針對目前水源熱泵技術中阻塞、腐蝕、熱貫通、井功耗以及忽略地下多場相互作用和環境負效應等問題，實驗研究水源熱泵地下THCB耦合運移機理以及參數的影響，把滲流、熱量運移、溶質運移、Verhults方程、反應動力方程、井抽灌模型結合起來，依據質量能量動量守恒，建立相應數值模型，仿真研究系統換熱場、滲流場、化學場、微生物場的變異。此外對關鍵性設計指標如井參數、滲流、負荷、水溫、水質等進行理論分析，研究其對COP的影響, 研究離子氧化、沉淀、溶解等化學反應過程以及菌群富集和分布，尋找對流彌散效應與熱傳導關系，計算 Peclet值，通過現場試驗驗證本研究的理論模型和優化設計途徑。結合現場資料，研究水源熱泵運行中水文工程地質參數、負荷、源匯、熱容對地溫場的影響。根據其分布、密度和時間，開展地下系統熱平衡、化學平衡、微生態平衡的遠景模擬以及熱貫通、熱污染、長期抽灌對環境負影響，為水源熱泵應用提供科學依據。

針對目前水源熱泵技術中阻塞、熱貫通、井功耗以及忽略地下多場相互作用和環境負效應等問題，首先在數值模擬方法入手，把地下水滲流、熱量運移、溶質運移、反應動力方程、井抽灌模型結合起來，提出了地下土-水系統流熱固化（THCM）耦合過程算法，解決連續變溫流體注入引發的多場耦合效應。重點考慮地下水滲流對地源熱泵系統運行的影響，采用差分格式開發了考慮地下水滲流的地下交換器熱響應數值模擬軟件，并通過算例驗證。依據質量能量動量守恒，建立相應數值模型，給出了含水層流熱（TH）耦合效應和多井抽灌條件下水源熱泵運行預測，結合實際資料，研究水源熱泵運行中水文地質參數、負荷、源匯、熱容對地溫場的影響。根據其分布、密度和時間，開展地下系統熱平衡、化學平衡的遠景模擬以及熱貫通、熱污染、長期抽灌對環境負影響，為水源熱泵應用提供科學依據。?研究中還發現存在天然冷源的場地對水源熱泵運行造成巨大影響，通過室內外試驗和數值模擬研究，確定了天然冷源影響水源熱泵的相關規律。針對目前地源熱泵應用方面的客觀需求，開發了基于C#的淺層地熱能資源數據管理系統。并針對傳統Sarma方法的不足，研發了Sarma法在不同方位地震力下的計算研究。 本項目還成功研制了水源熱泵的室內模擬儀，并開展了長期的換熱介質連續換溫條件下多物理場耦合室內實驗研究，測試變溫情況下水化學場的演變規律，尤其是Ca2 、Mg2 離子濃度的變化。考慮到目前地源熱泵技術中室內、外巖土熱物性測試的差異性，三年來先后在黑龍江、遼寧、上海等地先后開展了大量的室內、外巖土介質熱物性測試，其中現場熱響應試驗共16組，室內巖土熱物性測試300多組，在大量的試驗研究基礎上，基于層次分析法結合數值模擬分析，提出了淺層巖土室內、外熱物性測試成果的相關性規律，相關研究目前國內、外尚未開展，屬于創新成果。為了確定水源熱泵的水文地質參數，我們結合哈爾濱、長春的9組抽水試驗和SLUG試驗成果，系統研究了SLUG方法在我國中高滲透含水層中測試適用性和準確性，為SLUG技術的推廣和水源熱泵水文地質參數的簡便確定提供理論基礎。致力于各類地熱能開發利用研究，參與編制了1：800萬亞洲地熱分布圖和3000m亞洲地溫場略圖，為我國和亞洲的各類地熱開發提供基礎。參與編制了遼寧省地方規程“礦山地質環境治理技術規程”和國家能源局行業規范“核電廠水文地質調查與評價技術規范”，這些技術標準將為社會服務 2100433B

海水源熱泵系統是開發利用海洋熱能的有效方式之一。但是在部分沿海地區的應用會受到淤泥型地質條件及氣候條件的限制。應用滲濾取水技術可以解決這一難題，卻有可能影響取水量、取水溫度，甚至引起海水入侵問題。本項目根據多孔介質中流體的流動及換熱理論與溶質運移理論，對海水運移過程中海水流-熱量-溶質耦合運移規律進行研究。通過現場穩定流抽水實驗及實驗室分析，獲取水文地質參數。建立海水流-熱量-溶質耦合運移數學模型，對不同工況下地下水速度場、溫度場、濃度場分布進行數值模擬。研究在滲濾取水的過程中，地下含水層速度場、溫度場、濃度場分布，分析海岸井位置、取水流速、溫度、滲透系數、孔隙度、彌散度等參數對地下含水層內流場分布的影響，地下含水層內的換熱過程對取水溫度的影響，以及海水運移過程對地下含水層溶質濃度分布的影響。為滲濾取水海水源熱泵系統的工程設計提供理論依據。

在多種環境巖土工程項目的運營機理中，都包含了兩類過程，一是物理化學過程（主要是污染物的運移過程和污染物的稀釋過程）,二是巖土體的力學變化過程（主要是滲流過程和固結過程）。過去環境專業和土力學專業的學者們分別作了很多研究，但對兩類過程的相互耦合作用研究不夠。需要對基本理論、描述方程、基本參數和工程規律進行系統性的研究。本項目擬通過室內試驗、理論建模和數值模擬對土體固結變形和污染物運移耦合模型進行研究，室內試驗能夠考慮固結變形對污染物運移的影響，建立比奧固結理論與污染物運移理論相耦合模型，并用數值方法進行求解得出所建模型的數值解,從而揭示污染物在變形土體中的運移轉化規律。該項目的研究對于軟弱土層地區或堆場防滲系統的設計以及環境安全性評價具有重要的理論意義和實用價值。