申请/专利权人：江苏省地质矿产局第一地质大队;江苏南京地质工程勘察院;河海大学

申请日：2023-11-16

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN117669162B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06Q10/0637;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.03.26#实质审查的生效;2024.03.08#公开

摘要：本发明涉及地热开发相关技术领域，具体为地热水系统抽灌循环水量和温度模拟预测方法，所述地热水系统抽灌循环水量和温度模拟预测方法包括地下水渗流与热量运移概念模型的建立过程；数学模型的建立过程；计算机模型的建立过程；模型的识别、验证过程；地下热水开发利用方案规划过程；通过设置由地下水渗流与热量运移概念模型的建立过程、数学模型的建立过程、计算机模型的建立过程和模型的识别、验证过程、地下热水开发利用方案规划过程组合构成的地热水系统抽灌循环水量和温度模拟预测方法，从而有效的对地热水系统水量和温度进行预估测量，从而更好的针对不同开采区进行地热资源开采计划，从而更加充分的对地热资源进行开采。

主权项：1.地热水系统抽灌循环水量和温度模拟预测方法，其特征在于：所述地热水系统抽灌循环水量和温度模拟预测方法包括：步骤一：地下水渗流与热量运移概念模型的建立过程，所述地下水渗流与热量运移概念模型的建立过程中，通过野外调查与试验研究结果，对地区水文地质条件、地下水动态特征、地下热水成因及地下水系统热量运移转化特征进行分析的基础上，建立地区地下水渗流与热量运移概念模型；步骤二：数学模型的建立过程，所述数学模型的建立过程中，通过研究地区水文地质概念模型，建立研究区地下水渗流与热量运移三维耦合数学模型：地下水非稳定渗流数学模型取坐标轴方向与含水层各向异性主渗透方向一致，即研究区内F2断裂的发育方向，建立如下数学模型： 式中：Kxx、Kyy、Kzz——各向异性主方向渗透系数；h——点x,y,z在t时刻的水头值；W为源汇项；t为时间；Ω——计算域；h0x,y,z,t0——点x,y,z处初始水头值；qx,y,z,t——第二类边界上单位面积的补给量；cosn,x、cosn,y、cosn,z——流量边界外法线方向与坐标轴方向夹角的余弦；μ——饱和差自由面上升或给水度自由面下降；Γ1——第一类边界；Γ2——第二类边界；Γ3——自由面边界；地下水热量运移数学模型假设地下水和含水介质骨架的热动平衡是瞬时完成的，即含水介质骨架与周围地下水具有相同的温度，并忽略由于温度差引起水的密度差异而引起的上下自然对流的影响，建立地下水三维热量运移数学模型如下： 式中：λx、λy、λz——各方向水的热动力弥散系数，由地下水与含水介质骨架的导热系数、地下水的横向与纵向热弥散度、地下水的渗流速度计算得出；cw——水的热容量；c——含水介质的热容量；vx、vy、vz——地下水渗流速度分量；T0x,y,z——点x,y,z处初始温度值；T1x,y,z,t——第一类边界的温度函数；Γ1——第一类边界；Qc——热源汇项，Qc＝cwWTQ-T；TQ——源汇项的温度；n——边界外法线向量；Qx,y,z,t——第二类边界上已知的热量或热流函数，Jm·d；Γ2——第二类边界；地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型地下水流运动方程为： 将1式与2式通过地下水流运动方程式3耦合在一起，构成研究区地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数学模型；步骤三：计算机模型的建立过程，所述计算机模型的建立过程中，通过对上述数学模型进行分析，并借助地下水渗流和热量运移三维模拟评价软件系统Feflow6.2，构建研究区地下水非稳定渗流与热量运移三维有限元可视化计算机模型；步骤四：模型的识别、验证过程，所述模型的识别、验证过程中，通过对研究区开采井的初始水位、指定深度测温监测资料及实测地温增温规律，确定模型初始流场和初始温度场，并采用抽水试验的数据进行水位拟合，进而对各分区水文地质参数进行反演求证；步骤五：地下热水开发利用方案规划过程，通过对各分区水文地质参数进行反演求证，并根据实验数据确定地下热水开发方案；所述模型的识别、验证过程中用于对指定深度测温的装置包括：检测球1，所述检测球1由外球体6、内球体7、外保护层8和内保护层9组合构成，所述外保护层8设置在外球体6的外侧壁上，所述内保护层9设置在内球体7的内侧壁上；储料球2，所述储料球2设置在检测球1的下方；调压球3，所述调压球3设置在检测球1的上方，所述储料球2、调压球3均由内球10和外球11组合构成，所述内球10、外球体6、内球体7均由玻璃铸成，且内球10、外球体6之间为一体成型，所述外球体6、内球体7之间留有间隙；外导电球4，所述外导电球4设置在外球体6的内侧壁上，且外导电球4上连接有一级导线12；内导电球5，所述内导电球5设置在内球体7的外侧壁上，所述内导电球5的外侧壁与外导电球4的内侧壁之间并未接触，且内导电球5、外导电球4之间形成有流液腔，且内导电球5上连接有二级导线13；所述一级导线12、二级导线13分别与电流计的正负极电信号连接。

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