一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置及方法与流程

本发明涉及一种工程水文地质、水文水资源领域，具体涉及一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置及方法。

背景技术：

1、在控制因地下水水位下降而引起的地层变形中地下水回灌技术目前是一种较为常用的措施，在工程建设领域和区域地面沉降控制中得到了较为广泛的应用，对于回灌引起的渗流场变化及回灌堵塞有很多的专家学者进行了研究，但在回灌井构造设计中针对滤水段(过滤器和滤料层)的选用上缺少定量的对比分析，理论上滤水管回灌过水能力越强越好，陆建生、潘伟强等在文献《上海某枢纽基坑工程浅层承压水回灌试验分析》中介绍了一种圆筒简易试验，分析不同过滤器的出水能力，但该试验仅限分析了过滤器的过水能力，忽视了滤料层的影响，以及地层的影响。现场直接回灌试验虽然也可以做对比，但成本巨大，且试验受井周地层因素和施工因素的影响所得实际数据出现明显的偏差。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置及方法，通过相应试验装置和方法可对比不同滤水段构造下的回灌功效，进而针对不同地层更好的进行回灌管井设计。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，包括试验机架系统、滤水系统和监测系统，所述试验机架系统中的双层底管置于试验装置底座上，双层底管与滤水系统中的不同过滤管的下部连接，双层底管外依次套接有内层挡砂滤水框架、外层挡砂滤水框架；所述滤水系统中的过滤管与双层底管下部连接，滤料层置于双层底管及过滤管与内层挡砂滤水框架之间，原状土层置于内层挡砂滤水框架与外层挡砂滤水框架之间；所述监测系统中的水位观测管分别设置在滤水管、滤料层和原状土层内，进水管置于双层底管中，并设有流量计量表。

3、进一步，所述试验装置底座设有集水槽，集水槽侧面设有排水管道。

4、进一步，所述内层挡砂滤水框架和外层挡砂滤水框架均为可调式框架，通过调整内层挡砂滤水框架和外层挡砂滤水框架直径来更改滤料层和原状土层的厚度。

5、进一步，所述水位观测管连接自动化监测装置，用于自动化监测水位，或者人工监测水位。

6、一种回灌井滤水段回灌功效对比试验方法，采用回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，首先，根据原状土层选择多种滤水段的构造，包括过滤管的类型及直径、滤料的级配和滤料层的厚度，将不同的滤水段分别放置试验装置中，然后在进水管中分别按两次不同固定流量往对比试验装置中进水，分别记录水位观测管中的水位埋深，滤水段的回灌综合功效：

7、e＝(q2-q1)/(h11-h12)

8、过滤管的阻隔效应：

9、e1＝((h21-h11)/q1+(h22-h12)/q2)/2

10、滤料层的阻隔效应：

11、e2＝((h31-h21)/q1+(h32-h22)/q2)/2

12、式中，e为滤水段回灌综合效应值，e1为过滤管的阻隔效应均值，e2为滤料层的阻隔效应均值，q1为低流量的平均流量值，q1为高流量的平均流量值，h11为低流量下的过滤器观测井水位埋深值，h12为高流量下的过滤器观测井水位埋深值，h21为低流量下的滤料层内观测井水位埋深值，h22为高流量下的滤料层内观测井水位埋深值，h31为低流量下的原状土层内观测井水位埋深值，h22为高流量下的原状土层内观测井水位埋深值，

13、选用e2和e1均最小的过滤管类型和滤料层组合成相对最优的滤水管构造，再重复进行试验，并确认并计算其回灌综合功效；

14、通过对比试验装置确认不同过滤器的阻水效应，分析滤料层厚度对回灌综合效应的影响。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明解决了回灌井构造设计中滤水段(过滤器和滤料层)的选用的定量对比分析，可分别确定不同过滤器和不同滤料层的阻水效应，可通过试验确定相对最优的过滤器和滤料层组合，确保回灌井滤水段设计的相对最优性。

技术特征：

1.一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，包括试验机架系统、滤水系统和监测系统，其特征在于：所述试验机架系统中的双层底管置于试验装置底座上，双层底管与滤水系统中的不同过滤管的下部连接，双层底管外依次套接有内层挡砂滤水框架、外层挡砂滤水框架；所述滤水系统中的过滤管与双层底管下部连接，滤料层置于双层底管及过滤管与内层挡砂滤水框架之间，原状土层置于内层挡砂滤水框架与外层挡砂滤水框架之间；所述监测系统中的水位观测管分别设置在滤水管、滤料层和原状土层内，进水管置于双层底管中，并设有流量计量表。

2.根据权利要求1所述的回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，其特征在于：所述试验装置底座设有集水槽，集水槽侧面设有排水管道。

3.根据权利要求1所述的回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，其特征在于：所述内层挡砂滤水框架和外层挡砂滤水框架均为可调式框架，通过调整内层挡砂滤水框架和外层挡砂滤水框架直径来更改滤料层和原状土层的厚度。

4.根据权利要求1所述的回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，其特征在于：所述水位观测管连接自动化监测装置，用于自动化监测水位，或者人工监测水位。

5.一种回灌井滤水段回灌功效对比试验方法，采用权利要求1-4任一所述的回灌井滤水段回灌功效对比试验装置，其特征在于：首先，根据原状土层选择多种滤水段的构造，包括过滤管的类型及直径、滤料的级配和滤料层的厚度，将不同的滤水段分别放置试验装置中，然后在进水管中分别按两次不同固定流量往对比试验装置中进水，分别记录水位观测管中的水位埋深，滤水段的回灌综合功效：

技术总结
本发明涉及一种回灌井滤水段回灌功效对比试验装置及方法，该装置的中的双层底管置于试验装置底座上，双层底管与滤水系统中的不同过滤管的下部连接，双层底管外依次套接有内、外层挡砂滤水框架、过滤管与双层底管下部连接，滤料层置于双层底管及过滤管与内层挡砂滤水框架之间，原状土层置于内层挡砂滤水框架与外层挡砂滤水框架之间；水位观测管分别设置在滤水管、滤料层和原状土层内，进水管置于双层底管中，并设有流量计量表。本发明解决了回灌井构造设计中滤水段（过滤器和滤料层）的选用的定量对比分析，可分别确定不同过滤器和不同滤料层的阻水效应，可通过试验确定相对最优的过滤器和滤料层组合，确保回灌井滤水段设计的相对最优性。

技术研发人员：陆建生,瞿建勋,潘伟强,杨志豪,孙建军,沈驰,金鑫,唐旭,王志全,高大京,单晔,谢永军
受保护的技术使用者：上海广联环境岩土工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15