多维反滤回灌井室内稳定流试验研究

反滤回灌井是山东胶东半岛地下水回灌中常用的回灌设施,它由普通回灌井和回灌池组成。在分析现有反滤回灌井存在问题的基础上,设计了一组回灌量大,又能防淤积、防低水位污水回灌、抗水流冲刷的多维反滤回灌井,给出了单井回灌量的理论计算公式和计算参数;同时,研制了室内稳定流回灌试验装置,进行了普通回灌井、现有反滤回灌井和多维反滤回灌井的室内稳定流试验研究,得出结论:1同现有反滤回灌井相比,多维反滤回灌井的单井回灌量增加了370%~420%;2多维回灌井口的形状影响单井回灌量,在过水断面面积相同的情况下,圆形多维回灌井口的单井回灌量最大;3初次回灌试验中,单井回灌量最大,随回灌试验次数增加,单井回灌量逐渐减小,并趋向于稳定;4单井回灌量与多维回灌井口过水断面开孔率是一个非线性的关系,20%的过水断面开孔率是适宜的。研究成果对于提高反滤回灌井的回灌能力和定量计算单井回灌量具有重要的现实意义。     

基于ABAQUS的支挡结构新型反滤层减震消能作用分析

现有袋装砂砾石反滤层存在码砌不易、施工时间长、边坡暴露时间长等缺点,在地震区若反滤层能发挥一定程度的减震作用将非常有利于支挡结构的稳定。为规范与完善支挡结构反滤排水系统设计与施工,提高施工效率,保证工程质量,充分、有效地发挥反滤层的反滤、排水作用,开发反滤排水层的减震功能,文章采用有限元ABAQUS数值计算的方法,研究新型土工垫反滤层的材料参数及结构形式对减震消能作用的影响。通过在墙背与土体之间设置一定厚度的复合排水反滤垫层有明显的减震效果。复合排水反滤垫层的弹性工作范围可设定在0～100 k Pa之间,在考虑保证墙后土体不失稳破坏的前提下,兼顾经济合理与最大程度发挥复合排水反滤垫层的减震效果的合理性能指标为:模量的适宜取值范围为0. 1 MPa左右,地震加速度0. 2～0. 3g墙高5 m及以下时,反滤排水垫层建议厚度为5 cm;地震加速度达0. 4g时,反滤排水垫层建议厚度为10 cm。     

支挡结构新型反滤层对中～强膨胀土的减胀功能研究分析

袋装砂砾石反滤层存在码砌不易、施工时间长、边坡暴露时间长等缺点,在膨胀土地区若反滤层能发挥一定程度的减胀作用将非常有利于支挡结构的稳定。为规范与完善支挡结构反滤排水系统设计与施工,提高施工效率,保证工程质量,充分、有效地发挥反滤层的反滤、排水作用,开发反滤排水层的减胀功能,文章采用有限元ABAQUS数值计算的方法,研究新型土工垫反滤层的材料参数及结构形式对膨胀土减胀作用的影响。结果表明,在中～强膨胀土桩板墙工况下,通过在墙背与土体之间设置一定厚度的复合排水反滤垫层有明显的减胀效果。反滤排水垫层的弹性工作范围设定在0～100 k Pa之间。复合排水反滤垫层的合理性能指标为:模量的适宜取值范围为0. 1 MPa左右,厚度的适宜取值范围为不宜超过10 cm。产品选型建议指标组合为:2 cm+0. 1 MPa(减载率52%)、4 cm+0. 15 MPa(减载率62%)。     

软土地层中基于沉降控制的地下水回灌研究

结合软土地区深基坑工程地下水回灌案例,发现回灌期间坑外被保护建筑持续沉降,为控制这部分沉降,对提出的双回灌井回灌策略进行了数值分析,研究了副回灌井的回灌量对双井回灌控沉效果的影响,并得到不同条件下使得受保护建筑不发生沉降时的副回灌井回灌量的取值规律。     

多级配砾石土反滤设计方法试验研究

多级配砾石土反滤层工作机理及设计方法的研究，国内外均刚开始。本文通过试验研究，主要阐明以下几个问题：①反滤层研究的主要内容是确定极限反滤的等效粒径值。多级配土极限等效粒径的确定原则是在反滤进口能形成自滤的反滤层，从而保证土的渗透稳定性。②多级配砾石土是不均匀系数大于１００的土，具有较多无粘性土的渗透稳定性质，因此可以直接采用无粘性土反滤设计的一般数学模型。③控制粒径出现的机率不再是常数，它随土的渗透稳定性质而变化，文中给出了控制粒径确定的方法。④给出反滤层的设计准则     

循环往复水流条件下土工织物反滤淤堵机理探究

本文中通过进行循环往复水流条件下的梯度比试验,研究了三种不同开孔孔径的无纺土工织物分别作为反滤层时,其各自的反滤性能。通过分析被保护土体各部分渗透系数的变化来研究土工织物的反滤淤堵机理,探究了经典反滤理论在循环往复水流条件下的正确性、适用性和局限性。     

地下水地源热泵回灌分析

推导了地下水地源热泵地下水渗流理论降深解,分析了无堵塞和考虑堵塞时地下水地源热泵异井回灌和同井回灌状况。无堵塞各向异性均质含水层中地下水地源热泵的灌压随着水平渗透系数的减小而急剧增加,渗透系数大小是回灌难易程度的决定因素。抽灌同井抗堵塞能力优于完整井和非完整井。水井堵塞显著增加地下水地源热泵的灌压,回扬对于减小系统灌压大有益处,尤其是对于回灌困难的系统。无论有无堵塞,对于同一含水层如果采用传统的异井回灌地下水地源热泵,从回灌效果来说均应优先考虑采用完整井的地下水地源热泵。     

考虑井周堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型

针对传统定水头井流模型无法反映井周含水层堵塞对含水层渗流响应影响的问题,在假设井周含水层渗透系数在堵塞作用下随时间呈指数形式衰减的基础上,建立了考虑堵塞效应的定水头非完整回灌井流模型。通过对模型进行变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换及其逆变换,推导了定解问题在Laplace空间的解,并采用Stehfest数值逆变换方法得到了实时空间内的半解析解。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数K_r,∞会减小回灌过程中回灌流量和水头抬升,并降低含水层的拟稳态渗流响应,而较大的渗透系数衰减指数λ仅降低了渗透系数衰减过程中水头抬升和回灌流量,并不影响含水层达到拟稳态时的渗流状态;因K_r,∞和λ不同引起的水头差沿径向距离先增大后减小,在井周堵塞区与主含水层交界面达到最大值;回灌堵塞使得水头抬升分布在井周堵塞区与主含水层交界面上存在明显的折点,并造成含水层水头在抬升过程中存在显著的下降阶段,上述特征可为回灌堵塞评估与预测提供参考。     

复合井在地下水源热泵工程中应用的试验研究

为研究复合井结构对回灌量的影响及复合井在地下水源热泵工程中的适用性,以沈阳市第一城A组团工程为实例,采用复合井结构的同井回灌形式进行现场试验,并对试验结果进行对比分析。由分析结果可以看出,复合井结构不同,其抽水量和回灌量也不同,复合井基本上可以满足项目用水量要求。由于采用复合井结构,解决了由于按照常规井布设空间不足的问题,但要根据具体地区含水层结构特点来进行,该工程已运行两个供暖期,运行正常。     

垃圾渗滤液浓缩液的回灌试验研究

结合某工程实例对浓缩液回灌处理进行研究,考察了将浓缩液进行回灌处理的可行性,并测定了浓缩液回灌渗入量和影响半径.结果表明,将浓缩液在垃圾堆体上进行回灌处理是可行的.试验中,1#和2#回灌塘的初始入渗量分别约为140和80 m3/d,其稳定入渗量分别为(28～30)和(14～16) m3/d;1#和2#回灌井的初始入渗量分别约为7和4 m3/d,其稳定入渗量分别为(5～6)和(3.5～4) m3/d;1#和2#回灌塘的回灌影响半径均小于50 m,1 #和2#回灌井的回灌影响半径分别为(20 ～30)和(10～30)m.     

软土深基坑单井回灌参数优化与现场测试分析

为解决因深基坑降水和基坑渗漏引起的地表沉降问题,通常在坑外进行地下水回灌,而回灌参数会影响地表沉降控制效果。为了选取合适的回灌参数,采用ABAQUS有限元程序进行滤管长度、回灌井井径、井深、回灌压力对地表沉降影响的敏感性分析,得到如下结论:回灌压力和回灌井井深为控制地表沉降的关键因素,对控制基坑周边的沉降变形相对敏感,在设计回灌井时应首先考虑;而滤管长度和回灌井井径对控制地表沉降变形不敏感。回灌压力越大,控制地表沉降的效果越好,但不能无限制增加回灌压力,应根据回灌井周围密封强度计算回灌压力上限值。回灌井越深,基坑周边地表沉降越小,但应结合地质条件选取合理的井深。将选取的回灌参数用于现场回灌试验,回灌后坑外地下水位明显抬升,有效地控制了基坑周边地表沉降。     

济南西郊基坑工程地下水加压回灌试验分析#br#

济南是举世闻名的“泉城”,地下水资源的保护对济南的经济社会发展具有十分重要意义。为了解决城市建设过程中,基坑降水引起的地下水资源的过度流失问题,在济南西郊开展地下水加压回灌试验,得出以下结论：①在济南西郊富水卵石层地质条件下,加压回灌对于回灌井工作效率的提高具有显著效果,从现场试验数据来看,当井口压力增加至0.07MPa时,各井回灌量均表现出相比常压状态下50%左右的增长量;②随着回灌井口压力增加,回灌影响范围相应扩大,井口压力达到0.05MPa时,回灌影响半径相比常压状态下增长达80%以上。虽然加压回灌对于增加回灌井工作效率具有显著效果,但应考虑回灌目的层以上土层的渗透风险和回灌井周密封措施的抗渗强度,须按最不利情况设定回灌井口压力上限值。试验表明,加压回灌适用于济南西郊强透水卵石层,回灌量大且效率高,能有效补偿由于基坑降水引起的地下水资源的流失,对于“护泉”具有重要意义。     

天津第二粉土粉砂微承压含水层回灌试验研究

天津、上海等地已尝试采用回灌措施控制基坑降水引起的承压含水层水头下降及引起的沉降,然而目前回灌理论尚缺乏研究,在粉土粉砂微承压含水层中进行回灌的可行性也急需研究。因此本文在邻近天津某地铁基坑工程的场地外开展了一系列单井回灌、群抽群灌试验以及单抽单灌现场试验。试验结果表明,在粉土、粉砂为主的土层进行回灌是可行的。采用抽水试验得到的水文地质参数可以用于预测回灌的水位抬升,但是相同流量下,在距中心井较近距离内(约5~7 m内),回灌产生的水位上升值显著大于抽水导致的水位降落值。加压回灌可以显著提高回灌效率。回灌量与抽水量维持在相近水平可以有效控制周边地表及建筑物沉降。当回灌停止后,周边地表沉降有快速发展的趋势,因此在实际工程中,抽水停止后应适当延长回灌时间,逐步减小回灌量,使地下水位逐步回稳,避免抽灌活动结束后沉降的快速发展。采用双井组合回灌技术可有效的控制回灌井回扬时引起的含水层水位的下降。     

Infiltration und Grundwasserströmung in geklüftet-porösen Buntsandsteingrundwasserleitern im Osten des Thüringer Beckens

In the eastern Thuringian Basin, the low precipitation rate of 585?mm/y limits the groundwater resources in the sandstone aquifer system. The aim of this study was to develop a groundwater flow model for the region in order to forecast the impacts of different climate scenarios on the groundwater balance. Since recharge is of high relevance for the numerical model, a time series of groundwater levels were investigated to obtain the recharge input function. In the sandstone aquifer it could be shown that groundwater flow is characterised by flow in the fracture network as well as in the matrix. The largest fraction of recharge reaches the water table very quickly via the fracture network. However, both the thickness of the unsaturated zone and the low hydraulic conductivity of the sandstone matrix control the time lag of groundwater recharge. The time lag of the slow component to reach the water table is in the order of several years.     

上海某枢纽基坑工程浅层承压水回灌试验分析

随着上海城市建设进程的不断推进,深大基坑大量涌现,同时因城市立体空间设施的密集化,使得基坑周边环境趋于复杂,在此背景下因浅层承压水降水而引起的工程性地面沉降事故不断发生,给社会带来了巨大的经济损失。地下水人工回灌是控制因降水引起的工程性地面沉降的方法之一,目前地下水人工回灌系统主要应用于深层承压水的回灌。本文通过上海某地第一承压含水层的回灌试验,研究分析了浅层承压含水层回灌井的结构、回灌过程中地下水的流态变化规律、水土应力变化及对控制地面沉降作用的效率,证明了浅层承压水回灌在基坑环境保护中的可行性。试验研究对基坑建设中的地下水浅层承压水回灌系统的设计和施工有重要的指导意义。     

多孔介质中沉积颗粒脱离特性试验研究

开展沉积颗粒在多孔介质中脱离过程试验对研究地下水源热泵回灌堵塞过程有重要意义。利用自主研发的砂层沉积–脱离模拟试验系统,研究增加渗流速度和改变渗流方向对多孔介质中已沉积颗粒脱离特性的影响。结果表明:在改变渗流速度大小条件下,渗流速度越大,已沉积的颗粒越容易发生脱离,到达悬浮颗粒相对浓度第二次峰值所需的时间越短,而达到二次峰值时所注入的水量接近;与改变渗流速度大小相比,用改变渗流方向的方式进行沉积颗粒脱离效果更为明显,到达二次峰值所需时间更短、水量更少,但随着时间增加,多孔介质中又会出现类似渗流方向改变前的堵塞现象;渗流条件变化后的初始阶段是已沉积颗粒脱离的主要时期。研究结果为水源热泵回灌过程中悬浮颗粒在地层中的沉积-脱离特性进一步研究奠定了基础。     

Extracellular enzyme activities during slow sand filtration in a water recharge plant

Activities of the extracellular enzymes beta-glucosidase and phosphatase and bacterial densities were investigated during the filtration process at several sites in a groundwater recharge plant at the Ruhr river (Hengsen recharge plant in Schwerte. Germany). Low numbers of microorganisms and low levels of activity in this type of habitat, compared to most surface waters, caused methodological problems when determining microbial activity. In this study, fluorigenic model substrates, which enable hydrolytic rates as low as 1 nmol (L x h)(-1) to be measured, were used to determine extracellular enzyme activities. Highest activities were determined in surface water (107 nmol (L x h)(-1) for beta-glucosidase and 252 nmol (L x h)(-1) for phosphatase). which decreased during the filtration process in the gravel prefilter and the main sand filter until the end of subsurface flow (1.6 nmol (L x h)(-1) and 6.8 nmol (L x h)(-1), respectively). Similarly, bacterial numbers decreased from 3.4 x 10(6) to 0.29 x 10(6) cells mL(-1). These data showed that microbial activity within the prefilter and the shallow layers of the sand filter had the greatest impact on water quality. In addition to its involvement in the continuous purification of surface water, the microbial community in the sand filter probably acts as a biological buffer against ephemeral increases in the loads of organic matter and nutrients in the recharge plant.     

新型复合滤料对饮用水中溴酸盐的降解效果研究

将毫米级Fe-Si颗粒与Mg-Al颗粒混合制成新型复合(Fe-Si)/(Mg-Al)滤料,用于降解饮用水臭氧消毒副产物--溴酸盐.研究发现:在静态试验中,(Fe-Si)/(Mg-Al)复合滤料可以有效地降解溴酸盐,不同体积比的复合滤料降解溴酸盐的反应在动力学上均表现为准一级反应;流动状态下,溴酸盐降解速率受水流速度、滤料厚度、溴酸盐初始浓度的影响.试验结果表明,溴酸盐含量为50～100μg/L的原水以10 m/h左右的流速一次性流经VFe-Si:VMg-Al=1:1、厚度为30 cm左右的滤料(接触时间<2 min)后,溴酸盐降解率可达50%以上,且处理出水的色度及金属离子浓度等指标均符合国家饮用水标准.     

地下水源热泵回灌技术研究

从地下水渗流理论出发,以承压水作为地下水源热泵的抽灌目标层,建立了承压水的异井回灌和同井回灌的数学模型,分析了目前地下水源热泵回灌率低的原因和机理,提出了水文地质条件、井距、井壁孔隙率、滤料规格、洗井与成井工艺及回灌管道等方面的回灌条件.