水源热泵回灌困难颗粒阻塞试验研究

第31卷第3期岩石力学与工程学报Vbl．31No．32012年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2012水源热泵回灌困难颗粒阻塞试验研究赵军1～，刘泉声1，张程远1(1．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉4300712．甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州730030)摘要：以水源热泵回灌过程中物理堵塞现象作为研究对象，利用玻璃珠和砾石颗粒作为多孔介质，以碱性氧化铝作为悬浮颗粒，利用自行研制的砂层阻塞试验系统装置模拟多孔介质中悬浮颗粒的迁移和沉积过程，试验中介质运动速度控制在20～200cm／min。研究悬浮颗粒在玻璃珠和砾石颗粒中沉积时水压力与流速关系，对悬浮颗粒在2种不同介质中的沉积机制进行分析：同时研究玻璃珠介质在相同的流速和不同的悬浮颗粒浓度下相对渗透率与时间的变化关系；最后给出渗透系数衰减模型，模型对预见渗透系数的降低是有效的。关键词t渗流力学；悬浮颗粒；堵塞；试验系统：渗透系数中圈分类号lO35文献标识码：A文章缩号l1000—6915(2012)03—0604—06EXPERIMENTALSTUDYoFPAR，rICLESCLoGGINGINGROUNDSoURCEHEATPUMPZHAOJunl～，LIUQuanshen91，ZHANGChengyuanlf1．StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRookandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，China；2．GansuProvincialTransportationPlanning，SurveyandDesignInstituteCo．，Ltd．，Lanzhou，Gansu730030，China)Abstract：witllthephysicaljamphenomenoninwatersourceheatpumpinjectionprocessasresearchobject，thetransportationanddepositionprocessesofsuspensionparticlesinporousmediaaresimulatedbytheself-developmentsandcloggingequipment．Inthetest，theglassbeadparticleandgravelparticlearetakenastheporousmediaandthealuminaiStakenasthesuspensionparticle．TheflowvelocityiScontrolledfrom20to200cm／min．Therelationshipsbetweenwaterpressureandflowvelocitywhensuspensionparticlesaresubsidedinglassbeadandgravelparticlesarestudiedrespectively．Andthedepositionalmechanismsforthetwodifferentmediaareanalyzed．Atthesametime，therelationshipsbetweenrelativepermeabilityandtimeundertheconditionsofsamevelocityanddifferentconcentrationsofsuspendedparticlesinglassbeadmediumareresearched．Intheend，thepermeabilitycoefficientattenuationmodeliSgivenanditiSeffectivetopredictthedecreaseofpermeabilitycoefficient．Keywords：seepagemechanics；suspendedparticle；clogging；experimentalsystem；permeabilitycoefficient1引言水源热泵技术是一种采集浅层低温地能(地下水、土壤和砂石蓄积的温度势能)，同时满足供暖和制冷的需求，并且实现零污染排放的能源利用方式。地源热泵不仅利用了大自然的可再生能源，大幅度节约传统的高品位建筑用能，还可以真正实现供暖收麓日IiiI2011—08—02；●目日期I201l一∞一02基盒硬目t国家自然科学基金资助项Ij(40772161)；中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力