【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及市政工程，具体地，涉及一种基于气举法的超深井自动清淤方法及系统。
技术介绍
1、截流井在蓄积、传送污水的过程中，由于自然沉积的作用会有部分淤泥留在井内，经过长时间的沉淀，水井底部会产生大量高浓度、高粘度的难清理淤泥、砂石。倘若淤泥继续堆积，高度没过排水管时，会导致生活污水无法排出，甚至会溢出井口造成恶劣的生态环境污染。因此，定期对水井进行清淤处理非常必要且意义重大。
2、现有淤泥处理方法主要包括捞砂筒清淤、泥浆泵清淤、双泵清淤、真空吸污和气举法清淤。其中，捞砂筒清淤在清淤时下放捞砂筒搅扰淤砂体，将淤砂体倒出井外，操作简单，但效果一般，不适用于井深较大、积砂较多、淤积严重、孔壁因坍塌出现失稳及孔内有其它较大落物的供水井。泥浆泵清淤采用大流量泥浆泵，通过喷枪射出清水，淤砂随着上涌水流冲出地面，适用于井径较小、深度较浅的供水井。双泵清淤则一台泵向井底供水冲砂，一台泵自井内向外抽水排砂，利用高压水枪把淤砂与水混合抽出，对于直径较大和较深的管井效果更好、效率更高，但因含有大量泥砂对水泵及轴套的磨损较为严重，且易烧坏水泵电机，维修保养成本较高。真空吸污则利用真空负压原理将粪便及液态污物吸入车载储存容器，适用于下水道、雨水井、检查井、化粪池及各种沟渠内的污泥、粪便或石油化工厂污水池淤积物的抽吸、装运和排卸，但目前其吸污能力不超过10m，不适用于超深井清污。气举法清淤则将一根钢管下入井内，一根送风管插入出水管内，空压机送入压缩空气使水气充分混合，在内外压差下将水上返至地面排出，水深超过10m时可实现100m-200m抽
3、因此，为解决超深井污泥清理的问题，设计一种基于气举法的超深井自动清淤方法，以实现大深度的污泥、砂石混合物的抽吸和清理是十分必要且又相当迫切的。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于气举法的超深井自动清淤方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于气举法的超深井自动清淤方法及系统，所述方案如下：
3、第一方面，提供了一种基于气举法的超深井自动清淤方法，所述方法包括：
4、步骤s1：基于超声波泥位计和超声波水位传感器，确定超深井淤泥参数，即水面距离超深井底面的距离和淤泥的深度；
5、步骤s2：基于气举法，构建超深井自动清淤模型，确定超深井自动清淤装置关键参数；
6、步骤s3：基于超深井自动清淤装置关键参数，进行超深井自动清淤准备工作；
7、步骤s4：基于超深井自动清淤装置关键参数，进行超深井自动清淤作业；
8、步骤s5：回收超深井自动清淤装置并排放静置水。
9、优选地，所述步骤s1包括：
10、步骤s1.1：借助超深井井口的超声波水位传感器，确定水面距离超深井井口的高度h1；
11、步骤s1.2：借助超声波泥位计，确定淤泥距离水面的高度h2；
12、步骤s1.3：基于超深井深度h，计算水面距离超深井底面的距离hs和淤泥的深度hy：
13、
14、优选地，所述步骤s2包括：
15、步骤s2.1：确定排污钢管参数，所述排污钢管参数包括排污钢管的管径dg、排污钢管的下放数量n和排污钢管的下放深度hg；
16、步骤s2.2：确定供气管参数，所述供气管参数包括供气管的管径dq；
17、其中，计算供气管的截面积aq：
18、
19、其中，vq表示供气管内的流速；
20、步骤s2.2.2：基于供气管的截面积aq，计算供气管的管径dq：
21、
22、步骤s2.3：确定空压机参数，所述空压机参数包括空压机输入排污钢管的供气流量qg和空压机输入排污钢管的空气压强pg；所述空压机输入排污钢管的供气流量qg的计算公式为：
23、
24、其中，c1,c2分别表示第一校正系数和第二校正系数；hr表示排污钢管的上端入口与水面的高度差；hl表示水面与排污钢管的下端出口的高度差；e表示吸扬净水折算为吸扬泥浆所需的增大系数；qv表示借助淤泥的体积流量；
25、其中，所述吸扬净水折算为吸扬泥浆所需的增大系数e表示为：
26、
27、ρs表示水的密度；
28、所述空压机输入排污钢管的空气压强pg的计算公式为：
29、
30、其中，δ表示空气压强补偿；
31、步骤s2.4：确定供水参数：通过流体静力学平衡关系，判断是否需要往超深井内注入水，若是，则计算注入超深井的水量vs。
32、优选地，所述步骤s2.1包括：
33、步骤s2.1.1：基于颗粒动力学理论和气举法，计算排污钢管的管径dg；
34、基于颗粒动力学理论，借助牛顿沉降公式，计算淤泥中固体颗粒物在水中的自由沉降速度vm：
35、
36、其中，ρk,dk分别表示淤泥中固体颗粒物的密度和所含颗粒的直径；ρ表示淤泥的密度；g表示重力加速度；
37、基于气举法，垂直上升的排污钢管的上端出口流速vo应满足vo∈(3vm,4vm)；
38、借助淤泥的体积流量qv，计算排污钢管的管径dg：
39、
40、步骤s2.1.2：基于超深井深度h，获得排污钢管的下放数量n；
41、步骤s2.1.3：设定排污钢管底部距离淤泥上表面的初始高度h0，淤泥的深度hy，确定排污钢管的下放深度hg：
42、hg＝h-hy-h0。
43、优选地，所述步骤s2.4包括：
44、步骤s2.4.1：确定水面距离淤泥的校核高度hl：基于流体静力学平衡关系，当排污钢管内上升的水和淤泥组成的混合物达到静平衡时，构建淤泥上升过程的流体静力学平衡方程：
45、ρghl＝ρmghm
46、其中，ρm表示排污钢管内上升的水和淤泥组成的混合物的密度；hm表示水流体与混合物流体达到静平衡时，排污钢管的上端入口到排污钢管的下端出口的高度；
47、步骤s2.4.2：判断是否需要注入超深井水；若满足h2-h0>hl，则不需要注入超深井水；否则执行步骤s2.4.3；
48、步骤s2.4.3：基于超深井的半径r，计算注入超深井的水量vs：
49、vs＝πr2(hl-h2+h0)。
50、优选地，所述步骤s3包括：
51、步骤s3.1：将清淤车架移动至超深井作业区域并固定，检查超深井自动清淤装置的各部分，打开空压机的第一出气口阀门；
52、步骤s3.2：通过电动卷扬机下放第一根排污钢管至第一根排污钢管的上端距离超深井井口第一高度h01，通过清淤车架悬置夹持第一根排污钢管；
53、步骤s3.3：将第i+1根排污钢管的下端连接到第i根排污钢管上端，解除第i根排污钢管的悬置夹持，下放第i+1根本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.根据权利要求3所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S2.1包括：
5.根据权利要求3所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S2.4包括：
6.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
7.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
8.一种基于气举法的超深井自动清淤系统，基于权利要求1-7任意一项所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，包括：移动电源、清淤车架、电动卷扬机、高压清洗机、空压机、淤泥储存容器、储水容器、排污钢管、超声波水位传感器、超声波泥位计、软管、供水管和供气管；
9.根据权利要求8所述的基于气举法的超
10.根据权利要求8所述的基于气举法的超深井自动清淤系统，其特征在于，所述淤泥储存容器和储水容器均设有若干个；第一根排污钢管的下部进气口设有若干个；
...【技术特征摘要】
1.一种基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
4.根据权利要求3所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s2.1包括：
5.根据权利要求3所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s2.4包括：
6.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
7.根据权利要求1所述的基于气举法的超深井自动清淤方法，其特征在于，所述步骤s4包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘莹婕，潘国乔，侯雨雷，刘大伟，
申请(专利权)人：上海乔智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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