人工回灌过程中粘性土悬浮物堵塞影响因素的实验研究

发布时间：2018-11-13 14:39

【摘要】：由于我国水资源时空分布不均、人均资源量少以及地表水污染严重等因素,地下水已成为极为重要的供水来源。随着人们开采力度不断加大,水资源短缺问题日益严重,地下水人工回灌成为缓解水资源问题行之有效的方法之一,但回灌过程中的介质堵塞问题是制约人工回灌实践和推广的主要因素。堵塞的种类包括物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞,其中物理堵塞中的悬浮物堵塞是工程实践中最为常见的类型,因此,研究人工回灌过程中悬浮物堵塞规律及机理具有重要的理论意义和现实意义。本研究从回灌水源的水质物理化学特征分析入手,以石英砂作为入渗介质,粘性土颗粒为悬浮物,通过定流量条件下的室内人工回灌的模拟实验及一系列样品分析测试技术,系统研究了入渗介质粒径、入渗介质沉积结构、悬浮物粒径、悬浮物浓度以及渗流速度等因素对悬浮颗粒在多孔介质中的迁移—沉积规律以及对入渗介质渗透性的影响,进一步综合分析得出悬浮物堵塞机理;并总结了悬浮物堵塞预防措施以及治理方法。本次研究得出的主要结论如下:(1)入渗介质粒径决定悬浮颗粒的通过性及沉积附着空间。入渗介质粒径越大,介质孔隙越大,悬浮物在其中的通过性越好,多孔介质可供悬浮颗粒附着空间也越大,达到相同堵塞程度的时间越长。(2)入渗介质沉积结构是影响悬浮颗粒沉积位置的主要因素。若入渗介质上层是粗颗粒物质,下层是细颗粒物质,则悬浮物主要在介质分界面处产生沉积,此处渗透系数变化幅度最大,最易产生堵塞问题;若上层是细颗粒物质,下层是粗颗粒物质,则悬浮物主要沉积在入渗介质表面,介质堵塞程度随深度增加而减小。(3)入渗水源中悬浮物粒径是影响悬浮颗粒迁移能力的主要因素。入渗水源中悬浮物粒径越大,悬浮颗粒在多孔介质中迁移的距离就越短,越易发生表面过滤,从而导致介质表层渗透性大幅度下降;悬浮物粒径越小,悬浮颗粒向砂柱内迁移的距离越远,深部入渗介质的渗透性也可能发生明显变化。(4)定流量回灌条件下入渗水中悬浮物浓度对介质堵塞的影响存在临界现象。入渗水源中悬浮物浓度越大,出水悬浮物浓度峰值也越大,单位时间沉积悬浮物量整体上有增大趋势;但随着浓度的进一步增加,单位时间沉积量的差距不断减小。在距入渗表面约6cm以下,入渗水源中的悬浮物浓度为500mg/l和悬浮物浓度为1000mg/l的总沉积量和沉积速率相近,说明在定流量回灌、且在悬浮物颗粒特征一致的条件下,入渗水中悬浮物浓度对介质堵塞的影响存在限制阈值。(5)渗流速度影响悬浮颗粒的附着能力。渗流速度越大,水流对悬浮颗粒的剪切力越大,悬浮颗粒在多孔介质表面的附着能力就越低,越易从孔隙壁上“剥离”,向砂柱深部迁移,使得出水悬浮物浓度峰值增大,且达到峰值时间变短。但随渗流速度不断增大时,出水悬浮物浓度峰值的差距逐渐变小,说明渗流速度对堵塞的影响存在限制阈值。(6)综合分析了堵塞类型及堵塞速率的影响因素。通过分析不同因素条件下悬浮物堵塞实验,设定堵塞类型的判定标准,综合分析悬浮物堵塞实验的堵塞类型及堵塞速率,得出堵塞类型的主要影响因素为粒径比,其次为渗流速度,悬浮物浓度对堵塞类型无影响;堵塞速率的影响因素为粒径比、悬浮物浓度和渗流速度。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.25

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本文编号：2329463