干旱區(qū)排水暗管外包料化學(xué)淤堵機(jī)理與改性防控

目錄
第1章 緒論 1
1.1 暗管排水應(yīng)用與淤堵問題 2
1.2 暗管外包料淤堵研究進(jìn)展與趨勢 4
1.2.1 外包料淤堵現(xiàn)象 4
1.2.2 外包料淤堵風(fēng)險(xiǎn) 8
1.2.3 外包料淤堵模擬 9
1.2.4 外包料改性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 12
1.3 本書的主要內(nèi)容 14
第2章 干旱區(qū)排水暗管合成外包料淤堵風(fēng)險(xiǎn) 17
2.1 研究區(qū) 18
2.1.1 研究區(qū)自然概況 18
2.1.2 研究區(qū)灌排條件 18
2.2 評估指標(biāo) 19
2.2.1 物理淤堵風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo) 19
2.2.2 化學(xué)淤堵風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo) 19
2.2.3 復(fù)合淤堵風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo) 20
2.3 數(shù)據(jù)來源與分析 21
2.4 結(jié)果與討論 23
2.4.1 物理和化學(xué)淤堵風(fēng)險(xiǎn)分布范圍 23
2.4.2 淤堵的影響因素及情景分析 24
2.5 本章小結(jié) 27
第3章 干旱區(qū)排水暗管合成外包料淤堵特征 29
3.1 研究區(qū)暗管排水概況 30
3.1.1 研究區(qū)暗管排水基本情況 30
3.1.2 暗管淤堵野外調(diào)查方案 30
3.2 暗管淤堵室內(nèi)分析 31
3.2.1 樣品前處理 31
3.2.2 測試內(nèi)容與分析方法 32
3.3 評估指標(biāo) 33
3.4 排水暗管合成外包料淤堵形貌及孔隙特征 35
3.4.1 合成外包料淤堵前后的SEM圖像 35
3.4.2 淤堵前后合成外包料的孔徑分布特征 36
3.5 排水暗管外包料的阻鹽效應(yīng) 37
3.5.1 淤堵物質(zhì)對合成外包料滲透系數(shù)的影響 37
3.5.2 合成外包料中淤堵物質(zhì)的物相分析 37
3.6 合成外包料淤堵物質(zhì)的來源及淤堵風(fēng)險(xiǎn) 41
3.6.1 合成外包料和暗管周圍土壤中CaCO3的沉淀 41
3.6.2 排水暗管合成外包料物理和化學(xué)淤堵的敏感性分析 42
3.7 本章小結(jié) 44
第4章 合成外包料化學(xué)淤堵的室內(nèi)試驗(yàn)與規(guī)律分析 45
4.1 材料與方法 46
4.2 試驗(yàn)裝置及條件 46
4.2.1 靜態(tài)溶液結(jié)晶沉淀試驗(yàn) 46
4.2.2 流動(dòng)溶液結(jié)晶沉淀試驗(yàn) 47
4.3 測試分析方法 49
4.3.1 合成外包料淤堵物質(zhì)分析 49
4.3.2 合成外包料水力性能分析 49
4.3.3 合成外包料孔隙特征分析 49
4.3.4 沉淀速率與沉淀量 51
4.4 合成外包料上結(jié)晶沉淀過程及其影響因素 52
4.4.1 靜態(tài)溶液中結(jié)晶沉淀過程 52
4.4.2 流動(dòng)溶液中結(jié)晶沉淀過程 54
4.4.3 水動(dòng)力對合成外包料上結(jié)晶沉淀的影響 55
4.5 合成外包料的孔隙分布及結(jié)晶沉淀物質(zhì)的形貌 56
4.5.1 合成外包料的孔隙分布及其影響因素 56
4.5.2 合成外包料上結(jié)晶沉淀物質(zhì)的形貌 57
4.6 合成外包料滲透系數(shù)與結(jié)晶沉淀量的互饋關(guān)系 60
4.6.1 合成外包料滲透系數(shù)對結(jié)晶沉淀量的影響 60
4.6.2 結(jié)晶沉淀量對合成外包料滲透系數(shù)的影響 61
4.7 本章小結(jié) 63
第5章 合成外包料化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模擬 65
5.1 化學(xué)淤堵模型建立思路與基本方程 66
5.1.1 基于阻力理論的合成外包料滲透系數(shù) 66
5.1.2 合成外包料上的結(jié)晶沉淀速率 69
5.2 合成外包料化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模型構(gòu)建 70
5.2.1 纖維加密效應(yīng)假設(shè) 70
5.2.2 結(jié)垢沉淀效應(yīng)假設(shè) 71
5.2.3 模型評價(jià)指標(biāo) 72
5.3 參數(shù)確定 73
5.3.1 合成外包料的實(shí)際外表面積 73
5.3.2 結(jié)晶沉淀速率 74
5.3.3 合成外包料重疊效應(yīng)參數(shù) 75
5.4 模型耦合與驗(yàn)證 76
5.4.1 模型耦合 76
5.4.2 模型驗(yàn)證 77
5.5 本章小結(jié) 78
第6章 暗管包料區(qū)化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模擬 79
6.1 材料與方法 80
6.1.1 Micro-CT試驗(yàn) 80
6.1.2 穿透試驗(yàn) 81
6.2 數(shù)據(jù)分析 81
6.3 試驗(yàn)結(jié)果 82
6.3.1 包料區(qū)碳酸鈣的沉淀形式 82
6.3.2 不同濃度與流速包料區(qū)滲透系數(shù)的變化 87
6.3.3 包料區(qū)碳酸鈣的沉淀過程及其對水動(dòng)力彌散系數(shù)的影響 88
6.4 包料區(qū)化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模型 90
6.4.1 模型建立 90
6.4.2 模型耦合 94
6.4.3 模型驗(yàn)證 95
6.5 本章小結(jié) 96
第7章 化學(xué)淤堵主要影響因素及對排鹽過程的影響 97
7.1 化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模型參數(shù)的敏感性分析 98
7.1.1 模型參數(shù)敏感性分析方法 98
7.1.2 合成外包料化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模型參數(shù)的敏感性分析 99
7.1.3 包料區(qū)化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變模型參數(shù)的敏感性分析 102
7.2 合成外包料化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)協(xié)同演變預(yù)測 104
7.2.1 不同飽和指數(shù)、流速和水力梯度下合成外包料的化學(xué)淤堵過程 104
7.2.2 農(nóng)田排水中合成外包料化學(xué)淤堵與滲透系數(shù)的變化過程 106
7.3 化學(xué)淤堵對農(nóng)田排水排鹽過程的影響 108
7.3.1 暗管排水排鹽田間試驗(yàn) 108
7.3.2 暗管排水排鹽數(shù)值模型 110
7.3.3 化學(xué)淤堵對排水排鹽的影響 112
7.4 本章小結(jié) 116
第8章 合成外包料表面改性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化對化學(xué)淤堵過程的防控作用 119
8.1 合成外包料表面改性防控化學(xué)淤堵原理 120
8.2 材料與方法 120
8.2.1 合成外包料的表面改性方案 120
8.2.2 表面改性合成外包料在流動(dòng)溶液中的結(jié)晶沉淀試驗(yàn) 121
8.2.3 結(jié)晶沉淀試驗(yàn)前后合成外包料理化性質(zhì)的測量 122
8.3 合成外包料表面改性及其對結(jié)晶沉淀的影響 122
8.3.1 表面改性處理后合成外包料的形貌及接觸角的變化 122
8.3.2 表面改性處理后合成外包料上的結(jié)晶沉淀過程 124
8.3.3 表面改性處理后合成外包料上結(jié)晶沉淀物質(zhì)的形貌及類型 127
8.3.4 表面改性處理的合成外包料結(jié)晶沉淀后滲透系數(shù)的變化 128
8.4 合成外包料表面改性對化學(xué)淤堵防控效果的預(yù)測 131
8.5 合成外包料結(jié)構(gòu)優(yōu)化對化學(xué)淤堵防控效果的預(yù)測 132
8.6 本章小結(jié) 133
參考文獻(xiàn) 135