何满潮发表过的论文

国家级奖励(5项)：软岩工程岩体力学理论与实践，2001年国家科技进步二等奖；中低焓地热工程建设技术，2003年国家科技进步二等奖，三峡库区巨型古滑体稳态预测预报及信息化选址技术，2006年国家科技进步二等奖，深部煤矿高温热害治理技术及其装备系统，2010年国家技术发明二等奖，岩石力学与工程，2005年国家级教学成果二等奖。“深部开采岩体力学研究”连续荣获2007年、2008年中国百篇最具影响国内学术论文。省部级一等奖(4项)：天津市地热资源开发利用集约化技术研究，2002年天津市科技进步一等奖；软岩工程岩体力学理论与实践，2000年教育部科技进步一等奖；软岩巷道支护理论研究及其应用，1998年煤炭部科技进步一等奖；三峡巴东地区巨型软岩滑坡稳定预测预报系统，2004年国家生产安全监督管理局科技进步一等奖。省部级二等奖、三等奖(4项)：广西那龙煤矿二号井软岩巷道支护技术优化研究，1993年国家教委科技进步奖二等奖；软岩巷道支护技术优化研究，1999年教育部科技进步三等奖；大雁矿务局三矿大井西二采区回风下山深部煤层巷道支护技术研究，1997年煤炭部科技进步三等奖；抚顺石油一厂地基稳定性分析，1991年国家教委科技进步三等奖。

马克·刘易斯博士，加拿大著名发展心理学家、神经科学家，多伦多大学荣誉教授、奈梅亨大学教授，师承新皮亚杰学派代表人物罗比·凯斯。至今已发表学术论文50余篇，同时是发展心理学专业刊物的编辑。著作有《情绪、发展和自我组织》《欲望的生物学机制》等。前几天我看了一个叫做大漠叔叔的UP主视频，他的主业是警察。他录视频的目的是为了宣传法律，他有一期视频是有关于毒品的，很多犯罪分子花样百出，利用电子烟的便利去做犯法的事，他说现在很多新型的毒品一碰就会上瘾，而且对身体非常有害。而本书的作者马克·刘易斯曾经是一个资深瘾君子。在青少年时代，他尝遍了几十种不同的毒品，使得自己的健康和生活全面崩溃。后来，他艰难地摆脱了毒品，重建人生，成为一名心理学家和脑科学家。在本书中，他以优美、深刻的文笔，讲述了自己吸毒和戒毒的亲身经历，在描述主观感受的同时，对毒瘾的生理心理机制加以科学分析，帮助人们认识和利用成瘾的原理，自主和积极地生活。1吸毒的心理根源吸毒的心理根源有哪些？从作者的经历和感受来看，大概有三种，分别是逃避恐惧、寻求归属和探索自我。比如恐惧，在它的驱使下，人会做出难以理喻的事情。作者开始吸毒、滥用药物，就是出于恐惧。1、恐惧作者在读高中的时候，他的父母打算两年内从加拿大搬到美国，寻找更好的发展机会。他原本以为这至少是两年之后的事，但突然有一天，父母要让他立刻转学到美国，以尽早适应在美国的生活。哪怕是成年人，在面对生活环境的重大改变时，也会感到不安，而对一个十几岁的少年来说，这种不安甚至会演变成恐惧。作者写道：“想到要离开家，我的脑子被某种可怕的迷失感占据了。此外还有一种无形而又强烈的恐惧感。父母是不是不想要我了？我做错了什么吗？”当他转学到美国马萨诸塞州的泰博学院，恐惧的预感变成了现实。这是个军事化管理的海军学院。不但管理制度严厉枯燥、扼杀个性，同学之间的关系也是等级社会的小小缩影。在这里，充满了谄媚、欺凌、孤立和歧视。可以说，凡是你能想到的心理伤害，泰博学院一样也不缺。更可怕的是，这些伤害是全天候的，由于是寄宿制，一天结束之后他也无家可归，宿舍里等待他的，是又一轮恶意的捉弄。于是，马克开始偷偷摸摸地喝酒，喝强力咳嗽药水，后来又抽上了大麻，希望借助这些药物，暂时逃离让人畏惧的生活。2、寻求归属感人类是典型的社会性动物，我们需要感觉到自己是某个群体的一员，这会让人觉得踏实和安全。哪怕是最坚强的人，也无法忍受被群体冷落和孤立的感觉。毕业后，马克·刘易斯考上了加州名校伯克利大学，还和同校的一位学长合租了一套公寓。他想要建立新的关系，找到新的社会位置，更重要的，是找到新的伙伴，在小团体中实现归属感。当时是1967年，而1967年的伯克利大学是嬉皮士的圣地。一派迷乱和狂欢的气氛。在马克眼中，似乎这里的每一个人都在抽大麻和嗑药，至少每一个有魅力有个性的人都这么干。他当然不能落后，不能被排斥在潮流之外，于是，他把大麻、LSD、致幻蘑菇、安非他命等毒品当成了与人交往的礼物。有一天，室友托马斯向马克介绍了三个新朋友，其中一个是大概30岁的男子，气质优雅，还有一个漂亮的女孩和一个朝气蓬勃的男孩。这三个人美貌、时髦，而且十分友善。马克立刻对这个“三人组”产生了爱慕，希望和他们成为亲密的朋友。然而，这个三人组给他带来的并不是幻想中的友爱，而是更加花样翻新的毒品。在和他们的密切交往中，马克终于接触到了毒品之王——海洛因，并且一上来就用静脉注射的极端方式。不过，人总会成长，能够逐渐辨别出，什么是真正的关爱，什么是虚假的归属。后来，马克因为过量吸毒而休学，还被父亲抓住痛骂了一顿。这让他猛然觉醒，决定摆脱那些虚幻的依赖，成为一个独立而成熟的男子汉，探索真正的自我。3、探索自我探索自我这种看似积极的心理动机，其实也能和毒品挂上钩。当时，马克的父亲得到一份为马来西亚的原住民看病的工作，全家搬到了吉隆坡，马克于是在东南亚生活了一两年。那段时间里，他经常在父亲工作的医院里帮忙，见证了生命的脆弱和珍贵；还在马来半岛的山区旅行，在简朴的村庄里体验原住民的生活。闲暇时光，他弹琴，画画，写诗，大量阅读克里希那穆提的书，探索自我的意义和意识的本质，换句话说，他在追求“开悟”。我们正确的开悟方式是冥想，但另一种极端的方式，那就是吸毒。比如，美国心理学家威廉•詹姆斯就经常吸取一氧化二氮。一氧化二氮俗称“笑气”，是以前牙医常用的麻醉剂，它会让人处在半清醒和半沉睡的状态。詹姆斯觉得这种状态能让他体验意识的微妙变化，察觉绝对的真实。出于好奇，马克在一个聚会中尝试了一氧化二氮，却对这玩意儿嗤之以鼻，那些难以抓住的幻觉哪里是什么“宇宙意识”，不就是中毒吗？他错误地把吸毒经验和控制能力划上了等号。他的心里冒出了一连串想法：吸毒就会失去自我吗？一个人往自己的身体里注射什么东西是他自己的事。他曾大量吸食各种毒品，现在不也好好的吗？所以，偶尔的失足不会造成伤害，只要它还在掌控之中，只要能坚定地把意识聚焦于自我，就能够靠自己的力量超越毒品。人们总是企图证明，自己能够在吸毒这件事上把握自我、控制自我，总觉得自己是个例外。这些关于自我和控制的理念，使马克踏上了一条失去自我控制的不归路。在接下来的短短四个月内，他离开吉隆坡，依次游历了老挝、泰国、缅甸和印度，一头扎进了各种鸦片制品的乐园。可以说，正是这几个月的经历，让他彻底丧失了及时戒毒的可能性。从此之后，毒瘾完全脱离了心理和意志能够掌控的范围，他已经从生理上被完全改造了。2毒品如何改变人的大脑毒品通过生理化学机制改变了人的大脑，使得毒瘾很难戒掉，就连有深厚专业背景的马克，也陷入了毒瘾的泥潭。总的来说，毒品有三大法宝让人们上瘾，分别是调节兴奋与抑制，树立渴望与奖励，改造神经和激素。1、调节兴奋与抑制大脑中包含无数的神经元，通过神经突触互相连接，神经元通常有兴奋和抑制两种状态，一个神经元被激活或者被抑制，会影响周边的神经元，如此类推。通常在半秒钟之内，某种信息就能像海浪一样席卷整个大脑。在正常状态下，大脑里的神经元绝不会全体一致行动，而是一些兴奋，另一些抑制，此起彼伏。如果哪天它们一致行动了，就会导致癫痫发作。那神经元是怎么沟通到底是兴奋还是抑制呢？这需要通过一种叫作神经递质的化学物质。神经递质经过神经突触的道路，在神经元之间传递信息。毒品之所以能让人产生各种体验，实际上就是脑细胞吸收外来的化学分子之后，神经递质被改变了，大脑从常态转向不正常的兴奋或者抑制状态。比如，作者最开始尝试的酒精和镇咳药水，主要是起抑制作用的，它们封闭有兴奋作用的神经递质，提升有抑制作用的神经递质。这样一加一减，该兴奋的神经元兴奋不起来，该抑制的还保持抑制，整体上，你的大脑就进入了一种麻木不仁的状态。而大麻和LSD的效果刚好相反。LSD是一种强烈的致幻剂，会增加神经元的激活率，使每个神经元更加敏感，却忽略了团队合作的规矩。这样，每种思维、反应、想象和知觉的碎片都被放大了，这些碎片还会极有创造性地组合在一起，形成一种荒诞的狂欢式的画面。那一刻，没有什么是真实的，没有什么是可烦恼的，一切都那么稀奇有趣，令人赞叹。2、树立渴望与奖励这是为了搞垮你的理智。一般来说，我们有意识地去做一件事，是因为我们想做这件事，大脑中的前额叶皮层，就是我们用来思考问题的地方，是人类的理智所在。前额叶皮层分别实现工作记忆、决策和评价这三种功能。在工作记忆中，记忆让人能记住大约一分钟以内发生的任何事件，而工作是指将记忆中的细节拼起来，产生意义。而决策，是相互矛盾的想法和策略被快速而智慧地进行比较，之后执行整个决定。最后评价是负责对人脑接收进来的信息进行评价：这东西是好还是坏，应该接近还是回避？评价功能反应最快，不需要意识判断就知道当前的世界是有吸引力的还是令人生厌的，紧接着，它就迅速启动一个动作模式，前进或者撤退。它还能对决策部门产生直接影响，换句话说，怎么决策和执行得先看你怎么评价。但是评价功能谁给它大量的多巴胺，它就为谁说好话。结果，那些能带来大量多巴胺的事情，常常会让我们的理智投降。比如美味的食物、被人夸奖、刚萌芽的爱情、完成重大任务等等。而多巴胺升高又反过来让我们想要不停地重复这些事情。而毒品会破坏这种保护机制，让你每次使用毒品时，都能得到大剂量的多巴胺。也就是说，只要你吸毒，就可以得到一个大大的奖励。比如，冰毒和可卡因，都是大量促进多巴胺分泌的毒品。这么一来，你的渴望和奖励都被牢牢地固定在毒品上，一次又一次不停地重复，这就是成瘾的本质。3、改变大脑的神经和激素也就是说，调教的最终目的是全面改造。包括大脑在内的众多系统和神经递质都会随着成瘾而发生改变。神经学家仍在尝试攻克这个难题，每年他们都能发现更多的改变。对此，我们不应该感到惊讶，如果大脑不改变，我们将无法学会新技能，养成新习惯。学习意味着增加了某些神经突触的数量和强度，同时也会削减另一些突触，导致遗忘。学习在塑造神经突触时，还有一个好搭档，那就是情绪。渴望的情绪能大大促进对某事的学习，它能让那件事牢牢地停留在意识的焦点上，直到这事变得自动化和习惯化。多巴胺激励大脑去反复地搜寻和使用毒品，不断强化与此相关的神经突触。最后，成瘾者的大脑只有两种稳定状态：对毒品的极度兴奋和对其余一切的漠不关心。3如何面对成瘾说起毒品制造和贩卖，大多数人肯定会义愤填膺，想要严惩不法分子。但从人体生理的角度来说，我们每一个人，都是一个毒品制造者，我们的大脑，就是一个小型的毒品工厂。神经系统天然就会产生许多与毒品成分相似的神经递质，比如，大脑会产生大麻素，也会制造鸦片类物质，正是因为人脑对这些东西如此熟悉、如此亲切，才会对外来毒品欣然笑纳。如此说来，在成瘾这个问题上，我们都有一种原罪，在进化的道路上和魔鬼签订了契约，以生命和灵魂为代价，换取片刻的放纵和满足。难道人类进化的目的就是为了在自己的脑子里尽情地经营鸦片馆，举办大麻聚会？难道进化会耗费几百万年的时间打造一个自我毁灭的神经系统？答案肯定不是这样的。现代科学研究告诉我们，大脑制造的类似毒品的物质，都是有用的。比如，大麻素会参与记忆、认知和运动控制的调节，而鸦片类物质被科学家们称为“情绪分子”，在很大程度上，它们就是你的情感世界，让你能感受到自己在愤怒、激动或相爱时是什么滋味。鸦片类物质还有三种重要功能：一是缓解疼痛或压力，在面对疼痛、恐惧和焦虑时，它会抚平我们的创伤；二是产生愉悦感或幸福感，比如当我们拥抱或玩耍时，就会分泌这种物质；三是，缓解或愉快，作为激励人们去做某些事的手段。比如母乳中就含有鸦片类物质，让婴儿喜欢他们的母亲。当多巴胺的兴奋与鸦片类物质的舒缓结合在一起，就构成了奖赏。在大脑中，先是鸦片类物质让你感到幸福，然后引起多巴胺的释放，提高了当前呈现在知觉中的事物的吸引力，让你想要更多树立渴望和奖赏，并不是毒品的专利，我们的大脑天生就会利用这种关系，达到某些进化上的目的。食物和性爱令人愉悦，是为了让我们保持生存繁衍的动力，拥抱和依偎令人幸福，是为了让我们建立起密切的联系，有利于团结合作。只是这种原始的生理机制并不具备思考和判断的能力，才让我们不假思索地追求奖赏，爱情、游戏、肥皂剧、财富和权力，都能让人上瘾，吸毒只不过是一种特别恶劣的成瘾。看清了成瘾的真面目，我们就能找到应对它的办法，既要在一些事情上回避它，也要在另一些事情上利用它。我们要回避的是恶性的成瘾，要坚决对它说不，不能存有任何侥幸心理。具体的做法有积极预防、及时戒断和寻求支持和监督。比如说，毒品滥用通常由不良环境和有害的社会关系引起。一些娱乐场所会使用毒品来寻求刺激，而一些坏朋友也会引导你染上一些坏习惯。因此，在生活中，我们应该对这一类的环境和人员提高警惕。而当觉察到自己对某些事物表现出上瘾的苗头时，一定要在难以自拔之前，主动戒除。比如，每当想要抽烟时，可以立刻去做做运动，及时转移注意力，也可以吃几块糖来代替。如果不幸深度上瘾，一定不要因为感到丢脸而瞒着家人和朋友，要对真心爱我们的人说实话，向他们寻求支持和监督。像毒瘾这类特别严重的毒瘾，还必须借助社会机构的力量。当然，在戒断过程中，最重要的还是自我鼓励和自我监督。那利用“成瘾”又是怎么回事呢？利用成瘾指的是我们可以利用奖赏和学习的生理过程，去追求一些真正值得追求的事物。比如，在他人努力去做积极有益的事情的时候，我们要及时给予奖赏。当一个出色的员工做出成绩，老板却不给他奖励的时候，他还会甘愿给公司创造价值吗?而我们也可以经常采用自我奖励的方式，促进自己不断进步。比如，在连续学习几个小时之后，奖励自己玩会儿游戏、聊聊天；在坚持健身几个月之后，买下某个一直想要的商品。此外，我们也绝不能忽视理智的力量。成瘾是人类的固有缺陷，我们可以利用其原理追求积极的目标。

一、国外研究利用现状与发展趋势

1.早期发展阶段

浅层地热能的研究与开发利用是随着热泵技术的研究与开发而兴起的。早在186年前（1824年）法国物理学家卡诺奠定了热泵理论基础。之后英国的物理学家焦耳论证了改变气体的压力引起温度变化的原理。英国勋爵汤姆逊教授首先提出了“热量倍增器”可以供暖的设想。1912年，瑞士苏黎世已成功安装了一套以河水作为低品位热源的热泵设备用于供暖，并以此申报专利，这就是早期的水源热泵系统，也是世界上第一个水源热泵系统。

在此之后的几十年，地源热泵基本处于实验研究阶段，并先后有地表水源热泵、地下水源热泵及土壤源热泵系统的问世与发展。20世纪30年代地表水源热泵系统问世，是地源热泵中最早使用的热泵系统形式之一。欧洲第一台较大的热泵装置是1938～1939年间在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的，它以河水作为热源，供热能力175k W；20世纪40～50年代，瑞士、英国早期使用的地表水源热泵地下水源热泵系统除了用于建筑物采暖外，还用于游泳池加热和人造丝厂工艺加热和鞋厂空调等。随后欧洲其他一些国家也开始安装地表水源热泵系统，热泵系统的供热量不断增大，性能系数也有很大提高。

地下水源热泵也诞生于20世纪30年代，到1940年美国已安装了15台大型商用热泵，其中大部分是以井水为热源。1937年，日本在大型办公楼内安装了2台194k W 压缩机带有蓄热箱的地下水热泵系统，其性能系数达4.4。至20世纪40～50年代，美国应用的主要是地下水地源热泵。

1941年，第二次世界大战爆发后，影响和中断了空调供暖用热泵技术的研究和发展。二战结束后，热泵技术研究及应用逐步恢复，至1950年美国已有20个厂商和10余所大学研究单位从事热泵开发研究，在当时拥有的600台热泵中，50%用于房屋供暖。地埋管式地源热泵技术初始于美国和英国。1950年前后，两国开始使用地埋管吸收地热作为热源为家用房屋供暖的小型土壤热泵。1952年，美国约出厂1000套热泵，1954年出厂约2000套热泵。由于地源热泵的日趋成熟，有力地促进了浅层地热能的广泛应用。

1957年，美国军用基地住房大量采用热泵供暖代替燃气供热方案，热泵产量达2万套，1963年年产量增加到7.6万套。至20世纪60年代初，美国安装的热泵机组已达近8万台。但当时压缩机质量尚不过关，设备费用高而影响了热泵供暖技术的推广，开始处于停顿状态。

到1964年，热泵可靠性的问题已成为一个十分严峻的问题。60年代电价持续下降，使得电加热器的应用不断增加，限制了热泵的发展。

2.迅速发展阶段

20世纪70年代，世界石油危机的出现，又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣，又开始大量安装与使用地下水源热泵，热泵工业进入了黄金时期。这一时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视，诸如国际能源机构和欧洲共同体都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断地开拓，并广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。

热泵真正意义的商业应用也只有近20年的历史。20世纪90年代后，随着环保要求的进一步提高，美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明：美国地下水源热泵的生产量从1994年的5924台上升到1997年的9724台。再如美国，截止到1985年全国共有1.4万台地源热泵，而1997年就安装了4.5万台，到目前为止已安装了40万台，而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中在新建筑中占30%。目前，每年大约有5万套地源热泵在安装，其中开式系统占5%。美国热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入1亿美元从事开发、研究和推广工作。

欧洲一些国家由于采取积极的促进政策（包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等），热泵市场得到快速发展。1997年，欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年，欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为46.7万台，其中地下水源热泵约占11.75%。与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅部地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，在家用的供热装置中地源热泵所占比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%。

3.发展趋势

近年来，各国浅层地热能的开发利用规模和发展速度都在快速增长。美国和加拿大一些大学和研究机构，对于土壤源热泵进行了较深入的试验研究，取得了一些重要数据。美国能源部（DOE）、美国环保局（EPA）及爱迪生电器学会（EEI）、国家农业电力合作公司等财团组成一家政府参与的工业设施国际集团，推广热泵供暖系统。目前从国外发展趋势看，开发利用浅层地热能，将是地热资源开发利用的主流和方向。

浅层地热能是宝贵的新型能源。与风能、太阳能等非人力控制的自然资源相比，浅层地热能是一种在开采利用时间上，可人为控制使用的可再生能源，是集热、矿、水为一体，具有洁净、廉价、用途广泛的新能源。开发利用浅层地热能可以降低常规能源消耗，减少环境污染，尤其是大气污染，又可以在发展某些相关产业经济与提高人们生活质量方面发挥作用，具有显著的商业价值。因此，引起了各国对其开发利用的重视。特别是1973年世界能源危机以来，浅层地热能的勘查与开发利用正在迅速向深度和广度发展。

4.地下水热运移数值模拟研究进展

地下水源热泵运行后，回灌井注入含水层的冷热能会在对流和热传导的作用下向抽水井运移，从而对地下水温度场产生影响，因此有必要对地下水热运移过程进行深入研究。数值模拟方法以其高效性、便捷性和灵活性等众多优势，逐渐成为研究这一问题的有效工具。鉴于此，本节对国内外地下水热运移数值模拟研究进展进行回顾，为本专题的后续研究提供基础和参考。

从20世纪70年代末开始，国外提出了许多描述含水层中热量运移的数学模型.Mercer等（1985）、Crawford等（1982）以及Mirza等对含水层储能的一些模拟技术进行了讨论。1985年.P.Heijde和Y.Bachmat等统计了当时已有的21个热运移数学模型，所有这些模型均只考虑对流和热传导作用，忽略了自然对流对热运移的影响，除了两个是三维水流耦合模型外，其余均为一维和二维的。Tsang等（1981）和Sykes等（1982）曾先后利用有限差数值模拟方法，对Auburn大学第二期地下含水层储能野外试验中水和热量运移规律进行了模拟研究，模拟结果与试验观测结果基本吻合。Buscheck等（1983）利用Aubum大学储能试验前两个周期的资料进行了二维数值模拟，并在模拟过程中考虑了自然对流的影响。Rouve等（1988）应用有限元模拟方法对德国Stuttgart大学的人工含水层季节性储能试验进行了二维数值模拟，并对含水层中各填充亚层的渗透性空间组合进行了优化。Molson等（1992）利用加拿大Ontario武装基地潜水含水层储能试验数据，对该试验过程进行了三维有限元模拟，其中考虑了自然对流影响和密度随温度的变化，该模型相对比较完整，但是试验条件比较简单，且连续性方程不尽完善。Forkeli等（1995）利用二维轴对称模型和三维有限元模型对人工含水层储能系统的储能效果进行了模拟研究，并通过对比模拟确定了效果最佳的人工储能系统。Travi等（1996）建立了二维非稳定流模型，通过数值计算给出了一个含水层剖面上温度的变化。Chevalier等（1999）应用随机游离法对多孔介质含水层储能进行了模拟研究，发现区域地下水的流动能够加速所储热能向下游含水层中扩散，从而降低所储热能的回采率。Nagano（2002）通过实验室试验和有限差分数值模拟研究得出，如果储热过程中回灌水的温度较高（>；50℃），含水层中将很可能发生自然对流现象，从而使得利用含水层储能的热回收率将受到较大影响。Chounet等（1999）利用混合有限元法对土壤中水流和热量运移进行模拟，提高了模拟精度，但所用模型是一个剖面的二维模型。

国内对地热数值模拟研究始于20世纪80年代后期，张菊明等（1982）用有限元法模拟了二维地热运移问题，并给出了有限元程序。李竞生等李竞生，王广才 1989.平顶山八矿热水补给来源及条件方式.煤炭科学研究总院西安分院科研报告.对平顶山地温场分别建立了二维和三维温度场数学模型，并采用有限元法求解，但是此模型仅是一个稳定的模型，并没有对水流场的变化规律进行研究。薛禹群等（1987）对上海储能试验建立了三维数学模型，且考虑了热机械弥散，但水流模型是一个稳定模型，用简单的解析表达式代替水流模型，没有考虑水密度随温度的变化和水动力黏滞系数随温度的变化。张菊明（1994）建立了三维地温场数学模型并提出了有限元解法，但没有考虑水流方程。胡柏耿胡柏耿.1995.地热田中的传热传质研究.北京：清华大学博士学位论文.采用二维双孔隙介质模型模拟了地热田中传热和传质过程，并分别模拟了西藏那曲地热田和羊八井地热田的热质运移规律。任理等（1998）用交替方向有限差分法研究了土壤二维水热运移规律。何满潮等（2002）首先研究了地下热水回灌过程中渗透系数变化规律，然后针对单井、对井回灌过程中渗流场的动态变化建立了地热回灌渗流场数学模型，推导了渗透系数恒定与变化不同条件下的单井、对井回灌的理论公式。

国内外专家对于专门针对水源热泵的地下水热运移也进行了一定的模拟研究。Gringarten等（1975）对地下水均匀流动条件下的含水层热能采集进行了理论研究。通过对边界条件的简化和进行适当的条件假设，建立了对井系统的热传递数学模型，并利用该模型对不同给定条件下的热突破事件进行了定量评价，为法国的对井采能系统的合理布局设计提供了有效的指导。为了定量评价目标含水层系统中热量的运移特征，从而指导采能系统的设计，Wiberg应用有限单元法，对单纯的热传导和传导－对流并存两种不同假设条件下，理想含水层系统中地温场的分布特征进行了对比模拟研究。根据美国威斯康星州的供暖和制冷负荷要求，Andrews（1978）应用二维有限元模型，定量评价预测了水源热泵利用对地下温度场的影响。模拟结果表明，与区域地下水处于静止状态的情况相比，当区域地下水以一定的速度流动时，冬灌井周围的温度降幅相对较小，而影响半径有所增加，并且温度扰动带沿水流方向发生一定的偏移。Rahman（1984）通过对含水层条件进行假设，建立了对井回灌系统的模拟模型，并对不同的回灌量、含水层厚度、初始储层温度和井距影响条件分别进行了定量模拟研究。研究结果表明，除回灌量和井对之间的距离外，含水层厚度对热突破的时间影响比较显著；而含水层的储水率和渗透系数对热突破事件的影响并不显著。为了确定开采井群和回灌井群之间的合理布局，Paksoy（2000）应用CONFLOW程序，对含水层采能过程中热锋面的运移特征进行了定量模拟研究。通过限定开采井和回灌井的水位变幅，同时确保不出现热突破，最终确定上述约束条件下开采井群和回灌井群之间的最小距离。Tenma建立了一个理想的对井模型，利用FEHM软件对不同的开采与回灌量、水井滤管长度与位置和运行周期情况进行定量对比模拟。研究结果表明，前两个因素是控制模型温度变化幅度的主要影响因素。在国内，辛长征等（2002）利用美国地质调查局编写的HST3D程序，对一典型双井承压含水层的速度场和温度场进行了全年运行模拟，由于程序的限制，模拟时采用全年固定流量和固定温度的办法。周建伟等（2008）利用基于HST3D的Flowheat程序对武汉市某地下水源热泵系统进行了模拟，并对布井方式和抽灌组合的合理性进行了分析。张昆峰等（1998）模拟了大口径井水源热泵的冬季运行工作情况，结果表明，大口径井中的井水流动为均匀下降。

二、国内研究现状及发展趋势

1.早期热泵的应用与起步阶段（1949～1966年）

相对于世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚20～30年左右。20世纪50年代天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1956年吕教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。20世纪60年代，我国开始在暖通空调中应用发展热泵，并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了《简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖》；1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器；1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器；1965年天津大学与天津冷气机厂研制成功国内第一台地下水热泵空调机组；1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所共同合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验；1965年，由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组，根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程，这是世界首创的新流程；重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会。清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体，开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成多个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣。

我国早期热泵经历了17年的发展历程，度过一段漫长的起步发展阶段。其特点可归纳为：①对新中国而言，起步较早，起点高，某些研究具有世界先进水平；②由于受当时工业基础薄弱，能源结构与价格的特殊性等因素的影响，热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢；③在学习外国基础上走创新之路，为我国今后热泵研究工作的开展指明了方向。

2.热泵应用与发展的停滞期（1966～1977年）

这一时期正处于“十年动乱”期间，在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态。该期间没有一篇有关热泵方面的学术论文发表和正式出版过有关热泵的译作和著作等；国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会，也没有派人参加过任何一次国际热泵学术会议，与世隔绝10余年。只有原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导的科研小组在1966～1969年期间，坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作，于1969年通过技术鉴定，这是在“文革”时期全国唯一的一项热泵科研工作。而后，哈尔滨空调机厂开始小批量生产，首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工车间，现场实测的运行效果完全达到（20±1）℃，（60±10）%的恒温恒湿的要求.这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。

3.热泵应用发展的复苏与兴旺期（1978～1999年）

1978～1988年，我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。在此期间，为了充分了解国外热泵发展的现状与进展，大量出版有关著作，国内刊物积极刊登有关热泵的译文，对国外热泵产品进行测试与分析，积极参加国际学术交流。同时，一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一，于1987年率先在上海成立合资企业。

1989～1999年期间，我国热泵又迎来了新的发展历程。在我国应用的热泵形式开始多样化，有空气－空气热泵、有空气－水热泵、水－空气热泵和水－水热泵等。在此期间国内已有国有、民营、独资、合资等不少于300家家用空调器厂家，逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系，且水源热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计，到1999年全国约有100个项目，2万台地下水源热泵在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组，90年代中期开发出地下水热泵冷热水机组，90年代末又开始出现污水源热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究课题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器，在国外技术的基础上有所创新。

1978～1999年，中国制冷学会第二专业委员会主办过9届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起，中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会在其主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。

1988年，中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材；机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》，1997年出版了蒋能照教授主编的《空调用热泵技术及应用》，1998年出版了郑祖义博士著的《热泵技术在空调中的应用》；1994年华中理工大学出版社出版了郑祖义著《热泵空调系统的设计与创新》。1989～1999年，正式发表有关热泵方面论文270篇，热泵专利总数161项，而发明专利为77项。这些教材、著作、译著和论文的出版，专利技术的应用，推动了热泵技术在我国的普及与推广。

4.热泵技术的飞速发展时期

进入21世纪后，由于城市化进程的加快，人均GDP的增长，拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在我国的应用，应用范围越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。热泵的应用、研究空前活跃，硕果累累。2000～2003年，专利总数287项，是1989～1999年专利平均数的4.9倍。2000～2003年间发明专利共119项，是1989～1999年发明专利平均数的4.25倍。2000～2003年，热泵文献数量剧增，如2003年文献数是1999年文献数的5倍。全国各省市几乎都有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃，创新性成果累累。在短短的几年中有3项世界领先的创新性成果问世，包括：同井回灌热泵系统，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统，供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统。

5.地源热泵的应用与研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代，首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。如北京工业大学对深层地热水进行了研究，并设计了若干垂直埋管和水平埋管的土壤源热泵试验系统；哈尔滨工业大学的水环热泵空调系统应用基础的研究与评价，土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统的数值模拟与实验研究，土壤源热泵系统中地埋管的热渗耦合理论与关键技术研究；湖南大学建设了水平埋管土壤源热泵系统等。另外，青岛建筑工程学院、山东建筑工程学院、上海同济大学、天津商学院、重庆建筑大学等大学也进行了该方面的研究。近年来国内数所高等院校开展了土壤源热泵系统和水源热泵系统的试验研究，并取得了一些重要成果。

目前，我国浅层地热能的开发利用研究发展很快，经过近二十几年的研究和开发，热泵技术在我国已取得了很大进步，尤其是地源热泵技术发展迅速。已经初步建立了各类地下水源热泵系统的水源井施工技术和技术要求，井群设计和计算方法、水质评价和处理方法及环境评价方法等。

截止到2008年10月底，我国浅层地能应用面积超过1×108m2（《地源热泵》杂志2009年5月刊）。已遍及北京、上海、天津、河北、河南、山西、辽宁、四川、湖南、西藏、新疆等地。应用的建筑类型包括宾馆、住宅、商场、写字楼、学校、体育场（馆）、医院、展览馆、军队营房、别墅和厂房等，应用前景广阔。

6.浅层地热能的开发利用与发展趋势

浅层地热能的开发利用涉及城市能源结构、环境保护和提高人民生活质量的重大课题。特别是浅层地下水源热泵和土壤源热泵的可再生能量采集系统是解决上述重大课题的关键，其能量采集基本不受使用地域和四季气候的影响。浅层地热能作为建筑物的冷热源初始采集更具有推广价值。

浅层地热能的开发利用不仅受到学术界和企业界的关注，政府也更加重视。《中华人民共和国可再生能源法》明确指出：国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。国家财政支持可再生能源的资源调查、评价和相关信息系统建设。该法的实施为浅层地热能的调查、评价和开发提供了强有力的依据和保障。国土资源部、中国地质调查局等部门多次召开浅层地热能勘查开发经验交流会、技术研讨会，并编制出台浅层地热能勘查评价规范，做到了浅层地热能勘查开发有标准可依。近年来，随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度，实现节能减排目标，国家从中央财政安排专项资金用于支持可再生能源建筑应用示范和推广，财政部、建设部已批准下达3批包括浅层地热能利用的可再生能源建筑应用示范推广项目。各地也相继出台支持开发利用浅层地热能项目。如2006年5月31日，由北京市发改委联合市水利局、国土局等9个委办局联合发文对采用地下水源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米35元的标准进行补贴，对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按每平方米50元的标准进行补贴；沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内，对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物，原则上都要采用地下水源热泵技术规划研究。

进入21世纪，伴随中国经济的迅速发展，人们对生活品质和舒适性要求的不断提高，城市能源结构的改变，建筑市场的巨大，为浅层地热能开发利用技术的推广创造了前所未有的机遇。国内在热泵理论研究、试验研究、产品开发和工程项目的应用诸方面都取得了可喜的成果。

目前，我国已经建立了比较完善的开发利用浅层地热能的工程技术、机械设备、监测和控制系统，但回灌技术中的水质控制和回灌对储层及用水管的影响评价，堵塞井的处理技术，对井群采灌系统温度场、化学场和压力场的模拟计算方法，参数采集方法等尚在研究之中。