水利工程中的截流技术优化方案

水力截获技术是一种研究收集去除地下水中污染物并控制污染物运移的水动力技术,目前在国外已被广泛应用于地下水抽出-处理系统的设计和水源保护区的设置中,是目前国外采用较为普遍的技术之一。

水力截获技术是通过含水层中的抽(注)水,在天然流场的基础上叠加人工流场,改变地下水的水流模式,从而收集去除地下水中污染物并控制污染物运移的一种水动力技术。应用水力截获技术的主要步骤是根据治理区的水文地质背景条件,污染物性质及其分布特征,应用渗流理论及最优化理论等学科知识,在污染带下游设置治理井来形成水力截获带,抽出被污染了的地下水。截获带的规模和形态受含水层结构参数、截获井抽水量、天然水力梯度、井的完整性及井的数量和间距等诸多因素的综合控制。

早在20世纪60年代,Jacobs、Bear等人对利用注水井人工补给含水层后地下水的运动规律进行了定量研究。该成果为后来水力截获技术的研究奠定了基础。近20年来,众多学者从研究简单对象(均质各向同性含水层、平面二维稳定流、无垂向补给、完整井)到复杂对象(非均质各向异性含水层、三维非稳定流、有垂向补给、非完整井)不断深入,使水力截获技术已经成为地下水资源综合利用的新技术。水力截获技术的主要应用成果包括:完整井抽水截获、非完整井抽水截获和垂向面状补给含水层的水力截获等。主要技术内容包括抽(注)水井的最合理数量、确定抽(注)水井的位置以使受污染的地下水能全部抽出的最佳抽水量,以及确定将处理后的地下水在何地点再重新注入含水层中等。(www.xing528.com)

我国山东淄博大武水源地石油污染治理,采用了水力截获技术,取得成功。大武水源地担负着淄博市近50万城市人口生活用水和全部工业用水以及近10万亩农田灌溉用水的任务。然而,该水源地地下水已受到石油化工类物质污染,部分水质达不到生活饮用水标准。污染原因是滞留于包气带中的石油类污染物,通过迁移和降水淋滤进入地下水。通过现状和规划状态下水力截获工程运行的对比研究,认为在规划开采条件通过地区水力截获工程的运行,可以治理严重污染的地下水,使得大武水源地地下水资源的开发利用得到了可持续发展。