试验场(SYFS)的监测数据为基础, 建立了河岸带三维非稳定地下水流模型.结果表明, 灌溉在很大程度上影响着地下水位动态变化.灌溉活动减慢了地下水埋深和水平地下水流速, 加速了不同岩性地层之间的垂向水量交换.粉土(L1、L2、L3和L4)、粘土1(L5)和砂1(L6)之间始终存在由上至下的垂向水量交换, 粘土2(L7)、砂2(L8)、粘土3(L9)和砂3(L10)以水平水量交换为主.灌溉水和大气降水从地表向下垂直入渗至含水层的过程中, 推动了地表和包气带沉积物中的砷逐渐向下迁移; 到达含水层后, 水平交换量占主导, 地下水在水平方向上频繁的水量交换促使As在含水层中发生水平迁移.      

基于温度测量的分布式光纤渗漏监测技术机理探讨

在简述分布式光纤传感技术测温原理的基础上,从三维微元体传热过程出发,推导了具有渗漏和内热源的多孔介质传热微分方程,给出了基于温度测量的分布式光纤渗漏监测技术的不同监测方法的监测方程。最后,从持续线热源的角度,阐述了分布式光纤监测渗漏的基本原理     

多年冻土区典型地面浅层地温对降水的响应

在大气-地面-冻土之间存在复杂的水热变化过程,降水是青藏高原地区主要的水分补给来源,在浅层形成水热变化的不连续层。通过对北麓河地区降水和工程路面(沥青路面、砂砾路面)、天然地面(高寒草原、高寒草甸)浅层(0~80cm)温度数据的原位监测,分析在不同降水量和不同时段浅层的温度变化,结果表明:北麓河地区年降水量逐年增加,增加速率为22.9mma-1。降雨主要集中在5~9月。白天地温对降水的响应比夜间强烈。工程路面夜间的温度变化大于天然地面。在相同降水条件下, 10:00~15:30时段的温度变化量大于16:00~18:00时段。随着降雨量的增加,温度下降幅度增大。砂砾、高寒草原、高寒草甸地面地温对降水的响应深度范围为0~30cm。受路面结构中隔水层的影响,沥青路面为0~20cm,且5cm深度温度的变化幅度大于地表。为进一步研究不同地面类型不同水热传输模式层结的划分提供数据基础。     

广州地铁超长水平冻结多参量监测分析

广州地铁3号线天河客运站折返线工程是目前国内最长、开挖断面最大的水平冻结隧道工程。文中根据不同施工阶段中对盐水温度、土层温度、地表变形、冻土压力、隧道衬砌变形等多个参量的现场监测数据,从时间和空间上分析了冻结帷幕演化过程、冻结帷幕发展速度等;探讨了土层温度变化规律以及冻土压力与土体温度间的相互关系,得出了在积极冻结期,沿测温孔深度方向土体温度的变化梯度随冻结时间增加不断减小,土体温度变化速率随时间增加而降低的特征;对比研究了冻结阶段、隧道开挖阶段和融沉阶段地表变形特征,并提出了缩短积极冻结期的建议和方法。