人工回灌物理堵塞特征试验及渗滤经验公式推导

人工回灌是提高水资源利用水平的重要工程措施,然而回灌过程中的堵塞问题会影响入渗效率和入渗工程的使用寿命。为了深入研究堵塞的机理,以控制堵塞问题,通过砂柱试验模拟了地下水人工回灌物理堵塞过程,通过测定含水率的变化分析了由堵塞引起的砂柱饱和-非饱和状态的转化。试验中出流速率经过了迅速增大到一峰值后快速减小,然后又缓慢变小的过程,即：仅经过72 h的回灌,砂柱的出流速率减小为2.18 m/d;72 h后砂样出流速率的减小明显放缓;192 h时,砂样出流速率为0.81 m/d,约为出流速率最大值的1/10。试验结果表明：回灌水悬浮物颗粒进入砂样空隙中引起渗透性减弱,和逐渐沉积在砂柱顶部形成的淤泥层是造成堵塞的直接原因,而淤泥层的形成是造成渗滤速率迅速下降的关键因素;淤泥层的弱透水性使砂样由上至下含水率发生了变化,导致了砂样导水率和水力梯度都降低,促使回灌渗滤速率迅速减小;回灌时间越长,淤泥层厚度越大,出流速率越小。由10组对比试验的结果,综合考虑引起雨洪渗滤系统堵塞的各种因素,建立了无砾石滤料雨洪水回灌过程计算渗滤速率变化的经验模型,拟合结果决定性系数为0.932。     

人工回灌过程中含水介质物理堵塞的试验研究

采用土柱渗流试验,模拟人工回灌过程中含水层的物理堵塞过程。通过测定回灌过程中含水介质渗透系数的时-空变化,系统分析和评价回灌液悬浮物浓度和水动力条件对堵塞的影响,并探讨含水介质的物理堵塞机理。研究表明,随着回灌液中悬浮物浓度的增大,悬浮物首先在含水介质的表层沉积,当悬浮物浓度为50、100、200mg/L时,回灌结束后砂柱表层介质的渗透系数分别降至初始的21%、13%和4%,表明表层发生了不同程度的堵塞现象;悬浮物浓度的大小对深部介质的渗透性影响较弱。另外,当进-出水面的水头差△H较小(即水力坡度较小)时,物理堵塞主要发生在砂柱表层,当△H为19.25cm时,回灌结束后表层渗透系数降为初始的7%;随着△H的增大,物理堵塞深度和程度越大,当△H为48.64cm时,19~34cm深度砂层渗透系数变成初始的60%。     

四川布拖县扎台沟泥石流微地貌及成灾特性

扎台沟为一老泥石流沟,历史上曾多次发生过泥石流。通过野外考察、实验分析和理论计算,扎台沟流域面积4.86km2,主沟长4.53km,主沟平均纵比降420‰。共发育5条主要支沟,流域切割密度2.19km/km2,源头海拔3100m,沟口海拔1197m,主沟相对高差1903m,与西溪河以62°交角汇入。扎台沟为中高频率-中大规模粘性泥石流沟,目前已辩明,近1000a内至少发生过3次大规模泥石流,泥石流重度2.0t/m3,沟道堵塞系数1.5。扎台沟50a一遇和100a一遇泥石流流量分别为155.77m3/s和178.19m3/s;50a一遇和100a一遇泥石流固体物质冲出量分别为16.39×104m3及18.14×104m3,是一条中度危险的泥石流沟,对下游水电站其中一处拟选坝址有一定影响。如无法避开扎台沟泥石流对拟选坝址的影响,可考虑对该泥石流沟采取选择性整治工程措施。     

压力下无纺织物部分堵塞的水力特性研究

对压力作用下的部分堵塞无纺织物进行了室内试验,表明有土颗粒进入的织物压缩性和渗透性都降低,提出织物滤层的等效孔径折减系数RF,并建议用于贴坡排水时RF 取1.5～2.5。织物无堵塞压力条件下,Giroud（1996年）提出的公式对织物渗透系数有满意的预测值。在压力作用下对比分析了部分堵塞织物Giroud法和等效孔隙率法的渗透系数预测值,也与实测渗透系数值进行了比较,表明提出的等效孔隙率法能较好地预测渗透系数。     

乌鲁木齐河青年渠冬季引水冰雪堵塞解决途径探讨

乌鲁木齐河青年渠是乌拉泊水库的主要水源途径,为了保证给乌鲁木齐市供水,必须在冬季利用青年渠引水,由于冬季青年渠引水,会受到冰雪淤积的威胁,有时甚至会封渠断流,并危及周边农牧民的正常生活和生产,冬季引水冰雪淤塞,原因是多方面的,对其原因进行分析,提出了解决途径,为冬季引水提供参考。     

西藏洛隆县巴曲冰湖溃决型泥石流演进过程模拟研究

巴曲冰湖溃决型泥石流紧邻川藏铁路某车站,可能对其建设及运营产生威胁。首先基于现场调查和遥感解译查明了巴曲泥石流的基本特征,采用规范公式计算了巴曲暴雨泥石流的动力学参数。然后采用无量纲堵塞指数（DBI）评价了巴曲沟内7个主要冰湖堰塞坝的稳定性。评价结果表明:巴曲1#冰湖堰塞坝的DBI值处于非稳定区,3#、4#和6#堰塞坝的DBI值处于非稳定区与稳定区之间,存在发生冰湖溃决的风险。最后,采用快速物质运动模拟软件（RAMMS）单相流数值方法,模拟分析了巴曲沟在4个极端场景下的冰湖溃决演进过程。模拟结果显示:巴曲冰湖溃决后的演进过程分为开始-汇流-冲出-停积四个阶段,共历时约4.5 h。在1#—4#及6#冰湖堰塞体全部溃决工况下,冰湖溃决泥石流在沟口的最大流速为5.92 m/s,最大深度为4.35 m,最大流量为1 954.42 m3/s,为暴雨型泥石流的5.1倍。除此之外,4个场景下冰湖溃决洪水的影响范围都经过拟建车站,泥石流最大深度分别为1.91,3.36,1.53,4.35 m。因此在车站设计时需采取排导槽或导流堤等工程措施进行防护治理。上述研究结果可为川藏铁路选线及青藏高原东部地区的冰湖溃决型泥石流防治提供参考。     

超深层孔隙型热储地热尾水回灌堵塞机理

超深层孔隙型地下热水回灌难的问题已成为制约关中盆地地下热水可持续开发利用的瓶颈.本文以超深层孔隙型地热流体为载体,以热储原水-回灌尾水-热储介质-堵塞垢物之间水岩作用下矿物组分溶解沉淀规律为基础,以咸阳回灌1号井为例,应用室内堵塞实验模拟及水文地球化学模拟耦合方法,展开超深层孔隙型地热尾水回灌堵塞机理研究.结果表明:造成堵塞的主要因素有物理、化学、气体、微生物等,其中物理堵塞形式主要为颗粒运移和悬浮物堵塞,颗粒运移受回灌流速和储层物性影响明显,温度、压力是悬浮物堵塞的主控因素,而粘土膨胀影响甚微;化学堵塞程度随温度升高而加剧,主要化学沉淀为碳酸盐垢,且在回灌初期-中期达到沉淀量最大值;气体堵塞在回灌初期影响较大,之后随温度升高而减小;微生物堵塞的主要细菌类型为腐生菌,其堵塞程度与环境开放程度有关.     

绳索取心冲击回转钻具组合设计及应用试验

绳索取心冲击回转钻具是将绳索取心和冲击回转两种钻进工艺的优势进行叠加设计出的新钻具,该钻具对提高钻探生产效率和施工质量有显著的效果。通过设计及应用试验,发现了内管总成的＂漂浮现象＂及原钻具内管总成的＂减振效应＂对两种工艺组合应用影响的关键技术难题,并采取了有效的解决方法,为今后该技术的发展提供了参考。     

液动冲击回转钻进技术的应用与体会

介绍的液动冲击回转钻进是一项投资少,见效快的先进适用的钻探技术,可大幅度提高钻探效率和经济效益,增加回次长度和岩矿心采取率,并能减少孔内事故。     

地下水人工回灌堵塞问题研究进展

地下水人工回灌堵塞问题的产生与回灌水质、入渗介质的矿物成分及颗粒组成特征等多种因素有关,通常根据成因将堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞3种类型。大颗粒悬浮物的物理堵塞效应与机理的研究比较成熟,但对于中间颗粒,尤其是胶体颗粒物的堵塞作用机制的研究还相对比较薄弱;化学堵塞的机理复杂,影响因素众多,水文地球化学模拟技术在化学堵塞机理的研究中显示了良好的应用前景;生物堵塞主要由回灌水中细菌和藻类等微生物的繁殖和代谢导致,大量的研究集中在细菌方面,对藻类引起的堵塞问题研究尚不深入;多种堵塞的相互作用过程和作用机理是目前研究的难点问题。堵塞预测的方法主要包括3种:①指标法(如MFI、悬浮物浓度、浊度、AOC、BFR等),简单实用,但不能对堵塞演化过程进行描述或对堵塞程度进行定量表达;②经验公式法,受特定场地的条件限制,难以直接推广和利用;③解析公式法,对堵塞机理的表达更加科学、合理,但模型的建立与求解难度较大。通过合理的水质预处理技术和合理的回灌工艺,可以有效延迟堵塞发生的时间、减缓堵塞累积的程度。开发快速、高效、简单的堵塞处理技术对于延长工程使用寿命和降低经济成本具有重要的现实意义。