【技术实现步骤摘要】
预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法
[0001]本专利技术属于农田暗管排水化学淤堵的
，具体涉及一种预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法。
技术介绍
[0002]暗管排水被广泛地应用于工程地质、海绵城市、环境保护、农田排水等多个领域。暗管排水技术是将管壁上分布有小孔或者窄缝的管道埋入地下，使暗管周围环境(土壤、矿渣和固体垃圾等)的水渗入到预埋的管道中，然后排至承泄区。外包滤料是设置在暗管周围以保证暗管的透水性，防止暗管淤堵的强透水材料。在传统排水工程中，具有符合设计规范级配的砂砾石是一种理想的暗管排水外包材料，能够很好地发挥材料的水力性能，具有优秀的透水防土性能。然而，外包滤料在使用过程中难以避免地会遇到一定程度的淤堵问题，其既降低暗管的排水排盐效率，又增加暗管维护成本、减少使用寿命。
[0003]根据淤堵物质的种类和淤堵发生的机制，淤堵可以分为物理淤堵、化学淤堵和生物淤堵。目前，对于土壤颗粒流失造成的物理淤堵研究较多，并且有较为成熟的防控技术。生物淤堵的发生需要比较特定的生化条件，在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，装填外包滤料柱，测量滤料柱的物理参数以计算外包滤料的初始渗透系数K0；步骤2，开展化学溶液穿透滤料柱的试验，建立外包滤料比表面积S与孔隙度φ的关系，并确定外包滤料孔隙中化学淤堵物质互相接触时的孔隙度φ1及化学淤堵进入外部淤堵阶段时的孔隙度φ2；然后根据试验建立化学淤堵速率R
s
与流速V、溶液饱和指数SI以及化学淤堵位置与滤料柱入口距离x的函数关系；步骤3：将滤料柱从进水面到出水面分为n层，第1层由滤料柱进水面处单层滤料组成，将其余滤料柱均分为n
‑
1层，假设各层的化学淤堵速率等同于各层中心处的化学反应速率，建立外包滤料孔隙度φ与化学淤堵速率R
s
、时间t的关系；步骤4：计算t时滤料柱第i层的化学淤堵速率R
si
，并根据步骤2、3中公式分别计算t时该层的比表面积S
it
和孔隙度φ
it
；步骤5：当步骤4计算的孔隙度φ
it
≥φ1时，根据此时的孔隙度φ
it
和比表面积S
it
计算此时滤料柱的渗透系数，如果否，计算φ
it
＝φ1的临界化学淤堵量M
sc1
，然后进入下一步；步骤6：当步骤4计算的孔隙度φ2≤φ
it
＜φ1时，根据滤料柱的化学淤堵量测量得外部淤堵因子b，再根据外部淤堵因子b、此时的孔隙度φ
it
和比表面积S
it
计算此时滤料柱的渗透系数；如果否，计算φ
it
＝φ2的临界渗透系数K
sc2
，化学淤堵量为M
sc2
，然后进入下一步；步骤7：当步骤4计算的孔隙度φ
it
＜φ2时，直接由化学淤堵速率计算化学淤堵量得到外部淤堵因子b，再根据外部淤堵因子b计算滤料柱的渗透系数，然后进入下一步；步骤8：计算该渗透系数下的化学淤堵量M
sit
，并判断滤料柱各层是否计算完成，如果否，返回步骤4进行下一层的计算；如果是，进入下一步；步骤9：计算此时滤料柱整体的渗透系数和化学淤堵量，如果是等水头渗透，则计算此时的水流速度，V＝K
st
l，判断运行时间是否结束，如果是，输出整体的渗透系数K
s
和化学淤堵量M
s
；如果否，返回步骤3进行下一个时间步长的计算。2.根据权利要求1所述的预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法，其特征在于，步骤1具体包括：装填与外包滤料等压实度的滤料柱，柱长L等于外包滤料层的厚度，将滤料柱划分为n层，测量滤料的平均粒径d
s
、初始孔隙度φ0和比表面积S0，来计算滤料柱的初始渗透系数K0，其中，渗透系数的计算方程为：3.根据权利要求1所述的预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法，其特征在于，步骤2中，利用Micro
‑
CT对滤料柱进行扫描重构，建立外包滤料比表面积S与孔隙度φ的关系。4.根据权利要求1所述的预测外包滤料化学淤堵与渗透系数协同演变的模拟方法，其特征在于，步骤3中，孔隙度与化学淤堵速率之间的关系式为：φ
it
＝φ0‑
R
si
S
m0
tv
cal
/(V
sm
×
(1
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宸耀，伍靖伟，赵强，李航，杨皓瑜，吴哲，朱焱，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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