CN102500146B - 渗滤取水滤层反冲洗方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种渗滤取水滤层反冲洗方法及控制系统，该渗滤取水滤层反冲洗方法将反冲洗介质通过高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法作用于滤层淤塞区域，在该区域往复或脉冲式振荡运动，使淤塞边界产生疲劳松动，在全面积范围产生能量释放点，同时将淤塞物脱离附着物并被反冲洗介质带走，在整个滤层恢复渗水通道。该渗滤取水滤层反冲洗控制系统包括中央控制器、气水工作站、传感控制装置、连接部件；该渗滤取水滤层反冲洗控制系统采用远程传感，远程控制，自动识别判断各项参数，自动给定各项反冲洗参数，对反冲洗过程中各项参数变化实时监测并实时调整，实现高度自动化、智能化，本方法及控制系统适用于天然滤层及人工滤层。
Description
技术领域
本发明属于取水技术领域中有关渗滤取水的滤层清淤技术，具体涉及一种渗滤取水滤层反冲洗方法及控制系统。
背景技术
滤层(滤床)反冲洗清淤的目标为打破淤塞形成的容器效应，清除滤层(滤床)内淤塞物，在整个取水面积范围疏通或新建渗水通道，恢复含水层的补水量，保证取水管道的设计取水量。
滤层(滤床)反冲洗清淤的基本工作原理是将压力介质通过取水管道反向注入滤层(滤床)内部，利用介质的压力向外膨胀，打破淤塞造成的容器效应，再通过介质的冲刷力及吸附力，将淤塞物清理出滤层(滤床)内部的过程。在这个过程中，如果介质压力过高，能量会在容器效应最薄弱点(承受压力最低点)集中释放，即产生爆破现象。由于能量的集中释放，压力介质瞬间以高流速向外喷射，其产生的冲刷力大于滤层(滤床)的破坏力，将米石、粗砂、细沙等小颗粒滤料带出滤层(滤床)，形成井喷现象。其结果在滤层(滤床)中形成一个无小颗粒滤料的管道，使地表水与含水层直接连通，失去了滤层(滤床)的过滤效果，造成取水孔或整个水井报废。
为了避免发生爆破、井喷现象，精确控制反冲洗滤层(滤床)清淤的基本原则是低压差、小流速，高流量、大膨胀。由深层至浅层逐层清洗。
低压差、小流速：井喷是由于能量释放时流速过高造成的，而流速的大小是由两端压力差决定的，压差小流速就低，因此，控制好滤层(滤床)内外的压差，就能避免井喷的发生。在取水管控制阀门关闭后，滤层(滤床)内的含水就变成了静态水，具有一个静态水压力，只有用大于静态水压力的压力介质，才能通过取水管道反向进入滤层(滤床)，并使介质与滤层(滤床)内部的水向其它方向(渗滤补水的反方向)流出，实现反冲洗过程。反冲洗压差过大，会造成原渗滤通道中的水逆向流速过高，产生的冲刷力会冲刷掉滤料级配中的小颗粒滤料，使过滤效果变差或丧失，甚至会发生由高压差产生的边界最薄弱点(压力最低点)的能量突然释放形成的爆破、井喷现象。反冲洗时增加的压力的选择范围应为初始静态压力的5％～50％，具体数值的确定还应参照滤层(滤床)厚度及淤塞程度等参数。
高流量、大膨胀：在保证低压差的基础上，加高流量可使整个滤层(滤床)保持一种大膨胀状态(清淤完成及建立新渗滤通道前)，反冲洗介质对淤塞区域始终保持有一定的压力作用，在渗滤边界恢复或产生新的渗滤通道。反冲洗过程中流量参数的选择应从大于淤塞后取水管流量10％开始，直到大于设计流量逐渐增加。
精确控制反冲洗滤层(滤床)清淤的方法由以下几方面构成：
(1)按介质分：气反冲洗、水反冲洗、气水混合反冲洗、药物反冲洗等。其原理为不同介质会产生不同的冲刷力、膨胀力、吸附力、溶解力，利用介质的不同性质进行反冲洗。
(2)按控制方法分：高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法。其原理为利用不同的控制方法，使滤层(滤床)产生高、中、低频及脉冲等不同的振荡效应，对各类型的淤塞进行清洗。
反冲洗法解决渗滤取水滤层(滤床)淤塞与地面水厂过滤池淤塞有着很大的区别，地面水厂过滤池淤塞采用的反冲洗方法是完全不适用于渗滤取水滤层(滤床)淤塞的，包括以下原因：
1、边界条件不同：渗滤取水滤层(滤床)初始为无边界条件，随着淤塞的产生，形成不同条件形式且不规则的边界，造成能量释放的方向与形式都不相同，为能达到清除淤塞物的目的，需要采取多种操作方式及更精确的控制。过滤池为人工所建，其边界清晰，能量释放方式为均匀向上，其操作及控制方式单一。
2、处理条件与处理范围的不同：由于渗滤取水滤层(滤床)的不可入性，滤层(滤床)内的一切条件都是由勘探结论推断出来的，且渗滤取水滤层(滤床)内部的复杂结构及不均匀性等，对于反冲洗控制的要求很高，过滤池的结构条件单一且均匀，反冲洗时操作简单。渗滤取水滤层(滤床)处理范围很大，可达到几千平方米的面积，对反冲洗参数的要求很大，过滤池处理范围小，最大一二百平方米，参数要求简单。渗滤取水滤层(滤床)多在天然河床上，处理问题时基本无法进行排水处理，因此要求在反冲洗时的控制精确度很高，过滤池可将全部的水排干处理，对反冲洗的控制精度要求相对较低。
3、滤料条件不同：渗滤取水滤层(滤床)滤料是不均匀的各种规格的石、沙等固体颗粒的级配，过滤池滤料均匀单一，对反冲洗时各项参数的要求不同。
4、可能产生不良后果的不同：滤层(滤床)反冲洗过程中如果出现了爆破井喷现象，其后果会造成取水通道无过滤效果而报废，甚至整个取水井的报废，过滤池如果发生这样的现象，只需人工整理一下滤料就可完全避免报废现象，不会产生不良的后果。
另外，由于洪水期与枯水期水位及水量的变化很大，包括流量、流速、压力等参数变化也很大，现有的反冲洗系统都是由人工先检测取水管的各项参数，再根据得到的数据判断取水管淤塞情况，操作比较单一的反冲洗模式，不仅对操作人员的技术要求很高，同时增大了工作人员的劳动强度，降低了工作效率，引入了人为误差，影响了反冲洗效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是反冲洗滤层清淤过程中如何能够完全避免爆破、井喷发生，为了避免压力介质只在压力最低点一处释放全部能量，而是在整个取水面积内大范围疏通或新建渗水通道，本发明提供的一种渗滤取水滤层反冲洗控制系统及其反冲洗清淤操作模式，采用自动化、智能化的中央控制系统及传感控制装置，结合使滤层产生不同频率振荡，用疲劳强度远小于破坏强度的原理，使滤层其它部分疲劳松动，产生多处多点全面积范围的能量释放点，在整个滤层恢复渗水通道。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种渗滤取水滤层反冲洗方法，其特征在于：用于清除滤层淤塞物，将反冲洗介质通过高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法作用于滤层淤塞区域，反冲洗介质在滤层淤塞区域往复或脉冲式振荡，使淤塞边界产生疲劳松动，同时将淤塞物脱离附着物并被反冲洗介质带走。
所述高频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述高频振荡法适用于靠近取水管的深层及中层淤塞物的清除；所述高频振荡法的振荡周期为10～240s；
所述中频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述中频振荡法适用于整个滤层淤塞物的清除；所述中频振荡法的振荡周期为50～600s；
所述低频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述低频振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述低频振荡法的振荡周期为100～1200s；
所述脉冲振荡法是利用反冲洗介质的往复运动使滤层不断地膨胀、还原而产生振荡，淤塞物与附着物之间不断摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述脉冲振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述脉冲振荡法的振荡周期为10～1200s。
实现上述渗滤取水滤层反冲洗方法的控制系统，包括中央控制器、气水工作站、连接部件；其特征在于：还包括传感控制装置；连接部件包括电缆、高压输气管、高压输水管、连接软管；所述中央控制器设置有电源线，并通过电缆分别与气水工作站、传感控制装置连接；所述传感控制装置设置在硐室或辐射井内；所述硐室或辐射井一侧设置有取水管；所述取水管通过连接软管与传感控制装置连接；所述气水工作站与传感控制装置之间设置有高压输气管和高压输水管。
所述中央控制器包括控制电脑、显示屏、操作平台；所述气水工作站包括气泵、水泵、集药箱；所述集药箱通过管道与水泵连接，且管道上设置有出药控制阀；所述连接部件还包括反冲洗介质管路、取水管路；所述传感控制装置设置有淹没式罐体；所述淹没式罐体内设置有混合罐、传感器组和控制阀组；所述淹没式罐体一侧设置有取水接口、出水接口。
所述传感器组包括气压力传感器、水压力传感器、双向式流量传感器、工作压力传感器；所述控制阀组包括气控制阀、水控制阀、流量阀、出水控制阀；所述出水控制阀为电磁阀或者液控阀。
所述出药控制阀、气压力传感器、水压力传感器、双向式流量传感器、工作压力传感器、气控制阀、水控制阀、流量阀、出水控制阀均通过电缆与中央控制器连接；所述气控制阀设置在气泵与混合罐之间，并通过高压输气管顺次连接，且气控制阀入口前设置有气压力传感器；所述水控制阀设置在水泵与混合罐之间，并通过高压输水管顺次连接，且水控制阀入口前设置有水压力传感器；所述混合罐的出口接反冲洗介质管路；所述反冲洗介质管路上设置有流量阀；所述反冲洗介质管路与两条取水管路相接；所述两条取水管路分别接入淹没式罐体设置的取水接口和出水接口，接入取水接口的取水管路上设置有工作压力传感器和双向式流量传感器，且工作压力传感器位于双向式流量传感器的前方，接入出水接口的取水管路上设置有出水控制阀；所述取水接口与取水管连接。
所述气控制阀、水控制阀、流量阀为常闭模式；所述出水控制阀为常开模式。
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统的运行模式包括监测模式和反冲洗清淤操作模式；
监测模式：实时监测滤层淤塞状况，双向式流量传感器、工作压力传感器实时采集取水管的流量、压力值输送到中央控制器，中央控制器将流量、压力值与预先设定参数值比较，进而计算出滤层淤塞状况；
反冲洗清淤操作模式：反冲洗清淤操作，中央控制器根据实时检测结果，当取水管中流量小于预先设定参数值时，中央控制器自动启动反冲洗程序；根据取水管中流量变化，选择合适的清淤方式及反冲洗介质组合方式；所述清淤方式包括高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法；所述反冲洗介质组合方式包括气介质、水介质、药物介质、气水混合介质；通过中央控制器控制出药控制阀、气控制阀、水控制阀、流量阀、出水控制阀、气泵、水泵、集药箱进行清淤操作；当取水管中流量大于预先设定参数值时，清淤工作结束，所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统自动进入监测模式。
所述监测模式流程包括以下步骤：
a、设定S值，S值为取水管的设计流量，无设定值时，默认为700m3／d；
b、读取S0值，读取双向式流量传感器的实时值S0；
c、Sb=S0／S，计算流量衰减系数Sb；
d、Sb<b，比较流量衰减系数Sb与衰减系数标准值b，b的取值范围：0.3～0.7；若Sb≥b，在给定时长，一般为十天，返回步骤a；若Sb<b，系统判断有淤塞，进入下一步骤e；
e、启动反冲洗程序，自动启动对取水管的反冲洗操作；
所述反冲洗清淤操作模式流程包括以下步骤：
f、读取S0值，读取双向式流量传感器的实时值S0值；
g、读取P0值，设定Sg、Pg值，读取工作压力传感器实时值为压力初始值P0，Sg为阶段目标流量，Pg为工作压力，设定Sg=(1.1～1.4)×S0，Pg=(1.05～1.5)×P0，根据淤塞程度系数及滤层厚度由系统程序给定；
h、设定反冲洗操作模式组合，启动气水工作站，根据滤层淤塞程度系数给定的反冲洗操作模式组合；
i、启动操作模式单项一，启动操作模式组合中第一项工作，开始反冲洗操作；
j、读取实时流量S1，每进行完一次单项操作模式后，都读取双向流量传感器的实时流量S1值；
k、S1≥Sg，比较步骤j得到的双向流量传感器的实时流量S1值与阶段目标流量Sg值；若S1<Sg，进入步骤k.1；若S1≥Sg，进入步骤1；
k.1、最后单项，判断是否进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项；若已经进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项，进入步骤k.2；若未进行完本次设定的操作模式中的最后一个单项，进入步骤k.1.1；
k.1.1、启动下一模式操作单项，启动本次设定操作模式组合中的下一个操作单项并返回步骤j；
k.2、重新设定操作模式组合，本次设定的操作模式组合全部完成后，重新设定一组操作模式组合并返回步骤i，重新设定的操作模式组合参数强度大于前一组的操作模式组合参数强度；
1、S1≥S，达到阶段目标流量Sg值后，比较步骤j得到的双向流量传感器的实时流量S1值与初始设定取水管中流量S值；S值为取水管的设计流量，无设定值时，默认为700m3／d；若S1<S，取步骤j得到的双向流量传感器的实时流量S1值为下一轮的初始流量S0，并返回步骤g进行下一轮的反冲洗操作；若S1≥S，进入步骤m；
m、STOP：完成反冲洗清淤操作，系统停止反冲洗清淤操作模式，返回到监测模式。
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的高频振荡法控制流程包括以下步骤：
A1：关闭出水控制阀；
A2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀持续5s～120s；
A3：关闭流量阀；
A4：打开出水控制阀持续5s～120s；
A5：重复步骤A1～A4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的中频振荡法控制流程包括以下步骤：
B1：关闭出水控制阀；
B2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀持续25s～300s；
B3：关闭流量阀；
B4：打开出水控制阀持续25s～300s；
B5：重复步骤B1～B4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的低频振荡法控制流程包括以下步骤：
C1：关闭出水控制阀；
C2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀持续50s～600s；
C3：关闭流量阀；
C4：打开出水控制阀持续50s～600s；
C5：重复步骤C1～C4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的脉冲振荡法控制流程包括以下步骤：
D1：关闭出水控制阀；
D2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀持续10s～1200s；
D3：关闭流量阀；
D4：读取工作压力传感器实时值，并与清淤前的工作压力传感器初始值比较，当两值相同时进行下一步骤；
D5：重复步骤D2～D4至完成系统程序给定的次数。
所述高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法中的振荡周期是相对振荡周期，是指同一滤层针对不同层面(滤层深层、中层、浅层)所选用的不同振荡周期，振荡周期由滤层厚度、淤塞程度及取水面积等参数确定。一般来说，滤层厚度越大、淤塞越严重、取水面积越大，所需能量及能量传输距离越大，相对应的振荡周期就越长，频率就越低。因此，不同滤层所选用频率也不同。厚的滤层或者取水面积大的滤层所选用的高频振荡法的振荡周期甚至比薄的滤层或者取水面积小的滤层的低频振荡法的振荡周期还要长。
本发明提供的渗滤取水滤层反冲洗方法将反冲洗介质通过高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法作用于滤层淤塞区域，反冲洗介质在滤层淤塞区域往复或脉冲式振荡，使淤塞边界产生疲劳松动，达到多处多点全面积范围的能量释放点，同时将淤塞物脱离附着物并被反冲洗介质带走，在整个滤层恢复渗水通道。本发明提供的的渗滤取水滤层反冲洗控制系统采用远程传感，远程控制，自动识别判断各项初始参数，自动给定各项反冲洗参数，对反冲洗过程中各项参数变化实时监测并实时调整，实现高度自动化、智能化。该渗滤取水滤层反冲洗方法及控制系统，适用于天然滤层及人工滤层，能自动适应不同水厂或同水厂不同滤层，除安装时在控制程序中针对不同滤层(水厂)给定滤层平均厚度、设计流量等系统初始值外，不须对本系统做其它调整，实现设备生产的标准化、批量化。
附图说明
图1为渗滤取水滤层反冲洗原理示意图。
图2为渗滤取水滤层反冲洗控制系统的结构示意图。
图3为渗滤取水滤层反冲洗控制系统工作原理图。
图4为渗滤取水滤层反冲洗控制系统监测模式的流程图。
图5为渗滤取水滤层反冲洗控制系统反冲洗清淤操作模式的流程图。
其中：1、中央控制器；2、气水工作站；2.1、气泵；2.2、水泵；2.3、集药箱；2.4、出药控制阀；3、电缆；4、高压输气管；5、高压输水管；6、传感控制装置；6.1、淹没式罐体；6.2、混合罐6.3、气压力传感器6.4、水压力传感器；6.5、气控制阀；6.6、水控制阀；6.7、流量阀；6.8、双向式流量传感器；6.9、工作压力传感器；6.10、出水控制阀；7、出水接口；8、连接软管；9、取水管；10、取水接口；11、电源线；12、取水管路；13、反冲洗介质管路。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细的说明，但它们不是对本发明的进一步限制。
如图1所示，渗滤取水滤层反冲洗方法，用于清除滤层淤塞物。靠近取水管9的为滤层深层，往上依次为滤层中层和滤层浅层；反冲洗介质通过取水管9进入滤层，将反冲洗介质通过高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法作用于滤层淤塞区域，反冲洗介质在滤层淤塞区域往复或脉冲式振荡，带动淤塞物和附着物做往复或脉冲式振荡，淤塞边界产生疲劳松动，使淤塞物脱离附着物并被反冲洗介质带走。
上述高频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述高频振荡法适用于靠近取水管9的深层及中层淤塞物的清除；所述高频振荡法的振荡周期为10～240s。
上述中频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述中频振荡法适用于整个滤层淤塞物的清除；所述中频振荡法的振荡周期为50～600s。
上述低频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述低频振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述低频振荡法的振荡周期为100～1200s。
上述脉冲振荡法是利用反冲洗介质的往复运动使滤层不断地膨胀、还原而产生振荡，淤塞物与附着物之间不断摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述脉冲振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述脉冲振荡法的振荡周期为10～1200s。
如图2所示，该渗滤取水滤层反冲洗控制系统，包括中央控制器1、气水工作站2、连接部件、传感控制装置6；中央控制器1包括控制电脑、显示屏、操作平台；连接部件包括电缆3、高压输气管4、高压输水管5、连接软管8；中央控制器1设置有电源线11，并通过电缆3分别与气水工作站2、传感控制装置6连接；传感控制装置6设置在硐室或辐射井内；硐室或辐射井一侧设置有取水管9；取水管9通过连接软管8与传感控制装置6连接；气水工作站2与传感控制装置6之间设置有高压输气管4和高压输水管5。
如图3所示，气水工作站2包括气泵2.1、水泵2.2、集药箱2.3；集药箱2.3通过管道与水泵2.2连接，且管道上设置有出药控制阀2.4；连接部件还包括反冲洗介质管路13、取水管路12；传感控制装置6设置有淹没式罐体6.1；淹没式罐体6.1内设置有混合罐6.2、传感器组和控制阀组；淹没式罐体6.1一侧设置有取水接口10、出水接口7。传感器组包括气压力传感器6.3、水压力传感器6.4、双向式流量传感器6.8、工作压力传感器6.9；控制阀组包括气控制阀6.5、水控制阀6.6、流量阀6.7、出水控制阀6.10；出水控制阀6.10为电磁阀或者液控阀。
出药控制阀2.4、气压力传感器6.3、水压力传感器6.4、双向式流量传感器6.8、工作压力传感器6.9、气控制阀6.5、水控制阀6.6、流量阀6.7、出水控制阀6.10均通过电缆3与中央控制器1连接；气控制阀6.5设置在气泵2.1与混合罐6.2之间，并通过高压输气管4顺次连接，且气控制阀6.5入口前设置有气压力传感器6.3；水控制阀6.6设置在水泵2.2与混合罐6.2之间，并通过高压输水管5顺次连接，且水控制阀6.6入口前设置有水压力传感器6.4；混合罐6.2的出口接反冲洗介质管路13；反冲洗介质管路13上设置有流量阀6.7；反冲洗介质管路13与两条取水管路12相接；两条取水管路12分别接入淹没式罐体6.1设置的取水接口10和出水接口7，接入取水接口10的取水管路12上设置有工作压力传感器6.9和双向式流量传感器6.8，且工作压力传感器6.9位于双向式流量传感器6.8的前方，接入出水接口7的取水管路12上设置有出水控制阀6.10；取水接口10与取水管9连接。
在不进行反冲洗清淤操作时，在气控制阀6.5、水控制阀6.6、流量阀6.7为常闭模式；出水控制阀6.10为常开模式。
上述渗滤取水滤层反冲洗控制系统的运行模式包括监测模式和反冲洗清淤操作模式；
监测模式：实时监测滤层淤塞状况，双向式流量传感器6.8、工作压力传感器6.9实时采集取水管9的流量、压力值输送到中央控制器1，中央控制器1将流量、压力值与预先设定参数值比较，进而计算出滤层淤塞状况；
反冲洗清淤操作模式：反冲洗清淤操作，中央控制器1根据实时检测结果，当取水管9中流量小于预先设定参数值时，中央控制器1自动启动反冲洗程序；根据取水管9中流量变化，选择合适的清淤方式及反冲洗介质组合方式；所述清淤方式包括高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法；所述反冲洗介质组合方式包括气介质、水介质、药物介质、气水混合介质；通过中央控制器1控制出药控制阀2.4、气控制阀6.5、水控制阀6.6、流量阀6.7、出水控制阀6.10、气泵2.1、水泵2.2、集药箱2.3进行清淤操作；当取水管9中流量大于预先设定参数值时，清淤工作结束，所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统自动进入监测模式。
上述药物介质是通过中央控制器1打开出药控制阀2.4，储存在集药箱2.3中用于除去淤塞物的药物通过管道进入水泵2.2，药物溶解于水中，相应的水介质就变成了药物介质；当不采用药物介质清除淤塞物时，只需将出药控制阀2.4关闭即可。
如图4所示，上述监测模式流程包括以下步骤：
a、设定S值，S值为取水管9的设计流量，无设定值时，默认为700m3／d；
b、读取S0值，读取双向式流量传感器6.8的实时值S0；
c、Sb=S0／S，计算流量衰减系数Sb；
d、Sb<b，比较流量衰减系数Sb与衰减系数标准值b，b的取值范围：0.3～0.7；若Sb≥b，在给定时长，一般为十天，返回步骤a；若Sb<b，系统判断有淤塞，进入下一步骤e；
e、启动反冲洗程序，自动启动对取水管9的反冲洗操作；
如图5所示，上述反冲洗清淤操作模式流程包括以下步骤：
f、读取S0值，读取双向式流量传感器6.8的实时值S0值；
g、读取P0值，设定Sg、Pg值，读取工作压力传感器6.9实时值为压力初始值P0，Sg为阶段目标流量，Pg为工作压力，设定Sg=(1.1～1.4)×S0，Pg=(1.05～1.5)×P0，根据淤塞程度系数及滤层厚度由系统程序给定；
h、设定反冲洗操作模式组合，启动气水工作站2，根据滤层淤塞程度系数给定的反冲洗操作模式组合；高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法分别结合不同反冲洗介质组成操作模式单项；一般原则为先深层淤塞反冲洗(采用高频振荡法)，再中层淤塞反冲洗(采用中频振荡法)，最后浅层淤塞反冲洗(采用低频振荡法或中频振荡法)，脉冲振荡法适合轻度淤塞及滤层保养维护；先水反洗，再气水混合反洗，再气反洗，最后水反洗或者先药物反洗，再水反洗的组合模式；
i、启动操作模式单项一，启动操作模式组合中第一项工作，开始反冲洗操作；
j、读取实时流量S1，每进行完一次单项操作模式后，都读取双向流量传感器6.9的实时流量S1值；
k、S1≥Sg，比较步骤j得到的双向流量传感器6.8的实时流量S1值与阶段目标流量Sg值；若S1<Sg，进入步骤k.1；若S1≥Sg，进入步骤1；
k.1、最后单项，判断是否进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项；若已经进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项，进入步骤k.2；若未进行完本次设定的操作模式中的最后一个单项，进入步骤k.1.1；
k.1.1、启动下一模式操作单项，启动本次设定操作模式组合中的下一个操作单项并返回步骤j；
k.2、重新设定操作模式组合，本次设定的操作模式组合全部完成后，重新设定一组操作模式组合并返回步骤i，重新设定的操作模式组合参数强度大于前一组的操作模式组合参数强度；
1、S1≥S，达到阶段目标流量Sg值后，比较步骤j得到的双向流量传感器6.8的实时流量S1值与初始设定取水管9中流量S值；S值为取水管9的设定流量，无设定值时，默认为700m3／d；若S1<S，取步骤j得到的双向流量传感器6.8的实时流量S1值为下一轮的初始流量S0，并返回步骤g进行下一轮的反冲洗操作；若S1≥S，进入步骤m；
m、STOP：完成反冲洗清淤操作，系统停止反冲洗清淤操作模式，返回到监测模式。
上述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的高频振荡法控制流程包括以下步骤：
A1：关闭出水控制阀6.10；
A2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀6.7持续5s～120s；
A3：关闭流量阀6.7；
A4：打开出水控制阀6.10持续5s～120s；
A5：重复步骤A1～A4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的中频振荡法控制流程包括以下步骤：
B1：关闭出水控制阀6.10；
B2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀6.7持续25s～300s；
B3：关闭流量阀6.7；
B4：打开出水控制阀6.10持续25s～300s；
B5：重复步骤B1～B4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的低频振荡法控制流程包括以下步骤：
C1：关闭出水控制阀6.10；
C2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀6.7持续50s～600s；
C3：关闭流量阀6.7；
C4：打开出水控制阀6.10持续50s～600s；
C5：重复步骤C1～C4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的脉冲振荡法控制流程包括以下步骤：
D1：关闭出水控制阀6.10；
D2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀6.7持续10s～1200s；
D3：关闭流量阀6.7；
D4：读取工作压力传感器6.9实时值，并与清淤前的工作压力传感器6.9初始值比较，当两值相同时进行下一步骤；
D5：重复步骤D2～D4至完成系统程序给定的次数。
Claims (7)
1.一种渗滤取水滤层反冲洗方法，其特征在于：用于清除滤层淤塞物，将反冲洗介质通过高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法作用于滤层淤塞区域，反冲洗介质在滤层淤塞区域往复或脉冲式振荡，使淤塞边界产生疲劳松动，同时将淤塞物脱离附着物并被反冲洗介质带走；
所述高频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述高频振荡法适用于靠近取水管(9)的深层及中层淤塞物的清除；所述高频振荡法的振荡周期为10～240s；
所述中频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述中频振荡法适用于整个滤层淤塞物的清除；所述中频振荡法的振荡周期为50～600s；
所述低频振荡法是利用反冲洗介质使滤层内压力产生正向、反向交替变化，从而使淤塞物与附着物不断在正向及反向压力转换间产生振荡摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述低频振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述低频振荡法的振荡周期为100～1200s；
所述脉冲振荡法是利用反冲洗介质的往复运动使滤层不断地膨胀、还原而产生振荡，淤塞物与附着物之间不断摩擦，淤塞物与附着物间的附着力减弱，使淤塞物脱离附着物随反冲洗介质排出滤层；所述脉冲振荡法适用于中层及靠近滤层表面的浅层淤塞物的清除；所述脉冲振荡法的振荡周期为10～1200s。
2.一种实现权利要求1所述的渗滤取水滤层反冲洗方法的控制系统，包括中央控制器(1)、气水工作站(2)、连接部件；其特征在于：还包括传感控制装置(6)；连接部件包括电缆(3)、高压输气管(4)、高压输水管(5)、连接软管(8)；所述中央控制器(1)设置有电源线(11)，并通过电缆(3)分别与气水工作站(2)、传感控制装置(6)连接；所述传感控制装置(6)设置在硐室或辐射井内；所述硐室或辐射井一侧设置有取水管(9)；所述取水管(9)通过连接软管(8)与传感控制装置(6)连接；所述气水工作站(2)与传感控制装置(6)之间设置有高压输气管(4)和高压输水管(5)；所述中央控制器(1)包括控制电脑、显示屏、操作平台；所述气水工作站(2)包括气泵(2.1)、水泵(2.2)、集药箱(2.3)；所述集药箱(2.3)通过管道与水泵(2.2)连接，且管道上设置有出药控制阀(2.4)；所述连接部件还包括反冲洗介质管路(13)、取水管路(12)；所述传感控制装置(6)设置有淹没式罐体(6.1)；所述淹没式罐体(6.1)内设置有混合罐(6.2)、传感器组和控制阀组；所述淹没式罐体(6.1)一侧设置有取水接口(10)、出水接口(7)。
3.根据权利要求2所述的渗滤取水滤层反冲洗控制系统，其特征在于：所述传感器组包括气压力传感器(6.3)、水压力传感器(6.4)、双向式流量传感器(6.8)、工作压力传感器(6.9)；所述控制阀组包括气控制阀(6.5)、水控制阀(6.6)、流量阀(6.7)、出水控制阀(6.10)；所述出水控制阀(6.10)为电磁阀或者液控阀；所述出药控制阀(2.4)、气压力传感器(6.3)、水压力传感器(6.4)、双向式流量传感器(6.8)、工作压力传感器(6.9)、气控制阀(6.5)、水控制阀(6.6)、流量阀(6.7)、出水控制阀(6.10)均通过电缆(3)与中央控制器(1)连接；所述气控制阀(6.5)设置在气泵(2.1)与混合罐(6.2)之间，并通过高压输气管(4)顺次连接，且气控制阀(6.5)入口前设置有气压力传感器(6.3)；所述水控制阀(6.6)设置在水泵(2.2)与混合罐(6.2)之间，并通过高压输水管(5)顺次连接，且水控制阀(6.6)入口前设置有水压力传感器(6.4)；所述混合罐(6.2)的出口接反冲洗介质管路(13)；所述反冲洗介质管路(13)上设置有流量阀(6.7)；所述反冲洗介质管路(13)与两条取水管路(12)相接；所述两条取水管路(12)分别接入淹没式罐体(6.1)设置的取水接口(10)和出水接口(7)，接入取水接口(10)的取水管路(12)上设置有工作压力传感器(6.9)和双向式流量传感器(6.8)，且工作压力传感器(6.9)位于双向式流量传感器(6.8)的前方，接入出水接口(7)的取水管路(12)上设置有出水控制阀(6.10)；所述取水接口(10)与取水管(9)连接。
4.根据权利要求3所述的渗滤取水滤层反冲洗控制系统，其特征在于：所述气控制阀(6.5)、水控制阀(6.6)、流量阀(6.7)为常闭模式；所述出水控制阀(6.10)为常开模式。
5.根据权利要求4所述的渗滤取水滤层反冲洗控制系统，其特征在于：所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统的运行模式包括监测模式和反冲洗清淤操作模式；
监测模式：实时监测滤层淤塞状况，双向式流量传感器(6.8)、工作压力传感器(6.9)实时采集取水管(9)的流量、压力值输送到中央控制器(1)，中央控制器(1)将流量、压力值与预先设定参数值比较，进而计算出滤层淤塞状况；
反冲洗清淤操作模式：反冲洗清淤操作，中央控制器(1)根据实时检测结果，当取水管(9)中流量小于预先设定参数值时，中央控制器(1)自动启动反冲洗程序；根据取水管(9)中流量变化，选择合适的清淤方式及反冲洗介质组合方式；所述清淤方式包括高频振荡法、中频振荡法、低频振荡法、脉冲振荡法；所述反冲洗介质组合方式包括气介质、水介质、药物介质、气水混合介质；通过中央控制器(1)控制出药控制阀(2.4)、气控制阀(6.5)、水控制阀(6.6)、流量阀(6.7)、出水控制阀(6.10)、气泵(2.1)、水泵(2.2)、集药箱(2.3)进行清淤操作；当取水管(9)中流量大于预先设定参数值时，清淤工作结束，所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统自动进入监测模式。
6.根据权利要求5所述的渗滤取水滤层反冲洗控制系统，其特征在于：所述监测模式流程包括以下步骤：
a、设定S值，S值为取水管(9)的设计流量，无设定值时，默认为700m3／d；
b、读取S0值，读取双向式流量传感器(6.8)的实时值S0；
c、Sb=S0／S，计算流量衰减系数Sb；
d、Sb<b，比较流量衰减系数Sb与衰减系数标准值b，b的取值范围：0.3～0.7；若Sb≥b，在给定时长，一般为十天，返回步骤a；若Sb<b，系统判断有淤塞，进入下一步骤e；
e、启动反冲洗程序，自动启动对取水管(9)的反冲洗操作；
所述反冲洗清淤操作模式流程包括以下步骤：
f、读取S0值，读取双向式流量传感器(6.8)的实时值S0值；
g、读取P0值，设定Sg、Pg值，读取工作压力传感器(6.9)实时值为压力初始值P0，Sg为阶段目标流量，Pg为工作压力，设定Sg=(1.1～1.4)×S0，Pg=(1.05～1.5)×P0，根据淤塞程度系数及滤层厚度由系统程序给定；
h、设定反冲洗操作模式组合，启动气水工作站(2)，根据滤层淤塞程度系数给定的反冲洗操作模式组合；
i、启动操作模式单项一，启动操作模式组合中第一项工作，开始反冲洗操作；
j、读取实时流量S1，每进行完一次单项操作模式后，都读取双向流量传感器(6.8)的实时流量S1值；
k、S1≥Sg，比较步骤j得到的双向流量传感器(6.8)的实时流量S1值与阶段目标流量Sg值；若S1<Sg，进入步骤k.1；若S1≥Sg，进入步骤1；
k.1、最后单项，判断是否进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项；若已经进行完本次设定的操作模式组合中的最后一个单项，进入步骤k.2；若未进行完本次设定的操作模式中的最后一个单项，进入步骤k.1.1；
k.1.1、启动下一模式操作单项，启动本次设定操作模式组合中的下一个操作单项并返回步骤j；
k.2、重新设定操作模式组合，本次设定的操作模式组合全部完成后，重新设定一组操作模式组合并返回步骤i，重新设定的操作模式组合参数强度大于前一组的操作模式组合参数强度；
1、S1≥S，达到阶段目标流量Sg值后，比较步骤j得到的双向流量传感器(6.8)的实时流量S1值与初始设定取水管(9)中流量S值；S值为取水管(9)的设计流量，无设定值时，默认为700m3／d；若S1<S，取步骤j得到的双向流量传感器(6.8)的实时流量S1值为下一轮的初始流量S0，并返回步骤g进行下一轮的反冲洗操作；若S1≥S，进入步骤m；
m、STOP：完成反冲洗清淤操作，系统停止反冲洗清淤操作模式，返回到监测模式。
7.根据权利要求6所述的渗滤取水滤层反冲洗控制系统，其特征在于：所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的高频振荡法控制流程包括以下步骤：
A1：关闭出水控制阀(6.10)；
A2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀(6.7)持续5s～120s；
A3：关闭流量阀(6.7)；
A4：打开出水控制阀(6.10)持续5s～120s；
A5：重复步骤A1～A4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的中频振荡法控制流程包括以下步骤：
B1：关闭出水控制阀(6.10)；
B2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀(6.7)持续25s～300s；
B3：关闭流量阀(6.7)；
B4：打开出水控制阀(6.10)持续25s～300s；
B5：重复步骤B1～B4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的低频振荡法控制流程包括以下步骤：
C1：关闭出水控制阀(6.10)；
C2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀(6.7)持续50s～600s；
C3：关闭流量阀(6.7)；
C4：打开出水控制阀(6.10)持续50s～600s；
C5：重复步骤C1～C4至完成系统程序给定的次数；
所述渗滤取水滤层反冲洗控制系统利用的脉冲振荡法控制流程包括以下步骤：
D1：关闭出水控制阀(6.10)；
D2：按系统程序设定的反冲洗介质流量打开流量阀(6.7)持续10s～1200s；
D3：关闭流量阀(6.7)；
D4：读取工作压力传感器(6.9)实时值，并与清淤前的工作压力传感器(6.9)初始值比较，当两值相同时进行下一步骤；
D5：重复步骤D2～D4至完成系统程序给定的次数。
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