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渗滤取水过程中水质变化特征及原因研究

渗滤取水过程中水质变化特征及原因研究

作者：任陶军成都理工大学

学位级别：硕士

本文以重庆白沙江津和南溪口两处渗滤取水工程为例，通过对渗滤工程滤床特性和水质的长期监测数据的研究，分析天然河床渗滤水水质变化的原因及其影响因素，以及渗滤水水质的可靠度。论文运用水文地球化学方法、概率分析方法、数值分析... 详细信息

本文以重庆白沙江津和南溪口两处渗滤取水工程为例，通过对渗滤工程滤床特性和水质的长期监测数据的研究，分析天然河床渗滤水水质变化的原因及其影响因素，以及渗滤水水质的可靠度。论文运用水文地球化学方法、概率分析方法、数值分析方法以及渗滤取水的室内模拟试验，系统分析了渗滤水质中浑浊度、细菌总数、耗氧量、总硬度等指标的变化机理，以及河床渗滤取水在地层中直接除铁的可行性。通过各种方法的综合分析，得出如下主要成果和认识：（1）工程区渗滤水中细菌总数总的趋势是下降的，并且在初期下降趋势明显，在每年的7-8月份的洪水期出现突然增大现象。白沙渝津渗透水的浊度对应每年的丰水期有规律的小幅上升，整体稳定在5度左右，南溪口水厂渗滤水浊度为0，浊度变化稳定。（2）白沙渗滤水的Fe、Mn指标含量均在春、夏两季有明显升高现象，回归统计分析Fe、Mn含量变化表现为正相关性，相关性系数等于0.655507。（3）白沙渗滤水和南溪口渗滤中水总硬度和氯化物指标呈正相关关系。相关性系数分别为：0.789818、0.949597，两工程区耗氧量、F、Pb、Hg、Zn、溶解性固体、硝酸盐和硫酸盐等均为跳跃式的变化，变化特征没有明显的规律。（4）利用可靠性理论，分析天然河床渗滤水水质的可靠度。本次分析渗滤水质指标中可靠度最小为0.6491，最大为1，整体可靠程度均较高。说明天然河床渗滤取水技术可行，是一种可直接净化高浊度、微污染的江河水的创新性技术。（5）渗滤取水工程中，向地层中充氧进行曝气除铁，曝气强度在11.0L／min较合适：曝气装置可以采用开启3h停止20min的间歇曝气方式;曝气密度控制在1.5m的面积上分布4个曝气孔较为经济。

关键词：渗滤取水水质特征地层除铁相关性可靠度

渗滤取水现场试验的渗流场特征及数值模拟研究

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渗滤取水现场试验的渗流场特征及数值模拟研究

作者：叶守杰西南交通大学

学位级别：硕士

集取河床渗透水的渗滤取水技术是最近几年才发展起来的一项傍河取水新技术。本论文针对渗滤取水工程中水量计算不准确这一问题，进行了如下的探讨和研究： (1) 结合某渗滤取水工程现场模拟试验，并以多孔介质地下水渗流的基本原理为指... 详细信息

集取河床渗透水的渗滤取水技术是最近几年才发展起来的一项傍河取水新技术。本论文针对渗滤取水工程中水量计算不准确这一问题，进行了如下的探讨和研究： (1) 结合某渗滤取水工程现场模拟试验，并以多孔介质地下水渗流的基本原理为指导，对试验的渗流场特征进行分析。 (2) 根据试验的渗流场特征，建立试验的水文地质数学模型，应用Modfolw进行数值模拟。 (3) 对渗滤取水的取水量影响因素分析。首先探讨了滤床地下水的水动力特征对取水量的影响。第二，应用试验建立的渗滤取水水文地质数学模型，对渗滤取水的取水量影响因素进行数值模拟分析。研究表明： (1) 渗滤取水的渗流场具有典型的饱和三维稳定流特征;渗滤取水滤床中地下水与河流的水力联系比较紧密，滤床中的地下水处于承压状态。 (2) 根据试验所建立的饱和三维稳定流数学模型是适用的。 (3) 滤床堵塞和泥膜增厚可能产生滤床中水动力特征的改变，会产生非饱和流导致出水量的衰减。 (4) 滤床的渗透性能越好，河床水力传导系数越高，河水水位越高，取水面积越大，取水管之间的间距越大，则最大取水量越大;水位降深与取水量成正比关系。

关键词：渗滤取水渗流场数学模型数值模拟取水量

渗滤取水应用于水源热泵开发的模拟分析及适用性评价 ——以白石水库工程为例

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渗滤取水应用于水源热泵开发的模拟分析及适用性评价 ——以白石...

作者：王维成都理工大学

学位级别：硕士

本文依托科研项目“辽宁省北票市(白石水库)渗滤取水关键技术问题专题研究”,开展工程区水文地质研究,构建水文地质概念模型,通过野外试验测试确定含水层水文地质参数,并利用FEFLOW(三维数值模拟软件)建立北票白石水库渗滤取水工程渗流... 详细信息

本文依托科研项目“辽宁省北票市(白石水库)渗滤取水关键技术问题专题研究”,开展工程区水文地质研究,构建水文地质概念模型,通过野外试验测试确定含水层水文地质参数,并利用FEFLOW(三维数值模拟软件)建立北票白石水库渗滤取水工程渗流场及温度场模型,进行工程取水时工程区渗流场及温度场的分布状态及变化特点的模拟分析。在此基础上以北票白石水库渗滤取水工程为例建立将渗滤取水工程应用于地下水源热泵开发适用性评价体系,并对北票白石水库渗滤取水工程现状工程取水量可利用浅层地热能资源进行评价,分析基于渗滤取水工程的地下水源热泵与传统水源热泵的特征对比,为未来将渗滤取水技术应用于地下水源热泵开发提供理论依据,既填补了渗滤取水技术渗流换热方向的理论空白,又具有工程开发的经济实用价值。论文主要研究成果如下:(1)根据工程区区域地质环境、水文地质特征研究,建立北票白石水库渗滤取水工程含水层的水文地质结构,其中河床淤泥层为河水进入含水层的相对隔水层,中粗砂层及砂卵砾石层为工程取水的主要目的含水层,侏罗系北票组弱风化、未风化基岩为相对隔水层。(2)依据工程区含水层水文地质结构特征分析,建立了工程区三维水文地质概念模型,并进行了渗滤取水工程未运行前天然状态下含水层渗流场及温度场模拟分析。(3)工程取水时地下水渗流三维数值模拟结果显示:工程取水时会以集水井及取水硐室为中心形成水位降落漏斗,同时在取水量保持不变时,含水层水位变化与白石水库水位变化呈现正相关关系。(4)考虑地下廊道对周围含水层温度场影响模拟分析结果显示:廊道地下水温的变化对周围含水层温度场的影响局限在一定的范围内,不会对含水层温度场分布的整体形态产生较大的影响。当改变含水层热弥散度时会影响廊道地下水温度对周围含水层温度场的影响范围。(5)考虑工程取水时河水补给地下水对含水层温度场的影响模拟分析显示:当河水温度改变时,受河水温度影响含水层首先是在抽水作用下形成水位降落漏斗的区域,随着时间的推移,影响范围逐渐扩散到整个模型区域,河水温度对含水层温度场的影响,从受影响强烈的水位降落漏斗区域扩散到周围区域需要30～60天的时间。(6)利用层次分析法建立北票白石水库渗滤取水工程应用于地下水源热泵系统开发适用性评价体系,通过考虑地下水赋存条件、地下水动力场及热泵机组运行条件综合评价显示,北票渗滤取水工程对应用于地下水源热泵系统开发具有较高的适用性,适用性综合评价得分为7.033。(7)在工程现状开采量的基础上,将北票渗滤取水工程应用于地下水源热泵系统开发可利用浅层地热能资源量为1006×108kJ/a,可替代常规能源5715.38t/a标准煤。将之与传统水源热泵对比发现,基于渗滤取水技术的地下水源热泵具有单井换热功率高、取水水温品质好、取水水质优、取水对周围环境影响小、取水可二次利用等特点。

关键词：渗滤取水渗流场温度场 FEFLOW 适用性评价

辽宁省北票市白石水库渗滤取水工程适宜性研究

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辽宁省北票市白石水库渗滤取水工程适宜性研究

作者：黄爽兵成都理工大学

学位级别：硕士

本文以辽宁省北票市白石水库渗滤取水工程适宜性为研究对象，在分析研究区环境条件的基础上，对工程区滤床特性及水质适宜性进行了科学评价。工程取水滤床的砂砾石层分布广泛，厚度大，对取水有利;分布于蓄水区的淤泥对滤床渗透性能有... 详细信息

本文以辽宁省北票市白石水库渗滤取水工程适宜性为研究对象，在分析研究区环境条件的基础上，对工程区滤床特性及水质适宜性进行了科学评价。工程取水滤床的砂砾石层分布广泛，厚度大，对取水有利;分布于蓄水区的淤泥对滤床渗透性能有较大影响，但是可以采取清淤办法得到改善;淤泥矿物成分具有较强的物理吸附和化学生物作用，在水质净化过程中能起到重要作用。清淤试验研究结果表明，通过清除滤床表层淤泥可以使滤床的渗透性得到很好的恢复，清淤的办法需在取水工程停止运行的前提下进行;滤床的暴露和浸没交替，对滤床渗透性有不利影响，要尽量避免滤床多次暴露。依据水质资料分析了水源水质安全保障。渗滤取水的水源水质总体较好，超标的浊度、氨氮等指标可以通过渗滤净水过程而达到饮用标准。水库水环境偏富营养化，主要原因是上游河流污染，水库本身对水质具有一定调节作用，对水库采用合理调度办法可以增强水库水体的自净作用。对滤床清淤后的取水情况进行了数值模拟，预测了取水水量及铁锰衰减规律。无论运行一个水厂或同时运行两个取水厂，都可以达到计划取水量的要求;潜流水中超标的铁锰也可以在水厂运行一段时间后完全达标。

关键词：渗滤取水适宜性滤床特性水质安全数值模拟

天然河床渗滤取水渗流场数值模拟及水质可靠度分析研究

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天然河床渗滤取水渗流场数值模拟及水质可靠度分析研究

作者：王国栋重庆大学

学位级别：硕士

天然河床渗滤取水是一种利用天然河床底部砂砾石层作为滤床,直接净化高浊度、微污染的江河水的取水净水工艺技术。论文以重庆白沙自来水厂渗滤取水工程为例,通过大量的现场调研、数值模拟计算等来研究天然河床渗滤取水技术。研究的主要... 详细信息

天然河床渗滤取水是一种利用天然河床底部砂砾石层作为滤床,直接净化高浊度、微污染的江河水的取水净水工艺技术。论文以重庆白沙自来水厂渗滤取水工程为例,通过大量的现场调研、数值模拟计算等来研究天然河床渗滤取水技术。研究的主要内容包括:天然河床渗滤取水工艺及原理、渗滤取水环境、天然滤床特性、渗流场数值模拟和渗滤水水质可靠度分析,最后给出了进行天然河床渗滤取水技术研究的建议。通过本文研究,取得的主要成果有:(1)河流漫滩发育的地段,天然河床底部一定厚度的砂砾石层,是由漫长地质作用形成的,具有粒度不均匀且渗透性良好的特性。在自然水力条件适宜的情况下,天然河床表层普遍发育生物泥膜,砂砾石层也可能具有多层结构,是一种良好的滤层。(2)结合白沙渗滤取水工程,通过数值模拟研究渗滤取水条件下的渗流场特征。研究表明,渗滤取水的渗流场具有典型的三维流特征。建立了渗流场水文地质数学模型,并应用ANSYS进行数值模拟。其成果为确定合理的水位降深、进行取水量评价与计算提供了理论依据。(3)利用可靠性理论,选择了合理的可靠度分析法分析白沙渗滤取水工程渗滤水水质的可靠度。

关键词：渗滤取水渗流场数值模拟可靠度

河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用技术研究

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河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用技术研究

作者：马微重庆大学

学位级别：硕士

河床渗滤取水技术是利用河床底部砂卵石层的垂向渗流和滤净功能,将地表江河水转化为河床下潜流水,再通过建造在河床下基岩中的输水平巷和集水竖井将地下水取出地表,集取水、净水一体化的专利技术,同时亦是一种利用天然河床作为滤床的水... 详细信息

河床渗滤取水技术是利用河床底部砂卵石层的垂向渗流和滤净功能,将地表江河水转化为河床下潜流水,再通过建造在河床下基岩中的输水平巷和集水竖井将地下水取出地表,集取水、净水一体化的专利技术,同时亦是一种利用天然河床作为滤床的水处理新工艺技术。水源热泵空调系统是目前国家极力推崇的一种建筑节能技术,已在全国各地推广使用。重庆市地处两江交汇处,可利用的淡水资源丰富,且大量建筑沿两江四岸分布,为应用水源热泵技术提供了很有利的自然条件。但由于长江和嘉陵江水质浊度和含沙量变化幅度大,直接制约着水源热泵技术在重庆地区的推广使用。因此,为了打破水源热泵技术在重庆推广使用的瓶颈,急需开展河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用的技术研究,迄今为止,该技术研究在我国乃至全世界尚属首次。本文在认真研究河床渗滤取水工艺原理、总结河床渗滤取水及水源热泵工程设计和施工的实践经验的基础上,结合重庆市河床渗滤取水与水源热泵系统联合应用在建工程实例,重点对滤床净水机理、水温、水质特点及滤床淤塞防治、联合节能等关键技术进行了试验研究,对渗滤取水与水源热泵系统联合应用的相关参数进行了计算,得出以下主要结论:①渗滤取水出水水温恒定、夏凉冬暖(夏季22-23℃,冬季16-18℃),水温比一般地表水更有利于水源热泵机组的节能使用,有利于采用大温差水源热泵机组;②渗滤取水出水浊度渗滤池试验表明:河床渗滤取水的适宜条件是河床流量充沛,水流流速>0.1m/s,具有足够大的天然滤床,其砂卵石滤层厚度不小于3m,且有一定的垂直入渗滤速;④随着工程的运行,滤床表层泥膜会产生轻微淤塞现象,在水流的水平流速冲刷下,淤塞的表层泥膜不断脱落、破坏和更新,淤塞速度很缓慢。但为了防止淤塞速度加快,定期对滤床表层泥膜进行清淤是很有必要的。⑤河床渗滤取水与水源热泵系统联合使用可以减少机组总用水量,与直接采用地表取水的水源热泵系统相比能够节约30%的电能消耗,节省70%的建设用地,实现最大幅度的资源节约,有着广阔的推广示范价值及发展前景。

关键词：渗滤取水水源热泵联合节能

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天然河床反向渗滤取水水量计算方法研究

天然河床反向渗滤取水水量计算方法研究

作者：舒勤峰成都理工大学

学位级别：硕士

本文通过研究渗滤取水工程中取水量的影响因素，讨论各影响因素在不同解析法计算中的影响程度;以北票市白石水库渗滤取水工程为实例，采用不同解析法对该工程取水量进行计算，并与工程实际水量数据进行对比，分析几种解析法在不同条件... 详细信息

本文通过研究渗滤取水工程中取水量的影响因素，讨论各影响因素在不同解析法计算中的影响程度;以北票市白石水库渗滤取水工程为实例，采用不同解析法对该工程取水量进行计算，并与工程实际水量数据进行对比，分析几种解析法在不同条件下的适用性特征及其可靠性。在此基础上，引入数值法对北票渗滤取水工程的取水过程进行模拟，通过分析渗流场形态，进行水量计算。最后，分别对解析法和数值法的计算结果进行适用性与可靠性分析，提出将解析法和数值法进行有机结合，分别对渗滤取水工程的不同部分进行计算的方法。根据上述研究内容和步骤，得到以下结论：（1）自然条件下进行的天然河床反向渗滤取水过程中，影响水量的主要因素有：河流水位及水动力特征的影响、天然滤床的结构特征与渗透性的影响、辐射取水孔间的相互干扰的影响;（2）在找到相应偏差校正系数的前提下，等效大口井计算方法的计算结果较为准确，且只要河床含水层厚度小于15m，该方法基本适用;（3）渗渠类比公式法的两种系数取值，分别对应含水层厚度较大和较小的两种情况，其准确性与等效大口井方法相近，也需要找到相应偏差校正系数;（4）辐射井公式替换法的水量计算结果准确性较低，但通过辐射孔间互阻系数的查询和计算，确定渗滤取水单硐室辐射取水孔数设计为18～24个;（5）垂向入渗系数法计算结果准确性较低，但垂向入渗系数法可确定某地区河床一定范围内的最大可开采水量，对工程适用性进行初步评估;（6）通过引入数值模拟方法，对北票渗滤取水工程取水量进行模拟计算，采用Visual Modflow软件建立了工程区模型。通过模型空间离散、边界概化、水文地质参数选取、模型方案设计及其基本模型的校验，确定了模型在北票渗滤取水工程区的可靠性;（7）数值模拟方法在渗滤取水工程取水量计算中适用范围较广，计算的结果的可靠性较高，因此，在采用解析法进行渗滤取水水量计算的基础上，结合数值模拟方法进行校验，可以提高取水量的计算结果的准确性和针对性;（8）提出解析法与数值法相结合的天然河床反向渗滤取水水量计算方法。

关键词：渗滤取水解析法数值法水量计算

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海水源热泵渗滤取水热源换热性能研究

海水源热泵渗滤取水热源换热性能研究

作者：王杨燕山大学

学位级别：硕士

北方渤海海域冬季水温较低,甚至出现短期结冰状况,而且海水水质较差,里面含有的海藻等杂质会使机组发生堵塞,增加维护费用。因此不适合直接作为海水源热泵的热汇/源。海岸井取水模式的海水源热泵是海水热能与土壤储能相耦合的热泵系统... 详细信息

北方渤海海域冬季水温较低,甚至出现短期结冰状况,而且海水水质较差,里面含有的海藻等杂质会使机组发生堵塞,增加维护费用。因此不适合直接作为海水源热泵的热汇/源。海岸井取水模式的海水源热泵是海水热能与土壤储能相耦合的热泵系统。海岸井取水系统通过渗滤取水,即利用了海水热能,又利用浅层地热能。经换热后,在冬季使供水温度升高,夏季供水温度降低,提高热泵机组的运行效率,并利用渗滤层的过滤作用,去除一部分杂质,降低维护费用。首先,应用相似性原理来推导模拟多孔介质渗流换热实验的相似条件,拟定工况,利用Fluent软件进行模拟计算,来验证推导得出的相似条件。然后,利用相似性原理在实验室搭建渗滤取水系统实验台,进行抽水和停水实验,观察土层和抽水井出水水温变化规律。接着通过合理的假设,建立渗滤取水系统的渗流换热数学模型,包括控制方程及单值性条件,运用Fluent软件进行求解。将所得结果与实验结果进行对比,验证所建模型的正确性。最后,运用经验证渗滤取水渗流换热数学模型,拟建工程,模拟研究海岸井位置、大小和水位降深对抽水井出水量的影响,并分析海水温度、抽水时间、出水量和井的设计对抽水井出水水温的影响。

关键词：海水源热泵渗滤取水相似性原理实验研究模拟研究

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新疆渗滤取水滤床淤塞防治与防冻措施研究

新疆渗滤取水滤床淤塞防治与防冻措施研究

作者：王环波新疆农业大学

学位级别：硕士

渗滤取水技术越来越多的应用于生活用水和工农业经济发展用水。新疆渗滤取水工程近几年应用的也越来越多。新疆是典型的内陆干旱区，水资源严重缺乏，并且新疆河流属山溪性河流，泥沙含量较大，受季节影响大，常出现枯流或是断流情况，... 详细信息

渗滤取水技术越来越多的应用于生活用水和工农业经济发展用水。新疆渗滤取水工程近几年应用的也越来越多。新疆是典型的内陆干旱区，水资源严重缺乏，并且新疆河流属山溪性河流，泥沙含量较大，受季节影响大，常出现枯流或是断流情况，在北疆地区冬季河流常常出现“透底冻”现象，因此，在新疆建设渗滤取水工程和内地其他地区既有共性又有区别，为了更好的研究总结适合新疆地区渗滤取水工程应用的相关问题，作者通过查阅文献和实地调研对渗滤取水滤床淤塞防治与防冻措施进行了研究与总结。本文通过查阅大量文献，结合新疆南北疆工程实例，阐述了渗滤取水天然滤层与人工反滤层的工艺原理，研究分析了产生淤塞的机理以及冰冻对渗滤取水的影响，结合新疆本地气候与河流特性等地域特征，研究梳理了解决渗滤取水条件下，滤床淤塞、寒区河流“透底冻”等相关问题。得出如下结论：对于滤床淤塞防治措施分为：1、预防措施主要是在：(1)工程选址;(2)渗滤速度的控制;(3)修建雍水堤提高滤床表层水流速;(4)工程设计;(5)施工控制等方面进行控制。2、清淤措施：（1）滤床表面清洗：①利用高压水流冲刷;②机械清淤;③生物化学法清淤。（2）滤层内部的淤塞处理：采用高压气、水反冲洗处理。对于冰冻基本上以预防为主。主要是在工程选址上要选择潜含水厚度与面积都较大的区域，工程建设在当地冻深以下区域;另外，对于不断流的河道，采取修建雍水堤，抬高河道水位，增加水动力条件，提高水流流速，既防止河道结冰又预防滤床表面淤塞。

关键词：渗滤取水淤塞防冻措施