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地下水源热泵系统是一种高效节能的地热能开发利用技术,近年来在西安市得到一定的推广和利用。但目前西安市水源热泵缺乏系统的规划思路,在实际应用中存在盲目选址或只凭经验布井的现象,导致水源热泵系统回灌效率降低,同时加剧了含水层热贯通、热污染现象,长期运行后系统换热效率低下,继而影响水源热泵的利用效率和使用寿命。针对上述问题,本文对西安市平原区承压水源热泵适宜性进行了评价,并研究了不同情景的含水层温度场分布特征,为西安市水源热泵规划和设计提供科学的参考依据。其主要研究成果如下:(1)建立了基于一般因子和特殊因子的水源热泵适宜性二级评价模型,利用层次分析法、基尼系数赋权法、综合指数法等方法对一般因子进行适宜性一级评价,并在此基础上利用一票否决法对特殊因子进行适宜性二级评价,确定了西安市地下水源热泵适宜区面积为3300.36km~2,不适宜区面积为6807.64km~2。(2)在水源热泵应用调查和现场抽回灌试验基础上,根据水力学、热力学原理和参考地源热泵系统工程技术规范,确定地下水源热泵适宜区多孔介质参数(渗透系数、导热系数、比热容、热弥散度)和井群结构参数(抽灌比、抽灌井距),为西安市水源热泵抽回灌量和井群优化设计提供科学的参考依据。(3)构建了水源热泵含水层水热耦合数值模型,利用FEFLOW软件模拟地下水天然流向恒定和流向变化条件下含水层温度场分布特征。结果表明,在直线型异侧回灌的一抽两灌水源热泵系统中,地下水流向变化条件下含水层温度场影响范围大于流向恒定的情景,前者容易造成抽水井热贯通现象,对抽灌含水层造成的热污染也更严重。(4)鉴于地下水源热泵应用中存在不等厚含水层和非完整井的特殊情况,利用FEFLOW分别模拟等厚与不等厚含水层、完整井与非完整井情景下一抽两灌系统(忽略天然流场)的温度场变化规律,并对比分析了含水层温度场分布特征。对比发现,在不等厚含水层抽回灌系统中,厚度较小一侧更易发生热贯通现象,该侧布井时应增大抽灌井距;在非完整井抽回灌系统中,含水层热量水平运移速率远大于垂直方向,因此非完整井更易引发热贯通,对含水层的热污染也更严重。