地下水流的水力学湿地

达西定律,7.1所定义的方程,描述了在多孔介质流态,是公认的设计社保基金湿地利用土壤和碎石床上媒体。更高层次的湍流可能发生在床上使用非常粗糙的岩石,在这种情况下,水系的方程更合适。达西定律并不完全适用地下流湿地由于物理限制在实际系统。它假定层流条件,但湍流可能发生在非常粗糙砾石在设计时利用高水力梯度。达西定律还假设系统中的流动是恒定的,统一的,但在现实中流动可能会有所不同,由于降水、蒸发、渗漏,当地可能出现的短路流由于不平等的孔隙度或可怜的建设。如果小到中型砾石作为媒体,如果系统是否正确构造以减少短路,如果系统被设计成依赖最小的水力梯度,如果水的得失是公认的,达西定律可以提供一个合理的近似在社保基金湿地的水力条件:

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					”——原土壤

图7.1地下流人工湿地的示意图。因为v = Q /王寅

图7.1地下流人工湿地的示意图。因为v = Q /王寅

v =达西的速度,明显的流速通过整个跨

床的截面积(ft / d;m / d)。ks =水力传导率的单位面积湿地垂直于流动方向(发生/ ft2-d;m3 / m2-d)。s =水力梯度、斜率的水面流系统(英国《金融时报》/英尺;m / m)。

Q =平均流经湿地(发生/ d;m3 / d) =(秦+ Qout) / 2。W =社保基金湿地单元格的宽度(英国《金融时报》;米)。y =平均水深湿地(英国《金融时报》;米)。Ac =总横截面积垂直于流(ft2;m2)。

社保基金湿地中的流动阻力是主要由砾石媒体造成的。从长远来看,植物根系在床上的传播和非降解性残留物的积累砾石孔隙空间也将增加阻力。克服这种阻力所需要的能量是由水面之间的微分头在进口和出口的湿地。其中一些微分可以通过构造湿地提供一个倾斜的底部。首选的方法是构造有足够的斜坡底部允许完成排水在需要的时候,提供出口结构,允许调整水位来补偿电阻随着时间的推移,可能会增加。纵横比(length-to-width)社保基金的选择

表7.1

典型的媒体特点地下流湿地

表7.1

典型的媒体特点地下流湿地

媒体类型	有效的大小(D10)(毫米)	孔隙度(n) (%)	液压电导率(ks)(《金融时报》/ d)
粗砂	2	28-32	328 - 3280
砾质砂	8	实现了	1640 - 16400
细砾	16	35-38	3280 - 32800
中砾石	32	36-40	32800 - 164000
粗糙的石头	128年	38-45	164000 - 820000
注:0.305英尺x / d	= m / d。

湿地还强烈影响液压政权随着流动阻力的增加随着长度的增加。里德et al。(1995)开发了一个模型,该模型可以用来估计最低可接受的社保基金湿地通道宽度。有可能取代反应和重排的术语来开发一个方程来确定可接受的最小宽度的社保基金湿地单元与水力梯度选择兼容的设计:

W = (1 / y) [(QA) () / (m) (ks)] 0 - 5 (7.2)

在哪里
W	=社保基金湿地单元格的宽度(英国《金融时报》;米)。
y	=平均水深湿地(英国《金融时报》;米)。
质量保证	=平均流经湿地(发生/ d;m3 / d)。
作为	=湿地的设计面积(ft2;m2)。
米	=部分可用的水力梯度用来提供必要的
	头,作为一个小数。
ks	=水力传导率的媒体使用(发生/ ft2 / d;m3 / m2 / d)。

方程7.2 m值通常范围从5到20%的潜在可用。当使用方程7.2设计建议不超过三分之一的有效渗透系数(ks)用于计算和m值不超过20%,提供一个大的安全系数对潜在的堵塞和其他突发事件没有定义的设计。媒体的典型特征(中砾石是美国最常用的)潜在的使用在社保基金湿地表7.1中给出。

对于大型项目,建议水力传导率(ks)直接测量样本的媒体在现场或实验室使用前最后的设计。渗透仪是标准的实验室设备,但它并不适合粗砾石和岩石经常使用这些系统。一个

穿孔板

穿孔板

流出

校准容器

流出

校准容器

图7.2渗透仪测量槽地下流媒体的渗透系数。

渗透仪槽,已被成功地用于测量一系列的有效渗透系数砾石尺寸如图7.2。

槽的总长度约为16.4英尺(5米),与穿孔板位于约1.5英尺(0.5米)。穿孔板之间的空间充斥着媒体进行测试。血压计用于观察渗透仪内的水位,并间隔约9英尺(3米)。千斤顶或楔形用于略有提高的头端槽高于基准。水流入槽调整直到砾石媒体充斥但没有表面自由水。放电(Q)测量校准容器,用秒表计时。横向流区(Ac)估计,注意的是水的深度使多孔板槽和年底价值乘以槽的宽度。每个测试的水力梯度(s) (y1, y2) / x(尺寸在图7.2所示)。然后计算渗透系数因为方程7.2中的其他参数都被测量。计算雷诺数也应该为每个测试以确保层流的假设是有效的。

媒体的孔隙度(n)用于社保基金湿地还应测量之前最后的系统设计。这可以测量在实验室使用一个标准的美国和材料试验学会(ASTM)的过程。估计是可能的领域通过使用一个大容器用已知的体积。容器充满媒体测试,和建筑活动是由一些压实或模拟容器提升和下降。容器然后填充指定的标记与测量体积的水。水的体积增加了定义了孔隙的体积(Vv)。因为总量(Vt)是已知的,可以计算孔隙度(n):

许多现有的社保基金湿地设计具有高纵横比(length-to-width 10:1以上的比率)系统中,确保活塞流。如此高的纵横比是不必要的,这些系统诱导表面流,因为可用的水力梯度是不足以维持地下流。一些表面流湿地将出现在所有社保基金重大风暴事件,但污染物浓度比例减少和治疗效率通常不受影响。系统应该最初设计的一般设计流程和峰值流量和风暴事件的影响评估。

前面的建议设计水力梯度被限制在不超过10%的潜在头的实际效果是限制系统的可行的比例相对较低的值(< 3:1为床2英尺深;0.75:1床1英尺深)。社保基金与土壤系统在欧洲而不是砾石已经高达8%的斜坡构造提供一个足够的水力梯度,并且他们还经历了连续表面流由于不适当的安全系数。

继续阅读:热方面

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