城市雨洪水地下回灌过程中悬浮物堵塞规律的实验研究
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本文是作者在参加国家自然科学基金项目“城市雨洪水地下回灌堵塞演化机理及综合预测方法研究(40902068)”的基础上,通过野外采集样品与测试分析,调查了城市雨洪水的水质特征;基于室内物理模拟实验,借助计算机模拟等方法,运用渗流理论、溶质运移理论、膜过滤等理论,系统地研究了利用城市雨洪水进行地下回灌的过程中悬浮物的堵塞规律,提出了基于入渗介质孔径与悬浮物粒径比值的悬浮物堵塞模式的判别标准,建立了不同堵塞模式的模拟预测模型,探讨了化学沉淀对悬浮物堵塞规律的影响,并系统总结了悬浮物堵塞的预防和治理方法。本研究对城市雨洪水地下回灌悬浮物堵塞问题进行了大量的实验研究工作,并且比较全面的总结了悬浮物堵塞的变化规律,其研究成果对于推广城市雨洪资源地下回灌技术有一定的现实意义与理论价值。
摘要 | 第5-8页 |
ABSTRACT | 第8-11页 |
第一章 绪论 | 第15-25页 |
1.1 研究背景及意义 | 第15-18页 |
1.1.1 地下水人工回灌的驱动因素 | 第15-16页 |
1.1.2 雨洪水地下回灌的途径 | 第16-17页 |
1.1.3 雨洪水地下回灌悬浮物堵塞研究意义 | 第17-18页 |
1.2 国内外研究现状 | 第18-22页 |
1.2.1 堵塞机理研究 | 第18-19页 |
1.2.2 堵塞预测研究 | 第19-21页 |
1.2.3 堵塞的预防与治理 | 第21-22页 |
1.2.4 有待深入研究的问题 | 第22页 |
1.3 研究内容、思路及创新点 | 第22-25页 |
1.3.1 研究内容 | 第22-23页 |
1.3.2 研究思路及技术路线 | 第23-24页 |
1.3.3 创新点 | 第24-25页 |
第二章 城市雨洪水地下回灌堵塞潜力研究 | 第25-39页 |
2.1 城市雨洪水总体水质特征分析 | 第25-27页 |
2.2 长春市雨洪水水质特征 | 第27-30页 |
2.2.1 天然雨水 | 第28页 |
2.2.2 路面雨水 | 第28-29页 |
2.2.3 屋顶雨水 | 第29-30页 |
2.3 雨洪水悬浮物特征研究 | 第30-33页 |
2.3.1 粒度分析结果 | 第31-32页 |
2.3.2 矿物成分测试结果 | 第32-33页 |
2.3.3 易溶盐成分测试结果 | 第33页 |
2.4 堵塞潜力分析 | 第33-39页 |
2.4.1 回灌方式选取 | 第33-34页 |
2.4.2 堵塞的发生潜力 | 第34-39页 |
第三章 城市雨洪水地下回灌悬浮物堵塞实验研究 | 第39-79页 |
3.1 悬浮物堵塞规律实验方案 | 第39-43页 |
3.1.1 实验器材 | 第39-40页 |
3.1.2 实验材料 | 第40-41页 |
3.1.3 实验过程 | 第41-43页 |
3.2 悬浮物堵塞模式判别 | 第43-53页 |
3.2.1 堵塞模式分类及其形成过程 | 第43-47页 |
3.2.2 回灌实验产生的堵塞模式 | 第47-52页 |
3.2.3 堵塞模式的判别 | 第52-53页 |
3.3 对照实验 | 第53-57页 |
3.4 表面滤饼堵塞的实验规律 | 第57-62页 |
3.4.1 渗透系数 | 第57-59页 |
3.4.2 进水与出水 TDS | 第59-60页 |
3.4.3 表面堵塞悬浮物质量分布 | 第60-62页 |
3.5 内部孔隙堵塞的实验规律 | 第62-65页 |
3.5.1 渗透系数 | 第62-63页 |
3.5.2 进水与出水 TDS | 第63-64页 |
3.5.3 悬浮物质量分布 | 第64-65页 |
3.6 内部-表面双重堵塞的实验规律 | 第65-79页 |
3.6.1 渗透系数 | 第65-73页 |
3.6.2 进水和出水 TDS | 第73-74页 |
3.6.3 悬浮物质量分布 | 第74-77页 |
3.6.4 堵塞速率 | 第77-79页 |
第四章 悬浮物堵塞的模型研究 | 第79-97页 |
4.1 表面堵塞模型 | 第79-90页 |
4.1.1 基于过滤原理模型 | 第79-85页 |
4.1.2 基于等效渗透系数原理的模型 | 第85-90页 |
4.2 内部/双重堵塞模型 | 第90-97页 |
4.2.1 数学模型 | 第90-92页 |
4.2.2 概念模型 | 第92-93页 |
4.2.3 模拟结果 | 第93-97页 |
第五章 化学沉淀对悬浮物堵塞规律的影响 | 第97-119页 |
5.1 实验介绍 | 第97-99页 |
5.1.1 实验材料 | 第97-98页 |
5.1.2 实验方案 | 第98-99页 |
5.2 不同水源的堵塞效应 | 第99-106页 |
5.2.1 去离子水回灌 | 第99-103页 |
5.2.2 自来水回灌 | 第103-106页 |
5.3 化学组分对悬浮物堵塞规律的影响 | 第106-119页 |
5.3.1 实验结果 | 第106-111页 |
5.3.2 模拟结果 | 第111-119页 |
第六章 悬浮物堵塞的控制和治理 | 第119-133页 |
6.1 回灌水源水质控制 | 第119-121页 |
6.1.1 源头控制 | 第119-120页 |
6.1.2 预处理措施控制 | 第120-121页 |
6.2 回灌工程结构设计和工艺控制 | 第121-125页 |
6.2.1 工程设计 | 第121-123页 |
6.2.2 工艺控制 | 第123-125页 |
6.3 渗透性的恢复方法 | 第125-133页 |
6.3.1 机械方法 | 第125-126页 |
6.3.2 注气法 | 第126页 |
6.3.3 超声波法 | 第126页 |
6.3.4 渗透性恢复实验 | 第126-133页 |
第七章 结论与建议 | 第133-137页 |
7.1 主要结论 | 第133-135页 |
7.2 存在的问题及建议 | 第135-137页 |
参考文献 | 第137-145页 |
作者简介及科研成果 | 第145-147页 |
致谢 | 第147-148页 |
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