长江口细颗粒泥沙沉降速度室内试验研究

对细颗粒泥沙的基本特性尤其是沉降特性进行深入探索有助于解决泥沙学科很多悬而未决的问题。在查阅大量中外文献的基础上,借助大型可温控自动搅拌沉降试验筒,对长江口天然细颗粒泥沙的沉降机理展开了室内试验。结果表明:含沙量和粒径均是影响细颗粒泥沙沉速的重要因子,并进一步推断细颗粒泥沙絮凝沉降的过程可能是一个絮凝体、絮网结构"网捕-重构"的过程。     

鄱阳湖黏性细颗粒泥沙絮凝特性研究

黏性细颗粒泥沙是鄱阳湖悬浮物的主要组成部分,其絮凝作用对鄱阳湖泥沙冲淤及湖床演变具有明显影响。采用鄱阳湖湖区泥沙的现场样品,通过室内泥沙静水沉降试验对鄱阳湖黏性细颗粒泥沙的絮凝特性进行了分析。研究结果表明,鄱阳湖黏性细颗粒泥沙絮凝临界粒径为0.028 mm;黏性细颗粒泥沙沉降过程包括分选沉降、絮凝沉降和絮凝平衡三个阶段,含沙量越大,絮凝沉降加速阶段持续时间越长。含沙量对絮凝沉速的影响存在临界现象。含沙量0～3 kg/m³范围内絮凝沉速随含沙量增加而增加,而3～5 kg/m³含沙量时对絮凝沉速的影响已不明显。     

分离鳃鳃片倾角对水沙分离影响的试验研究

通过改变垂向异重流式水沙分离鳃中鳃片的两个角度,对不同含沙量水流进行了泥沙沉降试验,并对泥沙在不同鳃片角度时的沉降现象进行了比较分析,初步优选出了最有利于泥沙沉降的鳃片角度组合类型,即鳃片与分离鳃宽度方向的夹角为60°,鳃片与分离鳃长度方向的夹角为45°.     

河工模型中悬移质细颗粒泥沙沉降相似初探

河工模型中悬移质泥沙细颗粒之间的相互作用所导致的凝聚,对其沉降相似性有不可忽略的影响. 本文根据电化学基本理论和流体力学基本概念,揭示了细颗粒泥沙凝聚作用的发展;提出河工模型中模型沙絮凝临界粒径和河工模型最大缩尺;便于在模型设计阶段就考虑凝聚作用对相似性的影响. 以上成果用于汉口葛洲坝1/150模型的模型沙细颗粒,在总体上沉降相似,局部不相似,本文对此以及对这种现象在试验成果所造成的影响,进行了分析验证.     

两相流水沙分离鳃机理研究

使用粒子图像测速(Particle image velocimetry,简称PIV)技术,对新型环保的水沙分离装置"垂向异重流式水沙分离鳃"进行了高精度测量。通过处理,得到了"分离鳃"内部泥沙在水沙分离过程中的流速矢量分布图及流速云图。分析表明,由于鳃片的存在,"分离鳃"内部形成了垂向异重流和横向环流现象,大大加速了泥沙的下沉,进一步探明了"分离鳃"的水沙分离机理。     

垂向异重流式水沙分离鳃水沙分离机理浅析

对新形净水装置——垂向异重流式水沙分离鳃的水沙分离机理进行初步研究。在已有的利用加单排鳃片分离鳃对含沙质量浓度为60 kg/m3的浑水进行研究的基础上,对无鳃片普通模型、加单排鳃片模型和加双排鳃片模型在泥沙质量分数为8%~20%的范围内进行了不同含沙浓度浑水中泥沙沉降速度的对比试验,得出3种不同装置中泥沙沉降速度的基本规律。分别从泥沙絮凝的角度和异重流的角度阐述了垂向异重流式水沙分离鳃这一装置可以快速进行水沙分离的机理,并简单论述了垂向异重流的概念。     

两相流分离鳃泥沙运动轨迹及加速滑移的力学分析

利用高速摄像技术捕捉分离鳃中泥沙运动的图像,对两相流分离鳃内部水沙运动进行测试,描绘了分离鳃流场概化图像,证明分离鳃内有异重流现象发生。通过对分离鳃鳃片上的泥沙进行力学分析,推导出泥沙在鳃片上的运动轨迹,研究了泥沙的沉降特性,并给出泥沙沉降条件与结构设计参数β之间的关系,从力学分析的角度论证了前期物理试验中得出的结构优化参数的合理性。     

絮凝剂作用下黏性细沙絮凝沉降规律研究

细颗粒泥沙广泛分布于河流、水库、河口及海岸水体中,其絮凝沉降及输移规律是泥沙运动力学中一个重要课题。采用自制沉降实验装置,实验观测了不同絮凝剂浓度、不同浓度黏性细颗粒泥沙的絮凝沉降过程,分析研究了黏性细沙絮凝沉降规律。结果表明：聚合氯化铝(PAC)絮凝剂比较稳定,PAC溶液浓度对不同泥沙浓度絮团沉速的影响均较小,最佳投放浓度可统一采用0.08 g/L。阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)絮凝剂对泥沙浓度的反应最为敏感,絮凝剂最佳投放浓度随着泥沙浓度的变化分为3个稳定段和2个敏感段,稳定段CPAM最佳投放浓度分别为0.08、0.10和0.12 g/L,敏感段CPAM最佳投放浓度可采用区间插值方法选取。阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)絮凝剂最佳投放浓度随着泥沙浓度的变化分为2个稳定段和1个敏感段,稳定段APAM最佳投放浓度不随泥沙浓度的变化而变化,分别为0.08和0.10 g/L,敏感段APAM最佳投放浓度可采用区间插值方法选取。絮凝剂APAM的絮凝效果最好,絮凝剂CPAM的絮凝效果次之,絮凝剂PAC的絮凝效果较差。     

NaCl对细颗 粒泥沙静水絮凝沉降动力学模式的影响

细颗粒泥沙的絮凝沉降对泥沙输移、土壤渗透性以及污染物迁移有重要作用. 在泥沙初始浓度为5g/L、10g/L、20g/L时, 作者用吸管法研究了不同浓度NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响, 认为细颗粒泥沙相对浓度随时间的变化符合双曲线型动力学模式, 泥沙絮凝沉降越快, 研究发现泥沙中值沉速(中值粒径)随泥沙初始浓度和NaCl浓度的增大而增大, 但泥沙初始浓度和NaCl浓度较高时渐超缓慢; 细颗粒泥沙絮凝度与分散粒径呈幂函数关系, 细颗粒泥沙絮凝临界粒径为0.0245mm.     

垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验

通过垂向异重流式分离鳃在静水中的集成试验,分析了分离鳃数量、泥沙质量浓度与泥沙沉速的关系.试验表明:在相同质量浓度下,分离鳃集成数量越多,泥沙沉速越快;浑水的含沙质量浓度对泥沙的沉速也有影响,即泥沙质量浓度越大,泥沙沉速越慢.分离鳃集成用于水沙分离可以大大缩短泥沙沉降时间,并且具有节能环保,结构简单,造价低廉等特点.