粗粒土淤堵模式判别及最优淤堵粒径区间确定

以高原水库坝基松散介质为研究对象，对粒径区间为8~16 mm、4~8 mm、2~4 mm、1~2 mm及0.5~1 mm的5种样品进行了室内淤堵模拟试验。依据试验结果，提出表层堆积淤堵、内部堵塞以及不淤堵等3种模式，其中内部堵塞又分为内部部分孔隙堵塞和表面-内部双重淤堵两种类型，且以表层-内部双重淤堵模式下产生的淤堵效果最佳；得出两种粗粒土淤堵模式的判别方法；提出了“特征孔径”的概念，并结合有效孔隙直径判别法，得出5组不同粒径区间材料的特征孔径，将产生表层-内部双重淤堵模式下的粒径区间作为最优淤堵粒径区间，与室内试验中淤堵效果最佳的添加颗粒粒径区间对比，结果较吻合，说明有效孔隙直径判别法可直接确定产生最佳淤堵效果的颗粒粒径，为选取不同粒径区间下的淤堵颗粒提供了依据。     

松散堆积物坝基渗透淤堵试验及颗粒流模拟

对西藏山南地区水库坝基材料进行渗透淤堵室内试验及颗粒流数值模拟,从宏观到细观的角度研究了坝基松散介质渗透淤堵的过程。室内试验采用自制的渗透淤堵装置,分别对不添加淤堵材料及添加粒径为0.075～0.5mm、0.5～1mm淤堵材料的试样进行渗透淤堵试验,并监测试样的流速及渗透系数。试验结果表明：（1）添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样流速降低速率较快,达到稳定后的流速值较低;（2）两种淤堵材料均可达到淤堵效果,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样渗透系数降低较快,淤堵颗粒流失量较小。数值模拟记录了淤堵过程中流速、渗透系数及孔隙率的变化情况,并监测了淤堵颗粒中单个颗粒运动速度及位置的动态变化过程。计算结果显示：（1）随着时步增加,模型试样的孔隙率逐渐降低,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样的流速降低相对较快且淤堵颗粒流失量较少;（2）对于无淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步迅速收敛,而对于添加了两种淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步呈递减趋势,并最终趋于稳定,透水性能降低,产生淤堵效应;（3）在渗透淤堵过程中淤堵颗粒的运动具有随机性。数值模拟结果与室内模拟试验所得的结果基本一致。     

松散堆积物坝基渗透淤堵试验及颗粒流模拟

对西藏山南地区水库坝基材料进行渗透淤堵室内试验及颗粒流数值模拟，从宏观到细观的角度研究了坝基松散介质渗透淤堵的过程。室内试验采用自制的渗透淤堵装置，分别对不添加淤堵材料及添加粒径为0.075～0.5 mm、0.5～1 mm淤堵材料的试样进行渗透淤堵试验，并监测试样的流速及渗透系数。试验结果表明：(1)添加粒径为0.5～1 mm淤堵材料的试样流速降低速率较快，达到稳定后的流速值较低；(2)两种淤堵材料均可达到淤堵效果，添加粒径为0.5～1 mm淤堵材料的试样渗透系数降低较快，淤堵颗粒流失量较小。数值模拟记录了淤堵过程中流速、渗透系数及孔隙率的变化情况，并监测了淤堵颗粒中单个颗粒运动速度及位置的动态变化过程。计算结果显示：(1)随着时步增加，模型试样的孔隙率逐渐降低，添加粒径为0.5～1 mm淤堵材料的试样的流速降低相对较快且淤堵颗粒流失量较少；(2)对于无淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步迅速收敛，而对于添加了两种淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步呈递减趋势，并最终趋于稳定，透水性能降低，产生淤堵效应；(3)在渗透淤堵过程中淤堵颗粒的运动具有随机性。数值模拟结果与室内模拟试验所得的结果基本一致。     

泡沫塑料滤层的雨洪入渗物理淤堵模拟试验研究

泡沫塑料是一种新型滤层材料,在海绵城市入渗系统中具有较好的应用前景,迄今仍存在不同雨洪悬浮物特征下滤层规格的选取以及淤堵之后如何维护等疑难问题。针对雨洪悬浮物淤堵问题,通过在典型场地取样调查分析,得出研究区域雨洪悬浮物粒径级配及浓度范围,采用室内试验来模拟泡沫塑料滤层的物理淤堵过程。将雨洪颗粒划分为5个粒组,分别制备悬浮物溶液,系统开展了滤层入渗模拟试验,建议了滤层选型原则。即对于粒径[0.1,0.25) mm以及<0.1 mm的细颗粒,与其相对应的具有最佳截留效果的滤层规格分别为80 ppi和100 ppi。采用组合级配悬浮物颗粒制备不同浓度的悬浮物溶液,针对两种规格的滤层,开展了入渗模拟试验,获得了泡沫塑料滤层渗透系数下降速度随悬浮液浓度的变化规律。即相同滤层孔径下,雨洪悬浮物浓度越高,滤层淤堵速度越快;相同悬浮物浓度下,滤层孔径越小,淤堵速率越快。滤出液浊度的分析结果也证明了渗透系数的变化规律。     

荷兰淤堵水井的修复

近十年来,KIWA公司与各水厂密切合作,共同进行了使淤堵的生产井修复的大量研究工作。研究中,已能够明确区别各种井的淤堵类型。其中一种淤堵是由于含水层地下水垂直方向的化学不均匀性,含有各种不相溶化学成份的地下水相混合引起的;另一种淤堵是由于钻孔附近地下水流速的增大,导致各种生物和化学反应速度的加快而引起的。修复方法的合理选择,修复效果以及费用都与淤堵的类型有关。     

减压井超声波解堵试验初步研究

借鉴在石油工业中得到有效应用的超声波技术,自主研制了适用于砂土地基堤防减压井的超声波解堵系统。在室内大型渗透仪中模拟了减压井倒灌淤堵过程,采用自制超声波设备进行了解堵试验,并通过常水头渗透试验分析了超声波技术作用效果,研究了试验砂样装样密度和驱动水力比降对超声波解堵效果的影响。试验结果表明:倒灌悬浊液使得试样含水层发生了堵塞,井管排水能力减弱,承压水头增加;经超声波解堵后,减压井及其周边含水层综合渗透性得到提升,出水口流量增加,减压能力增强,超声波解堵效果明显,可使淤堵减压井恢复60%以上。减小装样密度使得砂样孔隙率增加,可提高淤堵前排水减压能力,但发生倒灌淤堵程度增加。装样密度对超声波解堵程度影响不显著,但在较小的装样密度下,超声波能在较短的时间内达到同等解堵效果。提高超声波解堵过程中驱动水力比降,更易于带动剥离的淤堵细颗粒从含水层孔隙中析出,能增加超声波解堵效果。     

减压井淤堵机理及井效恢复新技术试验

以长江大堤丁马段减压井更新工程为背景,分析了减压井的机械、化学淤堵机理,并提出一种井效恢复的新技术,即活塞式大降深洗井技术,最后通过室内外试验及在丁马段的应用成果论证了这种洗井新工艺的效果.     

化学淤堵作用下尾矿砂孔隙分布及渗透特性试验研究

对石板沟尾矿库调研采样,分析尾矿砂表面化学元素并确定钙离子为造成该库化学淤堵的主要元素。添加氯化钙溶液改变尾矿砂中的钙离子含量,采用渗流试验装置及核磁系统观测不同溶液浓度和水力梯度作用下尾矿砂孔隙分布、孔隙率和渗透系数的时序变化规律,分析其影响因素。结果表明:核磁共振系统能准确地获得尾矿砂在不同条件下的孔隙率和孔隙分布;溶液浓度越大、作用时间越长淤堵作用越明显,并且孔隙尺寸、孔隙率和渗透系数值越小;高水力梯度引起的渗透破坏将减缓淤堵过程;不同浓度作用下渗透系数与作用时间呈明显的负指数关系,建立的渗透系数预测经验模型能为尾矿库的渗控分析和安全运行提供参考。     

黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速试验

为了研究黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速的计算方法,在室内用U-PVC管道,以黄河泥沙为沙样,进行了90、110、125 mm三种管径、两种泥沙颗粒级配条件下,不同含沙量浑水管道输水临界不淤流速试验。结果表明:试验条件下,在含沙量、管径相同时,浑水中泥沙粒径越大,临界不淤流速越大;在管径、泥沙粒径相同时,含沙量越大,临界不淤流速越大;在泥沙粒径、含沙量相同时,管径越大,临界不淤流速越小。依据试验成果,利用回归分析方法建立了黄河下游引黄灌区管道输水临界不淤流速计算公式。     

海绵城市入渗设施淤堵研究进展及长期性能改进方案探讨

针对海绵城市渗井、渗透管和渗透塘等典型入渗设施,阐述了淤堵机理和性能改进研究的意义。将淤堵影响因素分为淤堵物源性质、水动力条件和滤层特性3个方面,分别围绕这3个方面概述了淤堵研究进展。将我国海绵城市入渗设施淤堵问题研究的不足和需要加强研究的方面归纳为:淤堵物源特征仍然不够明确,水流条件研究不够全面,间歇运行的影响研究不够,实际组合滤层结构缺乏研究,时间效应研究不够,主要作用机制认识存在分歧,结构形式和运行维护方案研究不够,缺乏原型试验和实际工程研究。针对我国海绵城市建设,提出急需针对典型城市区域监测实际雨洪,尤其是久未下雨后暴雨中的第1波雨洪,研究入渗设施的淤堵物源性质。基于类似问题的研究工作,分析了入渗设施滤层性能改进的途径,认为可更换滤层方案可以突破入渗设施淤堵问题,促进入渗设施的更广泛运用,从而保障海绵城市建设的长期效果。     

注水井回灌过程中堵塞问题实验研究

采用砂柱在实验室内模拟井灌过程中注水井周围砂层的堵塞过程。通过测定渗透系数的变化来分析堵塞的程度，同时，通过测定水样悬浮物浓度、细菌数目、溶解氧、TOC等水质参数的变化来分析井灌过程中可能发生的物理、生物堵塞。试验分别采用平均粒径为0.59 mm和0.34 mm的两种砂样。试验结果分析表明：悬浮物颗粒填充砂粒介质空隙引起的机械堵塞和微生物积聚、繁殖堵塞介质空隙引起的生物堵塞是砂柱堵塞的主要原因；砂柱上部对悬浮物和微生物的过滤、吸附作用强，堵塞也更严重；介质粒径差异对堵塞过程和堵塞程度的影响明显，平均粒径较小的砂柱更容易发生堵塞，而平均粒径为0.59 mm的砂柱渗透系数减小持续时间长，渗透系数减小的幅度大。     

滴灌系统灌水器堵塞机理与控制方法研究进展

滴灌系统灌水器堵塞问题直接影响灌水均匀度、系统运行效益和使用寿命,是滴灌领域的国际难题之一,而地下滴灌系统中负压吸泥作用与根系入侵效应使得灌水器堵塞机理更为复杂。尤其是水资源短缺与水污染并重的现状迫使滴灌水源多元化、滴灌系统由单一灌溉功能逐步向灌溉施肥等多功能转变以及滴灌技术在高附加值的多年生作物上的应用等因素,对灌水器抗堵塞能力提出了更高的要求。本文通过回顾滴灌系统灌水器堵塞问题研究历程,系统总结了灌水器堵塞类型、测试与评价方法以及发生特征与预报方法,通过建立堵塞物质提取与精细测试方法,分别从堵塞物质形成与生长过程、水源中多物质运移过程两个角度,揭示了灌水器堵塞耦合诱发机制与持续增长机理,通过综合控制堵塞物质来源(前控)、提升自身抗堵塞能力(中排)和有效清除堵塞物质(后清)等多角度建立了灌水器堵塞控制方法,最终提出该领域急需进一步研究的问题和方向。本文旨在为解决滴灌系统灌水器堵塞问题及推动滴灌技术规模化应用与推广提供理论支撑。     

注水井回灌过程中堵塞问题的试验研究

采用砂柱在试验室内模拟井灌过程中注水井周围砂层的堵塞过程。通过测定渗透系数的变化来分析堵塞的程度,同时,通过测定水样悬浮物浓度(SS)、细菌数目、溶解氧(DO)、TOC等水质参数的变化来分析井灌过程中可能发生的物理、生物堵塞。试验分别采用平均粒径为0.59mm和0.34mm的两种砂样。试验结果分析表明：悬浮物颗粒填充砂粒介质空隙引起的机械堵塞和微生物积聚、繁殖堵塞介质空隙引起的生物堵塞是砂柱堵塞的主要原因;砂柱上部对悬浮物和微生物的过滤、吸附作用强,堵塞也更严重;介质粒径差异对堵塞过程和堵塞程度的影响明显,平均粒径较小的砂柱更容易发生堵塞,而平均粒径为059mm的砂柱渗透系数减小的持续时间长,渗透系数减小的幅度大。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验研究

以两河口水电站3#导流洞改建为复合式大坡降水平旋流内消能泄洪洞为例,对大坡降水平旋流洞末端和导流洞之间的衔接方式进行了试验研究。提出了阻塞渐扩和阻塞突扩两种不同的衔接方式,并对两种旋流扩散体型局部流态及壁面压强、断面掺气浓度、旋流扩散轨迹等水力特性进行了量测与分析,得到各体型旋流扩散段流态及各项水力特性随上游水位变化的基本规律。     

设施农业微灌过滤器的选型与应用研究

针对在微灌系统中灌水器极易被灌溉水中的杂质堵塞的现状，提出在微灌系统中必须配置适宜的过滤设备。从而，通过对微灌用过滤器过滤性能的分析，得出了各种过滤器的适用条件，旨在为设施农业的高效节水、节能、省工提供重要的技术支撑。     

地下水人工回灌颗粒沉积研究进展

颗粒堵塞是影响地下水人工回灌效率的主要因素,揭示地下水人工回灌过程中引起颗粒堵塞发生发展的颗粒沉积机理规律,为减少回灌堵塞、提高回灌效率的研究提供技术支撑。对已有关于回灌颗粒堵塞现象和颗粒沉积理论机制的研究进行了综述。结果表明：现阶段相关研究不能定量地观测颗粒堵塞的微观物理过程,颗粒堵塞机理与颗粒堵塞现象间的内在联系不完全清楚,跨尺度耦合研究不充分。     

土工织物梯度比试验研究的新进展

 用梯度比试验来判别土工织物的淤堵性能时，由于试验对土工织物的实际工作条件作了很大简化，并且其试验结果（梯度比值GR）对土体和土工织物在水流作用下的变化不太敏感，因而判断结果并不理想。为了使梯度比试验在判别土工织物淤堵时更加有效, 研究人员对梯度比公式进行了修正，并在试验中加入了织物的受拉、反滤系统的受压、往复水流、动荷载、砂砾层对渗流的阻碍这些外在因素，同时阐述了这些因素作用下土工织物的防淤堵机理。