井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

浅层地热能地下换热系统适宜性评价与优化设计——以郑州市浅层地热能示范工程为例

地热资源的开发利用对减少CO₂排放和抑制全球气候变化能起到积极的作用。目前,国内浅层地热能地下换热主要有地下水换热系统和地埋管换热系统2种方式,其共同优点是能源利用系数高、安全稳定、零污染排放等,但在换热效率、开发利用条件、空间占用等方面各有利弊。本文叙述了浅层地热能地下换热系统适宜性评价指标,结合郑州市浅层地热能示范工程建设项目,分别进行了抽水与回灌试验、岩土热物性参数测试、地层热响应试验等现场试验,对浅层地热能2种换热方式的适宜性进行了分析比较,得出建设区岩土具有较高的导热系数和容积比热容,有利于热量的传导与保持;但区域水位埋深浅,现场试验回灌量仅107.37 m³/d,回灌能力较差。相比之后,优化设计并选择了更适用于建设区浅层地热能开发利用的地下埋管换热系统。     

射孔技术在孔隙型地热回灌井中的应用

孔隙型地热井回灌作为一个世界性的课题,已有很多专家学者进行过不同程度的研究,但均未能有较大的突破。探讨不同成井工艺对孔隙型地热井回灌的效果,选取天津滨海新区的两眼不同成井工艺的新近系馆陶组地热井为例。。采用自然回灌的模式,分析两井的回灌能力、可持续时间及累计回灌动水位,并分别计算了回灌水文地质参数。试验结果表明：射孔成井的地热井回灌效果要明显优于滤水管成井的。     

山东省内首个浅层地热回灌试点项目启动

近日,山东省首个浅层地热回灌试点项目在平原县桃园街道办事处魏庄社区启动建设。     

北方沿海中小流域地下水库建设可行性研究——以六股河平原区为例

我国北方沿海中小流域地表水资源相对比较丰富,但受到自然地理条件的约束,大部分被弃流入海,水资源的有效利用程度低,局部地区地下水位持续下降,造成海水入侵等问题,严重威胁着有限的地下淡水资源。针对存在的问题,本文以辽宁省六股河平原区为例,从补给水源、地下储水空间、水更替条件等角度分析了该区地下水库的建设条件,通过拟建水源地和人工回灌补源工程等措施,利用地下水流数值模拟模型对该区地下水库的运行状态进行了预测。结果表明,该区修建地下水库可有效地将丰水期(年)多余的地表水储存于地下,增加地下水的补给量,实现地下水与地表水的联合开发利用,提高水资源的利用率,同时表明人工回灌补源工程是地下水库建设成功与否的关键因素。     

东营市城区馆陶组热储回灌性能分析

东营市城区馆陶组热储为新近系松散碎屑岩层状热储,目前地热资源开采量约95万m3/a,回灌是解决热储压力下降与地热尾水排放对环境造成不良影响的最佳措施,该文采用自然回灌试验方法探讨回灌条件下馆陶组热储的渗透性能,并与德州市城区馆陶组热储压力回灌试验成果进行了对比,对该热储的回灌性能进行了分析,为指导该区地热回灌提供了科学依据。     

大庆西部地下水位降落漏斗区水资源人工调蓄方案

对地下水资源的长期大量集中开采形成了区域性地下水位降落漏斗,地下水的超采引发了一系列环境地质问题。利用降落漏斗区腾空的地下储水空间进行水资源的人工调蓄可使地下水位得到恢复。以地下水为主要供水水源的大庆市目前已形成了东西两个大的区域性地下水位降落漏斗,必须进行地下水人工调蓄。设计并模拟了现状开采、逐年压缩分别在现采和压采基础之上进行人工回灌等4种人工调蓄方案,对大庆西部地下水位降落漏斗区进行水资源人工调蓄。结果表明,压缩开采和人工回灌均可加速降落漏斗区地下水位的恢复,在逐年压缩地下水开采量5%的情况下实施人工回灌（0.45×10⁸m³/a）,地下水位恢复效果最明显,到2010年末,漏斗中心地下水位可回升7.7~10.3 m。     

人工回灌过程中的水-岩相互作用模拟

人工回灌过程中所发生的水-岩相互作用是影响回灌层位地下水环境质量的重要因素。采用室内实验和水文地球化学模拟等技术对人工回灌过程中的水-岩相互作用机理进行了分析。研究结果表明：受混合作用影响,随着回灌水比例的增加,混合水中TDS质量浓度降低,水化学类型由Cl·HCO₃-Na型水逐渐转变为HCO₃·Cl-Na·Ca型水;受水-岩作用影响,在同一混合比例条件下,随着水-岩作用的进行,混合水中TDS质量浓度升高,各主要离子质量浓度呈现升高的趋势,但只有回灌水比例占10%时,混合水TDS质量浓度才大于原始地下水（涨幅约5%）。实验介质溶解于水的离子中,Ca²⁺、Mg²⁺和HCO^-₃主要来源于碳酸盐矿物的溶解, Na⁺主要来自岩盐的溶解。在人工回灌过程中,发生的水-岩相互作用主要包括方解石、白云石、钾长石、岩盐、CO₂的溶解和伊利石的沉淀。其中:钾长石溶解量与伊利石沉淀量、碳酸盐矿物溶解量与CO₂溶解量的相关性较强,其相关系数分别为1.00和0.78（显著性水平为0.05）;硅酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.97（显著性水平为0.01）,相关性极强;而碳酸盐矿物反应量和回灌水比例之间的相关系数为0.52（显著性水平为0.01）,相关性较弱。上述相关性分析为确定人工回灌过程中的水-岩相互作用机理、地下水中主要离子组分的来源途径以及定量分析人工回灌对含水层介质的影响提供了依据。     

露天煤矿疏干–回灌水帷幕保水采煤模式探讨

为抑制疏干排水造成的地下水水资源量衰减,并控制露天煤矿煤炭开采对地下水资源的影响范围,采用了水帷幕保水采煤技术。以某露天煤矿为背景,建立沙槽回灌平台进行物理实验,再通过数值方法对回灌区进行模拟计算,分析疏干–回灌水帷幕的形成和变化规律。物理实验方法观察到回灌水帷幕形成定水头边界,阻止漏斗扩展的过程,获得不同回灌水帷幕水头高度对注水量的影响和注水量与排泄量平衡的最佳水头。数值模拟获得物理模拟类似的结果,回灌水帷幕位置可以有效限定疏干降落漏斗范围,回灌水帷幕定水头高度与疏干区水位和疏干时间正相关;最大回灌量受帷幕定水头高度影响显著;回灌水帷幕距离采坑越远对阻隔帷幕外水源补给的作用越大。物理模拟和数值模拟表明,改变回灌水帷幕的位置或水头高度都可以使得矿坑的排水量与帷幕的注水量相等,这就可以最大限度减少疏干水的外排水量。研究表明,疏干–回灌水帷幕可望成为我国露天煤矿区保水采煤的实用模式。      

天津地热对井回灌系统中的同位素示踪技术

为深入分析地热回灌开采中回灌水运移规律、求证热储参数,笔者选取二组中元古界雾迷山组地热对井,分别注入放射性同位素^35S（T1/2=87天）、^125I（T1/2=60天）进行示踪试验,并分别于第130天、51天检出峰值,以此数据计算出的热储层的渗透系数、导水系数等有关参数,与传统的抽水试验算出的结果吻合良好;注入示踪剂在地层中的运移方向也与抽水试验观测到的结果完全一致,且直观形象、检出精度更高。同位素示踪技术能为进一步深入研究热储层在回灌前后压力场、温度场、水化学场的变化特征提供大量基本数据,也为天津乃至华北地区地热资源实施循环开发提技术保障。