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控制条件下咸水含水层储采(ASR)试验的采收率

阿布Anand Kaushal1Gopal Krishan2和Govind Pandey.1

1Madan Mohan Malaviya理工大学,Gorakhpur,Uttar Pradesh India。

2印度北阿坎德邦罗尔基247667国家水文研究所。

通讯作者电子邮件:drgopal.krishan@gmail.com.


DOI:http://dx.doi.org/10.12944/cwe.15.3.07

目前的工作是在研究所开发的实验模型中进行的,用作原型人工含水层,用高盐水饱和,电导率(EC)等于8500μs/ cm。淡水平均EC =467.50μs/ cm和温度= 25oC在盐水中的已知量中注射了已知量,并在1,1.5,2,2,2.5,3,3.5,4,4,8 24,48,72,96,120,144的固定时间间隔内萃取该水在累计时间为735.30小时的168小时,平均恢复效率为63%。回收的水具有等于或小于1000μs/ cm。虽然,但这种实验是小规模进行的,但这可以以更大的规模来试验,以熟练地管理需求超过供应的有问题区域的表面或再生水。


含水层储采;实验模型;淡水;国家水利工程;采收率;盐水

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关键词:含盐含水层,可控条件,含水层储采(ASR),回采效率15(3)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/cwe.15.3.07

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关键词:含盐含水层,可控条件,含水层储采(ASR),回采效率15(3)。可以从:https://bit.ly/2ho2cau.


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收到: 08-06-2020
接受: 25-10-2020
审查由: orcid.orcid.B. Yadav博士
第二次评审: orcid.orcid.拉胡尔·库马尔博士Jaiswal
最后的批准: Umesh Kulshrestha博士

介绍

地下水是地球宝贵的动态可再生自然资源,是人类赖以生存的基础,在区域经济社会发展中发挥着重要作用。在过去的4-5年里,不断增长的需求和气候变化不仅在质量和数量上影响了这种资源的可获得性1,2但也导致了空间和时间的变化。2盐度及其在淡水含水层中的入侵是世界上沿海地区以及干旱半干旱地区最常见的地下水污染问题。3,4,5,6,7,8,9,10含水层存储和恢复(ASR)系统可以证明是季节性,耐用和未来存储本资源的重要技术3,4.当时主要是由于污染、失水、自然灾害等意外情况造成其无法通行。ASR取决于由土壤和地下特征决定的水文地质可行性,这些特征与渗透速率、孔隙度、渗透性、水质和连接补给区有关。11一些重要的含水层特征12分别为:类型、渗透性、厚度、储量、孔隙类型、均匀性、地下水氧化还原性和化学性。鉴于上述问题,在Roorkee国家水文研究所(National Institute of Hydrology Roorkee)进行了一项实验,该实验模型是在世界银行资助的国家水文项目Mewat Purpose Driven Study (PDS)下制作的,旨在从注入盐水中回收淡水,并评估回收效率。

材料与方法

实验在长125 cm,宽58 cm,高153 cm的实验模型中进行(图1)。使用两台自蓄能再生泵进行注水和抽提。为进行实验,以氯化钠(NaCl)为原料制备了浓度为8500 μs/cm的盐溶液。EC和温度用EC仪(Eutech)测定。将100升温度为25°C的盐溶液插入0.075至1.00 mm大小的砂中,直至饱和。沙子被保存在一个原型人工含水层的实验模型中。砂体体积0.479 m3.填充至中段至66厘米高。用盐水浸透砂岩后,按1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4、8 24、48、72、96、120、144、168小时的时间间隔注入淡水,同时采油。累计时数为768.30。

图1:实验模型布局。


将淡水载体管连接到上述实验模型的淡水池,保持重力流动(图2)。通过水龙头调节的淡水载体管注入淡水60升,平均EC为467.50 μs/cm,平均温度为24.91℃。两根管子被固定在沙床的底部。回收管与泵相连,中间有卡盘阀,将水保留在管道内(图2)。

图2:实验模型中水的注入和提取



水通过回收管泵出,储存在长、宽、宽为43cm*48cm* 24cm的圆柱形水箱中。将回收的水样放入50ml烧杯中,记录温度和EC。 水从回收管泵出来,并且由于吸入压力,在淡水袋和盐水中的盐水之间存在混合。通过计算恢复效率(RE)作为注入* 100的体积恢复/体积来量化该ASR实验的性能。

结果与讨论

实验期间,盐水的电导率(EC)保持在8500µS/cm,温度保持在25℃。表1给出了测量参数、回收体积和效率的统计汇总。注入淡水EC范围为320 ~ 580µS/cm,平均为467.50µS/cm,温度范围为21.1 ~ 31.7°C,平均为24.91°C。回收率为830 ~ 7200µS/cm,平均值为1664.05µS/cm,温度范围为21.1 ~ 31.7℃,平均值为24.91℃。平均注入60升淡水,回收水的体积在22至55升之间,平均值为36.88升。采收率(RE)为40 ~ 90.42%,平均为62.75%。一般来说,RE总是小于100,涉及的机制是混合在地下- density‐梯度驱动的对流,弥散和扩散,rate‐有限质量传输等。13,14金布尔等人(1975)13还强调,RE可以增加,但污染更多。

表1:测量参数的统计摘要,注入/恢复和恢复效率的水量

温度 (oC)

EC(μs/ cm)

卷(升)

累计时间(小时)。

回收效率(%)

淡水

回收水

淡水

回收水

注射

恢复

21.10

21.90

320.00

830.00

40.00

22.00

1.00

40.00

31.70

29.80.

580.00

7200.00

70.00

55.00

735.30.

90.42

24.91

24.96

467.50.

1664.05

60.00

36.88

90.92

62.75

2.56

1.72

35.97

1449.54

6.31

7.79

161.09

12.47

图3:实验735.30小时EC和温度的变化

点击这里查看图。



电导率和温度随时间的变化如图2所示。从图3可以明显看出,29 h后采出水EC值小于1000µS/cm。这可能是由于盐水和淡水的混合反应,EC在30小时至735.30小时内几乎不变。结果表明,回收水的浓度小于盐水浓度的12%,这与Kimbler等人的观点一致13回收水的EC应等于或小于10%。

结论

实验是在控制条件下进行的,以评估咸水层的回收率。实验时间为29 h,采出水EC≤1000µS/cm时,回收率为63%。蓄水层的储存和回收是一种重要的、适宜的水资源管理工具,并可能在含盐环境中起到水力屏障的作用。需要在大田条件下进行更大规模的试验,以检验其淡水生产潜力。

确认

资金从国家水文项目收到的是正式承认的。

资金

资金从国家水文项目收到

的利益冲突

作者没有任何利益冲突。

参考文献
  1. MacDonald, Alan, Bonsor, Helen, Ahmed, Kazi, Burgess, William, Basharat, Muhammad, Calow, Roger, Dixit, Ajaya, Foster, Stephen, Krishan, Gopal, Lapworth, Daniel, Lark, Murray, Moench, Marcus, Mukherjee, Abhijit, Rao, m.s., Shamsudduha, Mohammad, Smith, Linda, Taylor, Richard, Tucker, Josephine, Steenbergen Frank van, Yadav, Shobha. 2016。恒河盆地(Indo‐)的地下水枯竭和水质是根据现场观测绘制的。自然地球科学。9:762 - 766。
    CrossRef
  2. Bonsor HC, MacDonald AM, Ahmed KM, Burgess WG, Basharat M, Calow RC, Dixit A, Foster SSD, Gopal K, Lapworth D, Lark RM, Moench M, Mukherjee A, Rao MS, Shamsudduha M, Smith L, Taylor R, Tucker J, van Steenbergen F, Yadav SK. 2017。南亚印度-恒河盆地冲积含水层的水文地质类型。水文地质学报。25(5):1377-1406。
    CrossRef
  3. kishan G., Dasgupta P.,和McKenzie, A.(2020)了解印度孙德尔本斯的含水层系统。水简短11.印度 - 英国水中中心。31pp。英国的沃林福德和印度的浦那
  4. Roorkee国家水文研究所(2019)。改善我们理解印度Sundarbans 2019年12月的含水层系统。印度 - 英国水中中心;浦那地图瓦莱特福德和印度热带气象研究所生态与水文中心。
  5. 仙、Gopal》2019。地下水盐度。环境科学学报14(2):186-188。
    CrossRef
  6. Krishan,Gopal,Ghosh,NC.,Kumar,C.P.,Sharma Mohan,Lalit,Yadav,Brijesh,Kansal,M.L.,Singh,Surjeet,Verma,S.K.,Prasad,Gokul。2020.了解佩斯纳,哈里亚纳,印度苏丹的盐度受影响地下水的稳定同位素系统。J Earth Syst SCI 129,109(2020)。https://doi.org/10.1007/S12040-020-1380-6。
    CrossRef
  7. Vandenbohede,A.,E.Van Houtte和L.Lebbe(2008),研究了比利时深层含水层的含水层储存和回收系统的可行性。SCI。J.,53,844-856。
    CrossRef
  8. Krishan,G,Prasad,G,Anajli,Kumar,C.P.,Patidar,N,Yadav,B,Kansal,M.L.,Singh,S,Sharma LM,Bardley,A,Verma,S.K.2020.使用氘过量鉴定地下水盐渍化源的季节性变异 - 以梅沃特,哈里亚纳,印度的案例研究。水文学杂志 - 区域研究,31:100724 https://doi.org/10.1016/j.ejrh.202010.100724。
    CrossRef
  9. kishan G., Dasgupta P.,和McKenzie, A.(2020)了解印度孙德尔本斯的含水层系统。水简短11.印度 - 英国水中中心。31pp。瓦莱特福德,英国和浦那,印度。
  10. Roorkee国家水文研究所(2019)。改善我们理解印度Sundarbans 2019年12月的含水层系统。印度 - 英国水中中心;沃灵福德生态与水文中心和印度热带气象研究所,浦那
  11. Choi J.,Skibniewski M.,Shim Y-G。(2018)。替代资源的经济学,重点是含水层储存和恢复。水科学与技术:供水,2月18日。
    CrossRef
  12. DEMEAU。(2014)。符合欧盟WFD和GWD的新MAR系统的先决条件和设计标准(包括预处理)。
  13. 金伯勒,ok, R. G. Kazmann,和W. R. Whitehead(1975),咸水含水层淡水循环储存,78页,路易斯安那水资源Res. institut . Bulletin 10, Baton Rouge, LA。
  14. 卢超,杜鹏,陈勇,罗建军(2011),基于传质限制的含水层储采效率研究,水利学报。Res., 47, W08529, doi:10.1029/2011WR010605。
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