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地下水源热泵虽然相对传统能源具有其自身独特的优点,但地下水环境的变化制约着地下水源热泵抽、回水井的运行效率。近年来,随着城市地下管廊工程的大规模建设,改变了区域地下水环境,导致区域原有地下水源热泵抽、回灌井出水量无法达到设计要求。因此探索管廊工程对区域地下水源热泵的影响规律,对于确保地下水源热泵的正常运行具有重要作用。本文以沈阳市城市地下综合管廊(南运河段)工程涉及到的盛京医院病房楼地下水源热泵工程为例,基于管廊工程对盛京医院地下水源热泵的影响规律分析,通过传统计算方法和建立数学模型对提出的盛京医院地下水源热泵的调控方案进行评价与优化,为在管廊工程影响下盛京医院地下水源热泵工程的规划和改建提供了理论和技术依据。具体如下:(1)研究区水文地质条件分析:含水层厚度33~40m;地下水补给主要有地下水侧向径流补给和大气降水补给;水力坡度在0.001~0.002;地下水位埋深7~9m;地下水位标高35~36m;地下水温11~12℃,表明研究区处于地下水源热泵较适宜区。(2)管廊工程对水源热泵影响的室内模拟试验:结合本次的工程实际通过室内砂箱试验模拟了不同管廊形状与水流方向呈不同夹角时对回灌井回灌水温和水位的影响。根据管廊工程对回灌水温室内试验规律,利用传热学与流体力学计算出管廊工程对地下水温的影响范围为20m。根据管廊工程对回灌水位室内试验规律,利用达西定律将管廊工程影响下的回灌渗透系数等效化可得K2=0.227K1。(3)针对盛京医院水源热泵工程可靠性分析:通过传统方法计算水源热泵单井出水量、回灌量的大小和建立数学模型的方法定量计算水源热泵系统的可靠性大小。具体如下:通过对抽水井、回灌井的用水量计算,得到水源热泵抽水量最大出水量为264和回灌井单井最大的回灌量为35.5。根据管廊工程对抽、回灌井的不同影响,分别计算在管廊工程影响下的单井抽水量为155和回灌量为28.44。通过建立基于马尔可夫模型的水源热泵出水量可靠性分析,定量计算水源热泵系统在管廊工程影响下抽、回灌井的设计出水量综合可靠性的大小为0.6258,表明盛京医院水源热泵系统出水可靠性相对较低。为了确保水源热泵的正常运行进而提出新建3眼抽水井和7眼回灌井。综合项目区域的水文地质条件、可布井范围和水源热泵抽、回灌井出水量的分析与计算提出相应的调控方案。通过建立马尔可夫模型分别求出调控方案中整个水源热泵系统的可靠性大小为1.0161(不考虑备用井),符合水源热泵出水可靠性100%的设计要求。考虑水源热泵的备用井时,基于马尔可夫模型的水源热泵系统的可靠性大小为1.1063,符合工程设计中对水源热泵的富余量10%~20%要求。从理论方面证明了调控方案的合理性和可行性。(4)盛京医院水源热泵不同调控方案的数值模拟与预测:结果表明,模拟期间内两种调控方案中最高水位为39.9m,而项目模拟区域地面高程为39.65-40.09m之间,没有超出地面高程;在水温模拟中,抽水井周边温度均在10~12℃,回灌井最低温度为5.5℃以上,最高温度为17℃,均大于5℃且小于19℃。因此,两种方案从技术角度均符合设计要求。(5)盛京医院水源热泵工程调控方案的优化选择。根据对盛京医院水源热泵两种调控方案中调控因素的分析结合工程实际,确定施工成本、技术条件和管理成本作为调控方案选择的评价指标。根据选取的评价指标通过建立熵权-模糊综合评价矩阵,根据计算的评价子集结果,通过最大隶属度原则,确定方案二为盛京医院水源热泵调控方案中的最优方案。综上所述,本文研究了管廊工程对盛京医院水源热泵抽、回灌井的影响。为达到管廊工程影响下盛京医院水源热泵的设计要求,通过分析研究区域水文地质条件、室内试验规律、抽、回灌井出水量可靠性分析提出两种水源热泵的调控方案,在满足技术条件的基础上综合各项因素确定最优方案。为解决实际工程影响下的水源热泵建设问题提供了研究思路和理论依据。