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本文对含水层热量输运过程中存在的自然热对流和水－岩热交换作用进行了深入研究，目的是为了弄清两种作用对热量输运的影响，首先针对普通水流方程和热量输送方程的局限性，给出了能够描述这两种作用的新的数学方程，并通过建立一个非线性三维含水层热量输运模型加以实现，然后利用上海第二承压含水层的群井储能试验资料，根据不同的条件进行计算。计算结果与实测数据的对比分析表明，自然热对流通常对含水量的热量输运有明显作用。