CN103541347A - 基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法，属于地下水人工回灌技术领域。将水流装置预设于回灌池入渗介质一定深度处，将清水注入堵塞介质下部，利用压力使水流形成自下而上的反向流动，破坏入渗介质的表面堵塞层，并将滞留于介质内部的悬浮颗粒物携带到介质外部，同时通过在入渗介质表面进行水流冲刷，将悬浮物颗粒随介质表面的冲刷水流带离回灌区。通过该方法对悬浮物堵塞进行治理，可以将入渗介质渗透系数恢复至初始值的95%左右，且治理效果持久，成本低廉，自动化程度高。

Description

基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法

技术领域

本发明属于地下水人工回灌技术领域，具体地说属于，一种通过水流反向循环，将滞留于介质内部的悬浮物颗粒携带到介质外部，并通过介质表面水流冲刷，将悬浮物颗粒带离入渗池，从而提高地表入渗池介质渗透性的方法。

背景技术

目前，公知的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法，主要有更换入渗介质、机械刮削、翻耕、自然干裂等。其中更换入渗介质、机械刮削和翻耕成本较高，且重型机械介入容易产生压实效应；自然干裂法恢复周期较长、降低了入渗池的使用效率；并且上述方法应用次数越多，介质渗透性的恢复效果越差。

发明内容

本发明提供一种基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法，以解决现有的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法存在的成本较高或者效果较差的问题。

本发明采用的技术方案是：

（一）建立基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理装置

建造回灌池主体1，其深度为1～1.5m，在回灌池主体1内人工铺设填滤料2，颗粒粒径0.5～2.0mm，在回灌池主体边上建造积淤坑3，其深度为1m，在地面泵站4内设置加压泵，表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7采用硬质厚壁PVC管，公称外径90mm，各管道一端封闭，另一端与加压泵连接，反向冲刷管道6埋深范围为12.5～30cm，水流顶托管道7较反向冲刷管道6深10～20cm；

在反向冲刷管道6上表面一侧钻出排水孔一8，在水流顶托管道7上表面一侧钻出排水孔二，该排水孔一、排水孔二采用圆孔，按矩阵排列，孔径为20mm，孔的间距为孔径的1～2倍，在反向冲刷管道6或水流顶托管道7打孔部分外缠防堵塞滤网9，该防堵塞滤网9采用塑料网，该防堵塞滤网9网眼宽度是：

均质粗砂填滤料：t=1.5d₅₀～2d₅₀

非均质粗砂填滤料：t=d₃₀～d₄₀

式中：t——网眼宽度mm；

d₃₀、d₄₀、d₅₀——为筛分中能通过网眼的颗粒其累计重量占试验样权重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径，

在防堵塞滤网9外缠绕护条10，该护条10采用不锈钢丝绳；

反向冲刷管道6或水流顶托管道7排布间距L₁，与反向冲刷管道6或水流顶托管道7相邻排水孔单元中心间距L₃相等：

$L_1=\sqrt{2}R$

L₂为位于边缘的反向冲刷管道6或水流顶托管道7与回灌池主体1边壁间距，取值：

$L_2=\frac{1}{2}{L}_1$

R为排水孔单元最大影响半径，可通过场地实验决定，

（二）、开启表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7后，顶托水流13使反向冲刷管道6和水流顶托管道7之间形成局部饱和状态，保证反向冲刷水流12向上运动，将悬浮物自填滤料2中冲刷出来，同时利用介质表面冲刷水流11以及回灌池主体1表面坡度将悬浮物带离回灌区，浑浊水流14进入积淤坑3。

本发明的有益效果是：将水流装置预设于入渗介质一定深度处，将清水注入堵塞介质下部，利用压力使水流形成自下而上的反向流动，破坏入渗介质的表面堵塞层，并将滞留于介质内部的悬浮颗粒物携带到介质外部，同时通过在入渗介质表面进行水流冲刷，将悬浮物颗粒随介质表面的冲刷水流带离回灌区，可以在进行地下水人工回灌悬浮物堵塞治理时，清除介质指表层和内部的悬浮物颗粒，显著恢复回灌介质渗透性，且治理效果持久，成本低廉，自动化程度高。该方法成本低廉，适用范围广，治理效果好。

附图说明

图1为本发明的工程示意剖面图；

图2为本发明的反向冲刷管道或水流顶托管道放大俯视图；

图3为本发明的反向冲刷管道及水流顶托管道布局俯视图；

图4为本发明的原理剖面图；

图5为室内模拟实验介质渗透系数变化曲线图。

具体实施方式

实施例1

（一）建立基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理装置

建造回灌池主体1，其深度为1m，在回灌池主体1内人工铺设填滤料2，颗粒粒径0.5mm，在回灌池主体边上建造积淤坑3，其深度为1m，在地面泵站4内设置加压泵，表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7采用硬质厚壁PVC管，公称外径90mm，各管道一端封闭，另一端与加压泵连接，反向冲刷管道6埋深范围为12.5cm，水流顶托管道7较反向冲刷管道6深10cm；

在反向冲刷管道6上表面一侧钻出排水孔一8，在水流顶托管道7上表面一侧钻出排水孔二，该排水孔一、排水孔二采用圆孔，按矩阵排列，孔径为20mm，孔的间距为孔径的1倍，在反向冲刷管道6或水流顶托管道7打孔部分外缠防堵塞滤网9，该防堵塞滤网9采用塑料网，该防堵塞滤网9网眼宽度是：

均质粗砂填滤料：t=1.5d₅₀

非均质粗砂填滤料：t=d₃₀

式中：t——网眼宽度mm；

d₃₀、d₄₀、d₅₀——为筛分中能通过网眼的颗粒其累计重量占试验样权重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径，

在防堵塞滤网9外缠绕护条10，该护条10采用不锈钢丝绳；

反向冲刷管道6或水流顶托管道7排布间距L₁，与反向冲刷管道6或水流顶托管道7相邻排水孔单元中心间距L₃相等：

$L_1=\sqrt{2}R$

L₂为位于边缘的反向冲刷管道6或水流顶托管道7与回灌池主体1边壁间距，取值：

$L_2=\frac{1}{2}{L}_1$

R为排水孔单元最大影响半径，可通过场地实验决定，

（二）、开启表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7后，顶托水流13使反向冲刷管道6和水流顶托管道7之间形成局部饱和状态，保证反向冲刷水流12向上运动，将悬浮物自填滤料2中冲刷出来，同时利用介质表面冲刷水流11以及回灌池主体1表面坡度将悬浮物带离回灌区，浑浊水流14进入积淤坑3。

实施例2

（一）建立基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理装置

建造回灌池主体1，其深度为1.25m，在回灌池主体1内人工铺设填滤料2，颗粒粒径1.0mm，在回灌池主体边上建造积淤坑3，其深度为1m，在地面泵站4内设置加压泵，表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7采用硬质厚壁PVC管，公称外径90mm，各管道一端封闭，另一端与加压泵连接，反向冲刷管道6埋深范围为22cm，水流顶托管道7较反向冲刷管道6深15cm；

在反向冲刷管道6上表面一侧钻出排水孔一8，在水流顶托管道7上表面一侧钻出排水孔二，该排水孔一、排水孔二采用圆孔，按矩阵排列，孔径为20mm，孔的间距为孔径的1.5倍，在反向冲刷管道6或水流顶托管道7打孔部分外缠防堵塞滤网9，该防堵塞滤网9采用塑料网，该防堵塞滤网9网眼宽度是：

均质粗砂填滤料：t=1.7d₅₀

非均质粗砂填滤料：t=d₄₀

式中：t——网眼宽度mm；

d₃₀、d₄₀、d₅₀——为筛分中能通过网眼的颗粒其累计重量占试验样权重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径，

在防堵塞滤网9外缠绕护条10，该护条10采用不锈钢丝绳；

反向冲刷管道6或水流顶托管道7排布间距L₁，与反向冲刷管道6或水流顶托管道7相邻排水孔单元中心间距L₃相等：

$L_1=\sqrt{2}R$

L₂为位于边缘的反向冲刷管道6或水流顶托管道7与回灌池主体1边壁间距，取值：

$L_2=\frac{1}{2}{L}_1$

R为排水孔单元最大影响半径，可通过场地实验决定，

（二）、开启表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7后，顶托水流13使反向冲刷管道6和水流顶托管道7之间形成局部饱和状态，保证反向冲刷水流12向上运动，将悬浮物自填滤料2中冲刷出来，同时利用介质表面冲刷水流11以及回灌池主体1表面坡度将悬浮物带离回灌区，浑浊水流14进入积淤坑3。

实施例3

（一）建立基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理装置

建造回灌池主体1，其深度为1.5m，在回灌池主体1内人工铺设填滤料2，颗粒粒径2.0mm，在回灌池主体边上建造积淤坑3，其深度为1m，在地面泵站4内设置加压泵，表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7采用硬质厚壁PVC管，公称外径90mm，各管道一端封闭，另一端与加压泵连接，反向冲刷管道6埋深范围为30cm，水流顶托管道7较反向冲刷管道6深20cm；

在反向冲刷管道6上表面一侧钻出排水孔一8，在水流顶托管道7上表面一侧钻出排水孔二，该排水孔一、排水孔二采用圆孔，按矩阵排列，孔径为20mm，孔的间距为孔径的2倍，在反向冲刷管道6或水流顶托管道7打孔部分外缠防堵塞滤网9，该防堵塞滤网9采用塑料网，该防堵塞滤网9网眼宽度是：

均质粗砂填滤料：t=2d₅₀

非均质粗砂填滤料：t=d₃₀

式中：t——网眼宽度mm；

d₃₀、d₄₀、d₅₀——为筛分中能通过网眼的颗粒其累计重量占试验样权重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径，

在防堵塞滤网9外缠绕护条10，该护条10采用不锈钢丝绳；

反向冲刷管道6或水流顶托管道7排布间距L₁，与反向冲刷管道6或水流顶托管道7相邻排水孔单元中心间距L₃相等：

$L_1=\sqrt{2}R$

L₂为位于边缘的反向冲刷管道6或水流顶托管道7与回灌池主体1边壁间距，取值：

$L_2=\frac{1}{2}{L}_1$

R为排水孔单元最大影响半径，可通过场地实验决定，

（二）、开启表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7后，顶托水流13使反向冲刷管道6和水流顶托管道7之间形成局部饱和状态，保证反向冲刷水流12向上运动，将悬浮物自填滤料2中冲刷出来，同时利用介质表面冲刷水流11以及回灌池主体1表面坡度将悬浮物带离回灌区，浑浊水流14进入积淤坑3。

在图5室内模拟实验介质渗透系数变化曲线中，0～220min利用浑浊水进行堵塞模拟实验，介质渗透系数减小至初始时刻的9.48%，随后进行堵塞治理模拟实验，经过短暂的治理，渗透系数恢复至初始时刻的106.32%，随后利用清水进行30min回灌实验，渗透系数稳定在初始时刻的95%左右，无明显反弹。

Claims (1)

1.一种基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理方法，其特征在于包括下列步骤：

（一）建立基于水流反向循环的地下水人工回灌悬浮物堵塞治理装置

建造回灌池主体1，其深度为1～1.5m，在回灌池主体1内人工铺设填滤料2，颗粒粒径0.5～2.0mm，在回灌池主体边上建造积淤坑3，其深度为1m，在地面泵站4内设置加压泵，表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7采用硬质厚壁PVC管，公称外径90mm，各管道一端封闭，另一端与加压泵连接，反向冲刷管道6埋深范围为12.5～30cm，水流顶托管道7较反向冲刷管道6深10～20cm；

在反向冲刷管道6上表面一侧钻出排水孔一8，在水流顶托管道7上表面一侧钻出排水孔二，该排水孔一、排水孔二采用圆孔，按矩阵排列，孔径为20mm，孔的间距为孔径的1～2倍，在反向冲刷管道6或水流顶托管道7打孔部分外缠防堵塞滤网9，该防堵塞滤网9采用塑料网，该防堵塞滤网9网眼宽度是：

均质粗砂填滤料：t=1.5d₅₀～2d₅₀

非均质粗砂填滤料：t=d₃₀～d₄₀

式中：t——网眼宽度mm；

d₃₀、d₄₀、d₅₀——为筛分中能通过网眼的颗粒其累计重量占试验样权重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径，

在防堵塞滤网9外缠绕护条10，该护条10采用不锈钢丝绳；

反向冲刷管道6或水流顶托管道7排布间距L₁，与反向冲刷管道6或水流顶托管道7相邻排水孔单元中心间距L₃相等：

$L_1=\sqrt{2}R$

L₂为位于边缘的反向冲刷管道6或水流顶托管道7与回灌池主体1边壁间距，取值：

$L_2=\frac{1}{2}{L}_1$

R为排水孔单元最大影响半径，可通过场地实验决定，

（二）、开启表面冲刷管道5、反向冲刷管道6和水流顶托管道7后，顶托水流13使反向冲刷管道6和水流顶托管道7之间形成局部饱和状态，保证反向冲刷水流12向上运动，将悬浮物自填滤料2中冲刷出来，同时利用介质表面冲刷水流11以及回灌池主体1表面坡度将悬浮物带离回灌区，浑浊水流14进入积淤坑3。

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