[發明專利]一種基于滲透系數模型的回灌井堵塞預測診斷方法

有效

• 申請號: 201410235568.1
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103995976B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王智偉;惠一峰;楊鋒斌;閆清;張云龍;閆增峰
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于地下水源熱泵系統故障診斷領域，具體涉及一種回灌井堵塞預測診斷的方法。

背景技術

地下水源熱泵技術是一種利用淺層地來能滿足用戶供熱、供冷的需求的暖通空調技術。該技術的成功應用是實現科學用能、解決我國能源緊缺問題的重要舉措。回灌井是地下水源熱泵系統水源側構筑物的重要組成部分，是實現及保障地下水循環利用的必要設施。然而回灌井堵塞卻是大多數地下水源熱泵系統都會出現的問題。堵塞的發生會造成回灌井周圍含水層滲透性降低、輸水能力減弱，表現為當回灌量保持不變的情況下，回灌井水位持續升高，當回灌井水位超過井沿時即發生了溢井現象。溢井現象一旦發生將會對地下水源熱泵系統的安全、穩定、正常的運行造成十分惡劣的負面影響。若對這種故障不加重視、放任不管，長期對地下水只抽不灌還會導致地面沉降、海水入侵、土壤和地下水鹽堿化等嚴重的地質災害，其后果不堪設想！

引起回灌井堵塞的因素可歸納為以下六種：懸浮物堵塞、含水層顆粒重組、氣泡堵塞、化學沉淀堵塞、粘粒膨脹堵塞、生物堵塞。國外學者采用一些指標參數，如修正堵塞指數MFI、可同化有機碳AOC以及生物膜生長速率BFR等，對不同類型的堵塞進行預測。但是縱觀國內現有的地下水源熱泵工程實例，由于考慮到投資費用等問題，水井中并不安裝能夠獲取上述指標參數的監測設施或傳感器，因此這種方法并不適用于我國現有的地下水源熱泵工程。為應對溢井現象，國內運行管理人員常將回灌管與生活污水排水管聯通，溢井發生時，將難以回灌的地下水直接排掉，之后聯系相應的技術團隊對回灌井進行洗井。顯然這種“先溢井后處理”的措施并非是一種行之有效的處理方法，并且將地下水直接排掉無疑是對我國淡水資源的極大浪費。

回灌井堵塞的成因多種多樣，但是無論發生哪一種堵塞，其結果都會導致回灌井周圍含水層的滲透系數減小，因此為避免在運行期內發生溢井現象，針對上述技術方案的不足之處，本發明以實際工程中較易獲取的滲透系數為基礎提出一種適用于我國地下水源熱泵工程的回灌井堵塞預測診斷方法。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于滲透系數模型的回灌井堵塞預測診斷方法。該方法克服了現有技術中診斷成本高、可實現性差、診斷延遲等缺點。它通過定期測量實際工程中較易測得的抽灌井水位及流量，給出回灌井水位預測方程并預測回灌井溢井發生所需時間。以此判斷運行期內是會否發生溢井現象，很大程度上避免了溢井發生的可能性，為運行管理策略的制定提供了參考。

本發明是通過下述技術方案來實現的：

一種基于滲透系數模型的回灌井堵塞預測診斷方法，該方法包括下述步驟：

步驟1：根據地下水源熱泵系統所使用的抽灌井類別，定期對各井在運行期間的水位進行測量；

步驟2：根據水位測量值，計算運行期內不同時刻各井水位降深；

步驟3：確定各井的井間距、井半徑及流量；根據該參數和步驟2獲得的各井不同時刻各井水位降深，通過地下水向井群流動的數學模型，求解出不同時刻各回灌井滲透系數；

步驟4：擬合各回灌井滲透系數衰減方程；

步驟5：判斷運行期內是否會發生溢井，若某井滲透系數衰減系數λ_i≤0，則該井在運行期內不會發生溢井，預測診斷結束；若某井滲透系數衰減系數λ_i>0，則需要進一步判斷，繼續以下步驟；

步驟6：給出各回灌井水位預測方程；

步驟7：確定各回灌井溢井時的水位及降深；

步驟8：根據各回灌井水位預測方程及溢井時的降深計算溢井發生所需時間t_of并再次判斷運行期內是否發生溢井；若t_of大于運行期，則運行期內不會發生溢井；若t_of小于等于運行期，則運行期內會發生溢井；

步驟9：根據預測結果，對運行期內會發生溢井的回灌井進行定期回揚或進行洗井。

優選地，所述各井在運行期間的水位為水井液位至測量參考點的距離。

優選地，所述步驟1中，水井類別包括在運行期內該井被用作抽水井還是回灌井，定期對各井在運行期間的水位進行測量包括：運行期開始前各井初始水位的測量，運行首日各井水位的測量以及在運行期內每隔一段時間對各井水位的測量；對各井水位的測量測量儀器選用鋼尺水位計或壓力變送器，為使測量結果準確應選擇平直的參照物作為基準點。

優選地，所述步驟2中，運行期內不同時刻各井水位降深通過s_i(t)＝H_0i-H(t)計算。