【摘要】：由于我國(guó)水資源時(shí)空分布不均、人均資源量少以及地表水污染嚴(yán)重等因素,地下水已成為極為重要的供水來(lái)源。隨著人們開(kāi)采力度不斷加大,水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重,地下水人工回灌成為緩解水資源問(wèn)題行之有效的方法之一,但回灌過(guò)程中的介質(zhì)堵塞問(wèn)題是制約人工回灌實(shí)踐和推廣的主要因素。堵塞的種類(lèi)包括物理堵塞、化學(xué)堵塞和生物堵塞,其中物理堵塞中的懸浮物堵塞是工程實(shí)踐中最為常見(jiàn)的類(lèi)型,因此,研究人工回灌過(guò)程中懸浮物堵塞規(guī)律及機(jī)理具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本研究從回灌水源的水質(zhì)物理化學(xué)特征分析入手,以石英砂作為入滲介質(zhì),粘性土顆粒為懸浮物,通過(guò)定流量條件下的室內(nèi)人工回灌的模擬實(shí)驗(yàn)及一系列樣品分析測(cè)試技術(shù),系統(tǒng)研究了入滲介質(zhì)粒徑、入滲介質(zhì)沉積結(jié)構(gòu)、懸浮物粒徑、懸浮物濃度以及滲流速度等因素對(duì)懸浮顆粒在多孔介質(zhì)中的遷移—沉積規(guī)律以及對(duì)入滲介質(zhì)滲透性的影響,進(jìn)一步綜合分析得出懸浮物堵塞機(jī)理;并總結(jié)了懸浮物堵塞預(yù)防措施以及治理方法。本次研究得出的主要結(jié)論如下:(1)入滲介質(zhì)粒徑?jīng)Q定懸浮顆粒的通過(guò)性及沉積附著空間。入滲介質(zhì)粒徑越大,介質(zhì)孔隙越大,懸浮物在其中的通過(guò)性越好,多孔介質(zhì)可供懸浮顆粒附著空間也越大,達(dá)到相同堵塞程度的時(shí)間越長(zhǎng)。(2)入滲介質(zhì)沉積結(jié)構(gòu)是影響懸浮顆粒沉積位置的主要因素。若入滲介質(zhì)上層是粗顆粒物質(zhì),下層是細(xì)顆粒物質(zhì),則懸浮物主要在介質(zhì)分界面處產(chǎn)生沉積,此處滲透系數(shù)變化幅度最大,最易產(chǎn)生堵塞問(wèn)題;若上層是細(xì)顆粒物質(zhì),下層是粗顆粒物質(zhì),則懸浮物主要沉積在入滲介質(zhì)表面,介質(zhì)堵塞程度隨深度增加而減小。(3)入滲水源中懸浮物粒徑是影響懸浮顆粒遷移能力的主要因素。入滲水源中懸浮物粒徑越大,懸浮顆粒在多孔介質(zhì)中遷移的距離就越短,越易發(fā)生表面過(guò)濾,從而導(dǎo)致介質(zhì)表層滲透性大幅度下降;懸浮物粒徑越小,懸浮顆粒向砂柱內(nèi)遷移的距離越遠(yuǎn),深部入滲介質(zhì)的滲透性也可能發(fā)生明顯變化。(4)定流量回灌條件下入滲水中懸浮物濃度對(duì)介質(zhì)堵塞的影響存在臨界現(xiàn)象。入滲水源中懸浮物濃度越大,出水懸浮物濃度峰值也越大,單位時(shí)間沉積懸浮物量整體上有增大趨勢(shì);但隨著濃度的進(jìn)一步增加,單位時(shí)間沉積量的差距不斷減小。在距入滲表面約6cm以下,入滲水源中的懸浮物濃度為500mg/l和懸浮物濃度為1000mg/l的總沉積量和沉積速率相近,說(shuō)明在定流量回灌、且在懸浮物顆粒特征一致的條件下,入滲水中懸浮物濃度對(duì)介質(zhì)堵塞的影響存在限制閾值。(5)滲流速度影響懸浮顆粒的附著能力。滲流速度越大,水流對(duì)懸浮顆粒的剪切力越大,懸浮顆粒在多孔介質(zhì)表面的附著能力就越低,越易從孔隙壁上“剝離”,向砂柱深部遷移,使得出水懸浮物濃度峰值增大,且達(dá)到峰值時(shí)間變短。但隨滲流速度不斷增大時(shí),出水懸浮物濃度峰值的差距逐漸變小,說(shuō)明滲流速度對(duì)堵塞的影響存在限制閾值。(6)綜合分析了堵塞類(lèi)型及堵塞速率的影響因素。通過(guò)分析不同因素條件下懸浮物堵塞實(shí)驗(yàn),設(shè)定堵塞類(lèi)型的判定標(biāo)準(zhǔn),綜合分析懸浮物堵塞實(shí)驗(yàn)的堵塞類(lèi)型及堵塞速率,得出堵塞類(lèi)型的主要影響因素為粒徑比,其次為滲流速度,懸浮物濃度對(duì)堵塞類(lèi)型無(wú)影響;堵塞速率的影響因素為粒徑比、懸浮物濃度和滲流速度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P641.25

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本文編號(hào)：2329463