可拆换过滤器减压井的应用研究

减压井作为一种渗流控制措施,在长江堤防中常用于降低承压含水层的水压力。然而,由于它在长江复杂的水文地质条件下间歇运行的特点,因此淤堵问题是一个普遍现象。对工程师来说,如何解决淤堵或延长减压井的使用寿命,是一个重要话题。根据以前对淤堵机理研究的经验,提出了一种新型可拆换过滤器减压井,其滤体在受到淤堵后可以进行更换,通过一系列的室内试验和现场试验对其进行了验证。结果表明,主要是粉细砂、粘粒、化学矿物质及细菌等沉积于多孔泡沫塑料滤体内,通过对滤体进行更换或清洗,延长了减压井的使用寿命。     

水利部科技成果重点推广计划项目《堤防工程减压井防淤堵措施》顺利通过验收

2009年9月29日,水利部国际合作与科技司在武汉组织召开了水利部科技成果重点推广计划项目《堤防工程减压井防淤堵措施》验收会。该项目由长江科学院/水利部岩土力学与工程重点实验室和水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心完成。推广的核心内容是减压井防淤堵措施成套技术,包括长江科学院发明的过滤器可拆换式减压井。该项成果于2006年鉴定为国际领先水平,受到水利工程界的关注和好评,水利部批准于2007年起动推广计划。     

安庆市长江干堤减压井灌淤成因及处理措施探讨

通过现场查勘、测试、以及室内试验,对安庆市长江干堤减压井灌淤的成因进行了分析,对恢复减压井减压效能的措施进行了研究。研究结果表明,安庆长江堤段减压井的灌淤以化学淤堵为主;恢复减压效能的措施,以先用化学分散剂将淤堵物分散,然后用活塞式洗井法清除淤堵物最为有效。     

长江干堤减压井淤堵的成因分析及防治措施的探讨

为了探讨防治减压井淤堵的措施，曾进行过室内现场的试验研究，本文首先论述了长江干堤减压井淤堵的生成原因，进而提出为防止减压井淤堵；（１）应制订正确的减压井运行制度；（２）应选择适应长江干堤这一特定条件的材料，尺寸等；（３）可采用电化学方法控制淤堵的发生，发展，为处理已淤堵的减压井，可采用化学一力学相结构的方法，即用化学分散剂将淤堵物分散，用力滨活塞式洗孔法进行清除。     

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.     

北江大堤减压井效果分析及改进方法研究

 减压井是堤坝防渗工程的主要手段之一,其机械淤堵和化学淤堵是关系减压井减压效果的重要因素。广东省北江大堤已实施383口减压井,分布于石角、大塘、黄塘、西南等堤段。其中石角堤段建有147口减压井,建设年代由1966至2001年,成孔工艺有回旋钻泥浆护壁和钢套管振动沉管法,反滤方式有开孔缠丝和开槽法,汛期减压井出水量各不相同,减压效果也存在较大差异。根据汛期减压井实测流量和测压管数据、现场抽水试验和现场试验井的研究、数值模拟分析,得出北江大堤减压井以机械淤堵为主的结论。汛期70%减压井出水满足设计要求的莲藕塘段,减压效果明显;而只有20%减压井满足要求的横基段,减压效果差,存在安全隐患;应根据地层特性研究并选择合适的成井工艺,保证减压井的成活率,确保大堤安全。     

堤防管涌险情研究进展

目前,管涌险情的研究主要集中于管涌险情演化机理、物理模型试验与数值模拟方法、汛期与非汛期应急抢险技术等方面。管涌险情发生受临界水力条件与地层岩性结构等因素控制,但尚未系统考虑力学、河流动力学以及管涌发展过程中的连续与非连续扩展,且研究模型存在尺度效应。汛期管涌抢险仍以传统方法、人海战术为主,抢险效率明显不高;非汛期管涌险情控制主要以减压井和防渗墙等措施为主。可拆换式减压井成功解决了传统减压井淤堵问题,显著提升了运行效率;垂直防渗墙的防渗控制效果显著,但工程造价高,且缺乏全生命周期监测与评估,对运行效果难以掌握。从水土耦合角度开展管涌险情致溃机理研究,研发便携式、装备式抢险材料与设备是当前堤防管涌险情急需研究解决的科学难题与方向。     

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...     

减压井化学淤堵试验研究

针对长江堤防典型的地层砂样,采用砂砾石和聚氨酯作为反滤料,利用葡萄糖溶液模拟地层中的还原条件,开展了反滤试验;并结合对实际减压井运行的观察,分析研究了化学淤堵的机理。地层中的含铁矿物处于还原条件,在减压井自流排水时,被溶解的铁离子向井内运移,在井口或水面附近形成高价铁化合物,吸附于井壁,或悬浮于水中。在减压井停止排水时,氧化作用进一步加剧, 高价铁化合物向井结构内运移和吸附沉淀,逐渐造成减压井的淤堵。这种铁离子来源于地层,氧化于水面,又吸附沉淀于井结构的过程,说明了化学淤堵具有溯源特性。     

北江大堤石角堤段减压井试验分析

简要介绍北江大堤石角堤段减压井的实际情况以及试验检测的内容,分析了本次减压井试验所取得的成果.试验结果分析表明,影响石角堤段减压井减压效果的主要因素是成井工艺和反滤方式而不是化学淤堵.因此,只要在成井工艺和反滤方式上加以改进和提高,在北江大堤石角堤段采用减压井进行减压防渗保护堤防是可行的.     

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。     

Filter media for stormwater treatment and recycling: the influence of hydraulic properties of flow on pollutant removal.

Improved urban water management in Australia is of national importance. Water resources are stretched and urban runoff is a recognized leading cause of degradation of urban waterways. Stormwater recycling is an option that can contribute to easing these problems. Biofilters are effective structural stormwater pollution control measures with the potential for integration into stormwater treatment and recycling systems. However, premature clogging of biofilters is a major problem, with resulting decreased infiltration capacity (and hence the volume of stormwater the system can detain) and increased detention time. This paper presents preliminary findings with respect to the effect of clogging on pollutant removal efficiency in conventional stormwater filter media. A one-dimensional laboratory rig was used to investigate the impact of clogging on pollutant removal efficiency in a conventional biofiltration filter media (gravel over sand). Both the individual gravel layer and the overall multi-filter were highly efficient at removing suspended solids and particulate-associated pollutants. This removal efficiency was consistent, even as the filters became clogged. Removal of dissolved nutrients was more variable, with little reduction in concentrations overall. Although preliminary, these results challenge the concept that increased detention time improves the treatment performance of stormwater filtration systems.     

Filter clogging in coarse pore filtration activated sludge process under high MLSS concentration.

Coarse pore filtration activated sludge process is a type of hybrid process in which the secondary settling tank of the conventional activated sludge process is replaced by non- woven and coarse pore filter modules. The filter has pores, which are irregular in shape, and much bigger than micro-filtration membrane pores in size. The objective of the study is to find out the effect of the microbial community structure on filter clogging in the coarse pore filtration activated sludge process under high MLSS concentration in aerobic and anoxic/aerobic (A/A) conditions. Filter clogging started from day 65 and 70 in the A/A and aerobic process, respectively, but it was more severe in the A/A process compared to that in the aerobic process. EPS contents of sludge did not change significantly during the operation in both processes, and did not have a crucial effect on the observed filter clogging. There was no strong evidence for direct effect of the type and number of metazoa on filter clogging. The main difference between aerobic sludge and A/A sludge during the filter clogging period was the relative abundance of filamentous bacteria. According to the obtained results, it can be concluded that a higher presence of filamentous bacteria could reduce the severity of filter clogging in a coarse pore filtration activated sludge process.     

利用已建堤防减压井解决长江沿岸农村饮水问题初探

通过对荆南长江干堤李家花园堤段减压井基础砂矿化和井水水质进行分析,得出李家花园堤段减压井井水中含有较高的铁及铁化合物是导致减压井化学淤堵的主要原因。国际国内生活饮用水水质标准规定饮用水中铁含量不能超过0.3mg/L,降低减压井井水中铁含量是利用已建堤防减压井解决沿岸农村饮用水问题和减少减压井化学淤堵保障堤防安全的关键。针对减压井井水中铁含量过高的问题,在前人研究成果的基础上,提出了利用物理法、生物法等方法对李家花园堤段减压井井水进行净化处理。此研究对解决沿堤农村饮用水问题及保障堤防安全具有重要意义。     

江心洲地下水浸没预测与控制研究

针对新干航电枢纽工程引起的库区江心洲浸没问题,通过建立江心洲浸没评价的地下水三维非稳定流有限元渗流模型,在多年平均水文条件下,按堤外抬田防渗和堤内多种浸没控制措施(防渗墙与减压井联合布设工况方案)进行浸没评价和控制预测。结果表明:①在无防渗措施工况下,江心洲迅速发生顶托型浸没,而防渗墙可延缓江心洲堤内浸没发生的时间,同时在堤外抬田,可有效控制浸没程度;②对比预测不同的减压井(井径及其与防渗墙的垂直距离)布设方案的运行效果,结果显示在大井径且井列线位于居民建筑物临界处时,能够有效控制江心洲堤内的浸没范围;③防渗墙与减压井联合布设时,在达到浸没控制要求的条件下,防渗墙可大大减小减压井排水量。不同工况的对比研究可为新干航电枢纽工程库区江心洲浸没控制及方案设计提供科学依据。     

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。     

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。