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Das aquifere thermische Energiespeichersystem (ATES) hat Interesse für die Beheizung oder Kühlung von Gebäuden geweckt. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass die Bodenabsenkung eine wesentliche Umweltproblematik für ATES-Projekte darstellt. Dennoch erhielt der Einfluss der Temperatur auf die Bodenabsenkung in der Vergangenheit praktisch keine Aufmerksamkeit. Dieses Papier präsentiert eine thermo-hydro-mechanische (THM) gekoppelte numerische Studie über ein ATES-System in Shanghai, China. Vier Brunnen wurden für die saisonale Beheizung und Kühlung eines landwirtschaftlichen Gewächshauses installiert. Der Zielaquifer in einer Tiefe von 74–104,5 m bestand aus abwechselnden Schichten von Sand und schluffigem Sand und war mit Ton überdeckt. Grundwasserspiegel-, Temperatur- und Daten zur Bodenabsenkung von 2015 bis 2017 wurden mittels Feldüberwachungsinstrumenten erfasst. Eingeschränkt durch Daten haben wir ein feldskaliertes dreidimensionales (3D) Modell mit TOUGH (Transport von ungesättigtem Grundwasser und Wärme) und FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua) unter Verwendung eines thermo-elastoplastischen Verhaltensmodells konstruiert. Die Effektivität des numerischen Modells wurde durch Felddaten validiert. Das Modell wurde verwendet, um den Grundwasserfluss, den Wärmeübergang und mechanische Reaktionen in porösen Medien über drei Jahre zu reproduzieren und die thermo- und druckinduzierte Bodenabsenkung zu erfassen. Die Ergebnisse zeigen, dass die maximale thermoinduzierte Bodenabsenkung etwa 60 % der gesamten Absenkung ausmacht. Die thermoinduzierte Absenkung ist im Winter etwas größer als im Sommer und ausgeprägter in der Nähe des kalten Brunnenbereichs als im heißen Brunnenbereich. Diese Studie bietet einige wertvolle Richtlinien zur Kontrolle der durch ATES-Systeme verursachten Bodenabsenkung in weichen Böden.
Wang et al. (Di.) haben diese Frage untersucht.