基于灌抽两用井的地下水回灌气相堵塞模拟实验研究
随着区域经济社会发展，受地形、大气环流等因素影响区域间水资源条件差异较大，许多地区出现超采地下水现象，由此引发区域性地下水位下降、地面沉降、海水入侵、湿地萎缩、地表植被破坏等一系列环境地质问题。为解决上述问题，除了限制地下水开采系列措施之外，更为积极、主动的方式则是实施地下水人工回灌。目前注水井回灌过程发生的堵塞严重影响了地下水回灌的效率，甚至引起回灌井的报废。据不完全统计，大约10％的回灌井的堵塞是由气泡引起的，但由于气相堵塞具有一定隐蔽性而大大增加了研究的难度。地下水灌抽两用井设备可以通过调节3R Valve出水孔开度保持回灌管内压力恒定，减少气泡的生成和气相堵塞。本论文通过室内砂箱实验探究气相堵塞的规律，主要成果如下： 首先用脱气膜处理后的脱气水进行连续回灌18 h，结果表明回灌量随着时间增加而增大，渗透系数与时间具有高度的正相关性，并未发生气相堵塞； 随后用微气泡水连续回灌162 h，渗透系数和回灌出水流量随着回灌时间而降低，在微气泡水回灌的96h透系数和回灌出水流量达到最低，发生了明显的气相堵塞； 进一步分析相邻渗透部位的相对堵塞系数K/K0可以发现，两者高度负相关性，前端渗透部位的堵塞程度增加、渗透性降低时，后端发生反堵塞、渗透性增加，说明微气泡引起的气相堵塞具有一定的移动性； 通过检测出水水质发现，主要离子的质量浓度有一定的变化，含水介质矿物相有一定的溶解-沉淀、阳离子交换吸附，回灌过程的水岩相互作用及水介质矿物相的溶解-沉淀引起含水层介质的重排也会导致含水层的渗透性降低； 经回扬后再用脱气水回灌，回灌量约为0.63 L/min，比气相堵塞时的回灌量0.55 L/min提高了10%以上，证明回扬可以有效改善气相堵塞。 实验证明，脱气膜可以完全去除水中的小气泡，能够将溶解氧降低到地下水含量。在保证脱气膜处理后的回灌水不产生真空区的情况下能够完全预防气相堵塞；最后，结合地下水灌抽两用井设备工作原理设计一种预防气相堵塞的地下水回灌装置。
地下水回灌;灌抽两用井;气相堵塞;模拟实验
济南大学
硕士
水利工程
张保祥
2015
中文
P641.25
63
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）