岩溶地区隧道排水管道结垢堵塞机理

     

    项目名称

    岩溶地区隧道排水管道结垢堵塞机理

    承担部门

    研发部

    项目负责人

    张伯友

    主要参与人员

    金彪、李军、曹晶晶、谢秀风

    项目时间

    2019.10-2021.12

    关键词

    南京水联天下海水淡化技术研究院,隧道工程,隧道排水系统

    简介

    岩溶地区的地质条件一般都比较复杂,往往具有富水、高水压、地下溶洞及地下暗河分布的特征。隧道工程穿越岩溶地带时,岩溶的存在不仅会对隧道围岩造成不良影响,同时还会影响隧道衬砌结构的受力特性,进而对隧道衬砌材料造成腐蚀破坏,严重影响隧道的施工安全及后期运营。岩溶对隧道的不利影响主要有以下几个方面:

    1)      大量岩溶地下水的存在,在隧道施工过程中可能出现涌水、突泥、塌方等工程事故;

    2)      岩溶地下水一般都具有侵蚀性,对隧道围岩及支护结构的侵蚀作用不可忽视;

    3)      岩溶地区覆盖层大面积塌陷,威胁隧道工程的安全;

    4)      建成后的隧道衬砌背后往往可能存在空洞等不密实现象,给隧道结构安全埋下隐患;

    5)      岩溶地下水渗流结晶作用在隧道排水管内生成的沉淀结晶物与泥沙及围岩碎片、围岩颗粒等共同作用堵塞隧道排水系统。

    水是造成隧道诸多病害的根源,诸多岩溶隧道都出现了运营一段时间后防排水系统堵塞失效的问题。隧道排水管内堵塞物的来源主要有三种:第 一种是因地下水渗流结晶作用在隧道排水管内所生成的 CaCO3MgCO3BaCO3、和 BaSO4等沉淀结晶物;第二种是地下水渗流流动过程中冲刷围岩所产生的围岩碎片及围岩颗粒,这些围岩碎片及围岩颗粒随地下水渗流运动而进入到隧道排水管内;第三种是在地表水补给地下水过程中,部分泥沙及细沙等随地下水流运动而进入到隧道排水管内。

    南京水联天下海水淡化技术研究院是依托中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国 家重点实验室,由国内行业知名专家领衔,南京经济技术开发区政府平台与南京水杯子净水科技有限公司合作成立的独立法人机构。

    研究院将在中科院广州地化所前期获得国 家自然科学二等奖和国 家科技进步二等奖等水处理领域重要成果基础上,在行业知名专家带领下,组织高水平研发队伍,承担水处理领域战略性、前瞻性科学研究任务。强调为国 家和社会服务的要求,围绕国 家水资源安全保障发展需求,开展水处理领域关键共性技术研究、支柱水处理产业化核心技术开发,解决水处理产业发展中的技术瓶颈。

    研究院将吸引高端人才到院进行创新创业,培养和造就高水平科技领军人才和创新创业人才。以技术成果为纽带,联合产业基金和社会资本,搭建公共服务材料、水质检测实验室,孵化引育对应产业方向的各式科技项目,成为水处理领域从科研成果转化为市场应用的加工厂。构建高端水处理领域行业联盟,搭建专业化技术转移平台,开展科技成果向市场应用的转化,创新成果转化体制机制,积极开展技术服务,加快推动水处理领域科技成果向市场转化。

    海水淡化技术属高端水处理领域,涉及海洋、化工、材料、环境、生物等多个学科,是大量高新技术的集成。研究院将针对水处理领域共性技术、产业化关键技术和发展战略,承担水处理领域战略性、前瞻性科学研究任务,强调为国 家和社会服务的要求,围绕国 家水资源安全保障发展需求,结合研究院现实能力,设置研究领域为:环境地球化学过程污染物示踪、海水淡化技术、污水处理技术、纯水制备、水净化与再利用技术、膜科学与技术、净水工程和物联网大数据技术研究等 7 个重点研究方向和 22 个子课题。

    研究院将发挥科技引领、创新示范、产业集聚、开放合作的作用,初步形成科研开发、检测评价、孵化转化、交流培训、信息集成等功能。

    研发内容

    研发内容:

    1)    国内外隧道排水系统结垢和防垢技术文献调研

    通过文献检索,查询大量的相关文献,并进行研究分析,总结目前国内外隧道排水系统结垢和防垢技术的发展现状。

    2)    隧道排水结垢机理及影响因素分析

    研究其结垢机理、结垢速率及其结垢量预测方法,准确预测出隧道排水管道的结垢趋势、易结垢位置和结垢量,及结垢机理,通过分析,总结结垢的原因,及影响因素,并为提出防垢技术提供基础支撑,减少设备、管道的维修及改造费用。

    3)    防垢技术研究

    根据对隧道排水管道结垢机理和影响因素的研究,通过物理方法、化学方法和其他工艺方法进行分析防垢效果,寻求切实可行的防垢方法。

    目标:

    解决岩溶地区隧道排水管道结垢问题,对隧道排水系统结垢这一普遍问题提出解决方案,具有广阔的市场前景。

    项目开发

    预期效益

    1)    提出解决隧道排水管道结垢的共性问题的解决方案,具有广阔的市场前景,利于研究院的长远发展。

    2)    形成功能阻垢方面的技术成果,借助研究院的成果转化功能,三年内预计形成技术服务收入 200 万元;

    3)    项目预计申请发明专利 2 项,新增 3 人就业。

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