淤塞

淤塞指謂水道阻塞不暢通，出自《申三省起請開湖六條狀》。淤塞方式包括濾床表 面的局部淤塞、砂卵石層的淤塞和過濾器及其附近淤塞等，淤塞機理包括濾 膜阻滯和砂礫石層阻滯的物理游塞、由化學沉澱物引起的物理一化學淤塞和 微生物大量繁殖及藻類過量生長所致的生物淤塞三類。

基本介紹

• 中文名：淤塞
• 外文名：silt up
• 拼音：yūsè
• 釋義：謂水道阻塞不暢通
• 出處：《申三省起請開湖六條狀》

基本信息

【漢字】：淤塞 yūsè

淤塞的河道

【英文】： [silt up] 沉積的泥沙使水流不暢

【解釋】：謂水道阻塞不暢通。

出處

【出處】：宋·蘇軾 《申三省起請開湖六條狀》：“父老皆雲，若運河淤塞，遠則五年，近則三年，率常一開。”《明史·河渠志四》：“且 江 潮湧沙，淤塞難免。”《二十年目睹之怪現狀》第九三回：“往常職道晉省，看見 南京 城裡的河道也淤塞的了不得。”

【出處】：田漢 《洪水》：“河床高，淤塞起來，自然就容易決口。”

濾床淤塞方式

( 1) 濾床表面的局部淤塞。由於水動力條件減弱,濾膜局部出現增厚、壓實，導致滲濾面積相對減小，影響出水量。

( 2) 砂礫石層的淤塞。過濾過程主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用的結果。河水中的懸浮物質被帶入濾層中， 水與岩(土)體發生各種物理、化學及微生物等水岩相互作用，產生沉積填充於濾床空隙中引起濾床性質發生變化，濾床顆粒膠結，滲透性減小。這種淤塞的發生與水質、岩(土)體的性質密切相關。

( 3) 集水管及其附近砂礫石層淤塞：集水管附近水流發生較大變化時容易發生淤塞。引起集水管淤塞的原因主要是化學和微生物的腐蝕與結垢。化學腐蝕包括直接化學腐蝕和電化學腐蝕，而結垢則包括腐蝕膠結物的堵塞結垢和溶解物沉澱的填塞結垢。

淤塞機理

天然河床滲濾取水的淨水過程涉及一系列物理、化學和生物作用,其淤塞機理較為複雜，研究結合取水特點及工程實踐分析，提出淤塞機理包括以下三方面:

( 1) 物理淤塞

① 懸浮物機械沉澱淤塞。過濾是以某種多孔物質為介質，在外力的作用下，使帶有懸浮物的液體通過介質孔道，固體顆粒被劫留在滲流介質表面，從而實現固液分離。通過模擬試驗能夠清晰觀察到水流攜帶懸浮物向濾床深部運移，較粗顆粒在砂礫石表層附近的粒間沉澱，形成“架橋”。濾床表面逐漸形成褐色泥質薄膜以攔截更小的雜質。濾膜在過濾初期增長很快，進入穩定發展階段後，增長速度減緩。在實際的工程中則表現出: 投入生產的前一段時間可取水量變化大,衰減快,隨著污染物截留量的增大，濾膜逐漸增厚壓實並在一定水流條件下達到動態平衡後，水量則穩定下來。

② 吸附淤塞。滲濾過程中,懸浮物隨水流深入到濾床區的曲折孔道中，與顆粒發生吸附、離子交換作用，被吸附在砂礫石的表面，濾床一定深度範圍內將形成一個淤填層，引起滲透性減小。淤填層的發育深度受濾料顆粒、濾速的影響，濾料顆粒越大，均勻性越好，濾速越快，淤填層發育深度越大。有研究發現,在地下水人工補給的滲水池中，當有效粒徑d10= 0. 85 mm時，主要淤填層發育深度為3 cm；當d10= 0. 25 mm時，主要淤填層發育深度為l cm。圖2濾床中發育的淤填層示意圖。

圖2　濾床中發育的淤填層示意圖

③ 濾床水動力條件改變引起淤塞。濾膜對攔截地表水中的懸浮物和細菌起了關鍵作用，延緩了地表水中懸浮物和泥沙進入到砂卵礫石層中造成的濾床淤塞老化。然而，濾膜淨水過程中逐漸增厚可引發上部地表水給水不暢，濾床中水流狀態由三維飽和流過渡到一維非飽和垂向流，在截留雜質較多上層濾料中地表水和地下水脫開，形成負壓區。此時，取水量很大程度上是靠濾床內地下水的疏乾提供。因此，河流的入滲量減少消耗地下水儲存量將造成系統淤塞。

④ 不合理降深引發淤塞。降深過大會加大水力坡度，加快地下潛流流速，水流由層流狀態變成紊流，受水力驅動影響，地層內顆粒呈現無序組合影響地下水補給的速度,使產水量衰減。

( 2) 化學淤塞

地表水滲入河床以及輻射集水管的存在都會引發化學作用，由此造成的淤塞發生在砂礫石層中，主要是集水管及砂礫石被沉澱堵塞。

① 砂礫石層淤塞。亞鐵離子廣泛存在於地層中，二價鐵的氧化物在地殼表層的含量約為2. 7%。若在取水過程進行曝氣處理， 被氧化形成高價鐵的氫氧化物,逐漸附著在濾膜和濾層中，並且鐵質濾膜具有接觸催化作用, 可吸附新的 生成新的濾膜:4 + +2 = 4 + 4OH-濾床中越來越多的三價鐵絮凝體膠結鬆散砂礫及懸浮物將減小砂層孔隙率，增大過水阻力，降低滲透係數。在濾膜更新緩慢的枯水季節或是長時間曝氣均可引起氫氧化鐵沉澱大量進入砂層中，堵塞濾床。

② 集水管淤塞。集水管常發生腐蝕和結垢現象。鐵細菌和硫酸鹽細菌等微生物引起井管斑狀腐蝕。有關研究表明,當河床滲透水的pH值< 7. 0，溶解氧含量> 2ppm、二氧化碳含量> 50ppm都會引起輻射管的腐蝕。主要化學反應有: 2Fe+ = 2FeO; 4FeO+ = 2 ; + 3 = 2Fe 。結垢現象則是由於潛流水進人通道時，壓力降低,水中氣體( 分離出來,與水中的 、 、 離子結合生成沉積物在通道孔眼處沉澱下來,堵塞進水通道。有關研究表明,當河床滲透水的pH值> 7. 5、碳酸鹽含量> 300 ppm、鐵離子含量> 2ppm、鎂含量>1ppm鈣、鎂及鐵鹽不斷從水中析出並在輻射管孔眼處與鄰近含水層孔隙中沉澱造成的堵塞。化學堵塞且使水產生腥味呈黃褐色，是影響出水量和水質的原因之一。

( 3) 生物作用造成淤塞

微生物作用在水質淨化中不容忽視，不僅濾膜和砂層中存在多種生物，淺水地段和岸邊普遍發育有水生植物及藻類。滲透過程中通過微生物作用，有機物、氨氮、細菌和酚指標均大幅降低，說明生物作用是獲得良好水質的關鍵。但同時，適宜的營養物質、水溫和光照使微生物的大量繁殖，這將導致含水層有效空隙減少，引起水量減小造成系統淤塞失效。

淤塞防治措施

由於滲濾取水工程建造在河床底部，進行清淤會有相當難度，因此，採取防治尤為重要。若能保持其天然的滲透狀態，取水工程可持續相當長的時間。經過對工程實踐的總結提出以下防治措施:

( 1) 水體的流動是避免濾床淤塞的先決條件，豐富的水源能保證潛流的補給，因此應選擇具有豐富流動的江河(流速大於0. 04 m /s, 落淤粒徑大於粉砂級)。

( 2) 選擇具有足夠面積、厚度、被水體淹沒或半淹沒得砂卵石層發育河段，這些地段的地下水補給豐富，含水層透水性良好，埋藏淺，能夠保證滲濾水品質優良。

( 3) 設定水源保護區，加強動態監測。

( 4) 根據不同取水河段水文地質條件、濾床、水質特點設計合理滲濾速率、輻射管布置方式及水位降深；在緊靠集水管壁外設定人工反濾層，反濾層的濾料粒徑須比進水孔的孔徑略大一些，防止集水管進水孔堵塞。

( 5) 對於河床表層局部發生的淤塞,可採用耙地或高壓水流進行沖洗，剝去淤積層即可以恢復濾床的滲透性。