[发明专利]一种基于多孔介质结构的回灌促渗介质实验方法及其模型

说明书

本发明公开了采用层状非均质结构来设计回灌过程中的入渗介质达到促渗的目的。多孔介质结构是影响回灌过程中物理堵塞的的一个重要因素，采用不同粒径的石英砂来实现层状非均质结构设计来填装回灌入渗砂柱，所不同的是一部分砂柱的上层填装细质地的石英砂，下层填装粗质地的石英砂，而另一部分砂柱的填装方式正好相反。通过实验对比表明：对于上细下粗的多孔介质结构设计，水流运移方向是从细质地的石英砂到粗质地的石英砂，在两层砂土的交界处并无显著的堵塞发生，悬浮物主要集中在入口处，发生表层堵塞。本发明通过简单的刮挖、反冲洗等方式就能治理堵塞，具有设计方法简单，操作方便容易，成本低的有益效果，其主要用于保障入渗工程的入渗效率。

技术领域

本发明属于水回收技术领域，尤其涉及一种基于多孔介质结构的回灌促渗介质实验方法及其模型。

背景技术

随着水资源缺乏日益严重，回灌工程被大量使用，用于加快城市雨洪水、再生水回灌补充地下水等。入渗介质在运行一段时间后会出现明显的堵塞现象，堵塞物质主要集中在介质内部，导致渗透性明显降低，严重者甚至造成回灌工程渗透功能的失效。目前透水铺装堵塞处理的方法主要是利用刮、挖、反冲洗等方式，但对内部堵塞类型效果较差。因此，急需开发新型、高效的堵塞治理方法，有效维护回灌工程的渗透功能，通过延长使用寿命，显著减少失效回灌工程和重新建设所引起的建筑浪费和环境影响，达到节能与环保的目标。

发明内容

本发明提供，旨在解决上述存在的堵塞物质主要集中在介质内部，导致渗透性明显降低，严重者甚至造成回灌工程渗透功能失效的问题。

本发明是这样实现的，一种基于多孔介质结构的回灌促渗介质实验方法，包括以下步骤：

(1)回灌促渗介质设计

①介质粒径分析：利用激光粒度仪和筛分法对其进行粒度分析，选择代表性砂样；

②设计回灌介质；

③湿法装样：将砂样洗净、烘干、灭菌后与纯水分层装入砂柱中，记录装砂过程中所注入的纯水总量，根据装砂时注水体积与砂柱总体积计算得到初始有效孔隙度；

(2)悬浮物在砂柱中堵塞规律分析

上述步骤完成后，拆解砂柱，每拆解1-2cm高取样一次，烘干至恒重，用高纯去离子水冲洗至无悬浮物，再次烘干至恒重，计算出每层悬浮物沉积量和沉积速率，分别绘制悬浮物沉积量和沉积速率的剖面分布曲线，分析悬浮物颗粒在入渗介质中的沉积规律。

优选地，所述代表性砂样为石英砂，包括中砂和粗砂，所述中砂粒径的直径大于224μm小于250μm，所述粗砂粒径的直径大于631μm小于700μm。

优选地，所述回灌介质包括上部中砂，下部粗砂形成层状非均质结构。

优选地，所述回灌介质包括上部粗砂，下部中砂形成层状非均质结构。

优选地，所述湿法装样中，将石英砂洗净、烘干、灭菌后与纯水分层装入砂柱中包括：每次向砂柱中，注入已知体积的纯水，倒入一定量的石英砂，用药匙搅拌后令其自然沉淀，重复此过程直至砂柱顶部。

优选地，完成悬浮物在砂柱中堵塞规律分析后，进行疏通：刮挖除去表层沉积的堵塞物或利用高压水泵或空气压缩机反冲洗，可将堵塞物质从表层渗透介质中携带出来，回复其渗透性。

本发明还包括一种基于多孔介质结构的回灌促渗介质实验模型，所述回灌促渗介质结构包括电源、电脑、数据采集器、样品自动采样器、磁力搅拌器、回灌促渗设备，所述回灌促渗设备的底部和顶部均设置有阀门，所述阀门与相匹配的所述样品自动采样器和磁力搅拌器通过管道连接，所述磁力搅拌器与相匹配的所述阀门连接管道上设置有蠕动泵，所述回灌促渗设备上设置有压力传感器，所述样品自动采样器与相匹配的所述阀门连接管道上均设置有压力传感器，所述压力传感器均与所述数据采集器连接，所述数据采集器与所述电源连接，所述数据采集器与所述电脑连接。