地下水人工回灌过程中微生物堵塞的预测

基于微生物生长模型与多孔介质渗透理论,耦合微生物生长量与介质渗透性变化的定量关系,建立了地下水回灌过程中沿入渗途径上微生物堵塞程度的预测模型.进而利用该模型,计算了平谷地区采用不同雨洪水源进行地下回灌可能引起的微生物堵塞程度,结果显示微生物堵塞主要发生在近地表的0.5m范围内,渗透系数降低幅度最大仅为2.3%.     

基于人工回灌场地典型含水介质的悬浮物堵塞实验研究

地下水人工回灌过程中含水层堵塞问题是制约地下水回灌效率的关键因素,引起含水层堵塞现象中最主要的类型为悬浮物堵塞。通过室内实验的方法,根据石家庄市藁城区梨园人工回灌场地的垂向介质特征,选取3种不同的典型含水介质作为入渗介质,将悬浊水连续注入3种介质中,刻画悬浮物堵塞在场地介质中的发展规律,量化堵塞深度及堵塞速率。实验结果表明:回灌时介质表层的渗透系数随时间逐渐减小,逐渐向介质内部发展时渗透系数随时间先增大后减小。实验介质均在靠近表层的部位发生严重堵塞,堵塞深度与介质粒径大小呈正相关,且在堵塞影响深度范围内,随时间的延长,介质渗透系数降幅不断减小。粗砂比重大的介质表层堵塞速率为0.91/h,细砂比重大的介质表层堵塞速率为0.66/h,中砂比重大的介质表层堵塞速率为0.58/h。介质内部发生堵塞时堵塞速率与相应层位介质的渗透系数呈负相关。     

pH对地下水源热泵回灌井生物堵塞的影响

目的 研究不同pH值对地下水源热泵回灌造成的生物堵塞影响,探究地下水源热泵回灌生物堵塞的发展规律.方法 以滑翔医院地下水源热泵工程为研究对象,通过室内渗流砂箱模拟实际回灌井回灌,分析水通量、孔隙率、微生物生长数量的变化.结果 pH为6.5时水通量、孔隙率变化较大,微生物数量较多,发生生物堵塞最严重;在不同深度时,pH分...     

机械防砂筛管挡砂介质堵塞机制及堵塞规律试验

针对防砂井由于机械筛管及砾石层等挡砂介质被堵塞而造成低产或停产的情况,开展防砂井挡砂介质堵塞机制研究,提出非充填带的桥架充填堵塞机制和挡砂介质内部桥架堵塞机制。利用机械筛管微观驱替堵塞模拟试验装置对机械筛管多层滤网挡砂层的堵塞过程、堵塞机制及影响规律进行系统的试验模拟,研究影响挡砂筛网堵塞程度的主要因素及其影响规律。结果表明:生产时间、出砂速度、粉细砂含量、泥质含量、原油黏度等是影响挡砂介质堵塞过程及堵塞程度的主要因素;试验结果揭示了挡砂介质堵塞程度与影响因素之间的定性和定量规律;试验数据可以通过拟合用于建立挡砂介质堵塞渗透率比与上述参数之间的定量经验关系模型,进一步预测特定地质与生产条件下防砂井挡砂介质堵塞程度随生产时间的变化规律。     

生物曝气技术修复地下水中的苯和二甲苯实验研究

 结合东北某石油污染场地的水文地质特征,通过影响因素试验探讨了不同环境因子对微生物生长及降解地下水中苯和二甲苯效果的影响作用。同时,通过土柱实验,分析了微生物在不同砂土介质中的迁移规律和降解地下水中苯和二甲苯的效果。结果表明,微生物降解苯和二甲苯的最佳条件为,培养基温度20℃、pH值7.0、添加氮磷和溶解氧(DO)5.21mg/L。微生物在砾砂、粗砂和中砂中的迁移速度随着介质平均粒径和孔隙度的增大而加快。在同一种介质中,微生物穿透前20cm所需时间大于穿透后20cm所需时间,在不同介质间,微生物穿透40cm所需时间均为:砾砂<粗砂<中砂。总的来说,随着介质平均粒径的变小,苯和二甲苯的去除率增加。在中砂介质中,苯和二甲苯的去除率达到40%以上。     

土壤基质对回灌水的净化效果

在水资源管理体系中,人工地下水回灌是实现水资源再生的有效途径。介绍了城市污水人工地下水回灌技术的基础理论与发展现状。利用在北京市高碑店污水处理厂内的建立的人工地下水回灌示范工程,初步研究了城市污水处理厂二级出水经深度处理后进行地下水回灌对地下水水质的影响。引入钠吸附比表征回灌水在渗滤过程对土壤结构的影响。研究结果表明:土壤非饱和带对可溶解性有机碳(DOC)、氨氮(NH_4~ -N)、UV-254表征的有机物有良好的去除效果,对回灌水中可吸附有机卤化物(AOX)的去除率很低。     

滹沱河地下水超采区人工回灌的水岩相互作用模拟

人工回灌条件下回灌水与地下水混合带的水岩相互作用是决定地下水水质演化和含水层发生化学堵塞的关键过程。为研究人工回灌对滹沱河地下水超采区水质演化的影响,以石家庄市人工回灌场地为例,利用石津灌渠水作为回灌水源,通过室内实验结合反向水文地球化学模拟揭示回灌层位地表水与地下水混合带的水-岩相互作用机理。结果显示：混合带水的TDS（total dissolved solids）变化特征表现为先增大后缓慢降低,且地表水占比越大、含水介质粒径越细,则其变幅越大;混合带水中主要离子质量浓度变化特征受混合、碳酸平衡、溶解-沉淀、阳离子交换及硝化作用控制,其中K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-质量浓度主要受溶解-沉淀作用控制,Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-质量浓度主要受混合NO₃^-作用控制,Mg²⁺质量浓度主要受阳离子交换作用...     

地下水源热泵铁锰化学堵塞试验

目的针对在铁锰含量较高地区的水源热泵工程回灌堵塞问题,模拟冬夏季间歇性回灌,分析铁锰化学堵塞影响原因.方法以沈阳理工大学地下水源热泵工程为主要研究对象,通过室内渗流砂柱模拟冬夏季间歇性回灌,在保证渗流砂柱温度为11℃时,用相同回灌水以5℃、24℃两种温度进行回灌,分析水通量、相对渗透系数、渗透系数、孔隙度等变化规律.结果分析表明,冬季回灌水堵塞程度严重,夏季堵塞程度不明显,靠近进水口处的堵塞现象较为明显,说明季节性温度与在渗流途径上溶解氧含量对水源热泵化学堵塞影响较大.结论夏季回灌堵塞程度较冬季回灌发生堵塞程度小,发生时间较晚.锰基本不参与水源热泵的化学堵塞,Fe2+为化学堵塞的主要因素.     

滹沱河冲洪积扇浅部回灌层井灌动态分析及回渗能力探究

随着地下水资源的加剧开采和补给的减少,滹沱河冲洪积扇形成的厚包气带区有着巨大的回灌潜力,但相关回灌试验研究较少。通过在滹沱河冲洪积扇藁城段开展一系列低水位、高水位井灌试验,获得了回灌井与观测井水力联系的强弱及井周边的渗透情况;在连续回灌中回灌井会发生一定程度堵塞,适时回扬能使回渗能力得到一定程度恢复;各回灌井有较大的回灌能力,均大于50 m~3/h;区内三个主要回灌层(饱水带、深层包气带、浅层包气带)在井灌条件下都有较强的渗透能力,但受成井差异和地层结构差异性影响,不同井内的渗透能力不同。新形势下在冲洪积扇厚包气带区适时开展地下水人工回灌是解决水资源储存和相关水文地质问题的一个有效途径。     

铁细菌对地下水源热泵回灌堵塞的生物化学行为研究

目的探究在地下水源热泵回灌过程中铁细菌的存在对铁锰引起的生物化学行为的影响,进一步发现铁细菌与不同质量浓度的铁锰离子的反应情况,提供解决生化复合堵塞问题的方案.方法以有无铁细菌的含相同质量浓度铁锰回灌水试样进行试验对比,分析铁细菌存在对生化复合堵塞是否有加剧效果,另进一步设置不同质量浓度的铁锰回灌水进行对比试验,观察铁细菌对铁锰离子各自的氧化程度.结果铁细菌的存在明显加剧了纯化学堵塞,随着二价铁离子质量浓度增加,氧化现象更为剧烈,堵塞时间明显提前,而锰离子质量浓度并未过多影响整个生化复合堵塞.结论在地下水源热泵工程中,降低回灌水中铁离子的质量浓度,可以有效防治地下水中铁锰离子质量浓度较高的地区水源热泵回灌堵塞问题.     

不同淡水驱替海水过程中渗透性变化试验研究

采集了青岛市胶州大沽河下游咸水入侵区砂样,以及大沽河河水、李哥庄镇当地居民饮用地下淡水和雨水。通过室内土柱驱替实验,对不同类型的淡水驱替咸水的过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,淡水驱替咸水的过程中,多孔介质渗透性均发生突变,不同类型的淡水驱替咸水时含水介质渗透性降低程度不同:河水驱替海水时渗透性降低幅度最大,降低了66%;雨水驱替过程中渗透性降低幅度为46.2%;地下水驱替过程中渗透性降低幅度较小,降幅为17.5%。说明天然条件下的驱替不能达到防治海水入侵的目的,选择大沽河河水回灌效果会更好,可以为海水入侵治理中驱替水质的选择提供科学依据。     

悬浮颗粒在孔喉中的微观运移模拟研究

悬浮颗粒多孔介质微观运移模拟正逐渐成为颗粒堵塞机理研究和地层伤害评价的一种快速而有效的研究方法,基于颗粒离散元方法建立了一种悬浮颗粒在多孔介质中运移的微观孔隙模拟方法。通过拟合宏观力学参数生成了Antler天然砂岩骨架颗粒模型,建立了骨架颗粒流体耦合孔隙网络模拟方法,通过达西线性流验证了骨架颗粒流体耦合模型的正确性。之后在分析悬浮颗粒受力基础上,建立了耦合的悬浮颗粒侵入模型,模型考虑了侵入颗粒与流体、侵入颗粒与骨架颗粒的相互作用。模拟结果表明,在发生贯穿性堵塞时粒径小的悬浮颗粒造成更大地层伤害,初始孔隙度大的岩芯的渗透率降低幅度较大,因此在防止地层伤害注水方案设计时要针对具体地层的孔隙度和渗透率情况严格控制悬浮颗粒的粒径和浓度。     

微生物驱油数学模型

根据微生物生长动力学 ,建立了微生物生长、基质消耗和代谢产物生成方程。在考虑菌体、基质、产物扩散和吸附的基础上 ,用物质平衡方法建立了菌体、基质和产物的运移方程。以多孔介质的毛细管模型为基础 ,建立了由于微生物吸附引起的孔隙度和渗透率变化方程。考虑到微生物作用对流体性质的影响 ,建立了油、水粘度和油、气、水毛管力方程。根据黑油模型建立了三维、三相、多组分基质与产物的微生物驱油数学模型。计算结果表明 ,所建模型能较好地计算出微生物生长曲线、代谢曲线、基质消耗曲线和微生物运移浓度曲线 ,与实验值有较好的一致性。这些模型综合考虑了微生物的生化特性、微生物作用对岩石、流体性质的影响以及油、气、水的渗流规律 ,是一个比较完整的微生物驱油数学模型。     

地下水位波动法在干旱区地下水补给资源量评价中的应用——以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇重点开采区为例

地下水补给资源量评价是干旱地区地下水资源评价的最重要部分,但许多地区因为缺乏地下水的源汇项监测数据、或者水文地质研究程度较低,导致地下水补给资源量评价的可靠性较低。以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇区为例,采用地下水位波动方法(water-table fluctuation,WTF)对地下水补给资源量进行计算,该方法仅需要一段时间内含水层参数及地下水位变化值,应用简单,适用性强。通过计算表明,那陵郭勒冲洪积扇地区地下水资源2011年补给量约为5.21×108m3/年,2012年补给量约为6.16×108m3/年。该方法避免了直接计算地下水补给量的难题,对水文地质研究程度较低的干旱区地下水资源评价具有一定的参考意义和推广价值。     

平原区深层地下水资源可恢复性研究

为合理开发深层地下水资源,确定深层地下水资源的可恢复性,以桓台县为例,在分析其水文地质条件的基础上,依据地下水位动态监测及地下水水质取样分析,通过对水动力和水化学动态特征两个方面的研究,探讨深层地下水资源的构成及特性.研究表明:随着不断超量开采,研究区深层地下水水位下降速率加大,深层地下水接受浅层越流补给和侧向径流补给特征明显,激发越流补给增加,但水化学组分并没有明显改变,深层地下水资源具有一定的可恢复性,但开采量必须得到合理控制.     

地下水流对冻结壁形成影响的数学模型建立

采用多孔介质热运移理论建立了考虑地下水流时冻结壁发展的数学模型,可用于数值模拟研究地下水流对冻结壁形成的影响。     

多孔介质对凝析气相态的影响

凝析气藏衰竭开发过程中,多孔介质中流动的凝析油气体系必然与多孔介质发生相互作用,影响凝析气在多孔介质中的相态变化规律。提出了一种新的气液相变实验方法,利用高精度的气相色谱分析技术,分析了不同衰竭压力下,凝析油气体系分别在岩心和PVT筒中发生反凝析相变后的流体组成,同时分析了多孔介质中凝析气的相变机理。实验结果表明,低渗透介质对凝析气的相态有较大影响,而高渗透介质对凝析气相态的影响不大,在工程设计中可以忽略。