黄河流域黏性泥沙群体沉速计算分析

针对黄河流域由黏性矿物组成的黏性泥沙群体沉降特征展开研究。基于泥沙颗粒受力分析和能量守恒定律,以处于稳态的泥沙颗粒为参照物,构建了泥沙颗粒水沙界面能量耗散物理图形;建立了考虑挟沙水流运动黏性系数和紊动黏性系数的泥沙群体沉速显式表达式,并采用黄河流域典型黏性泥沙红色砒砂岩颗粒开展了泥沙群体沉速试验研究。结果表明：红色砒砂岩组成的含沙水体中泥沙群体沉速整体随含沙量增大而减小并逐渐趋于定值;当垂向平均含沙量为0.34～0.45 kg/m³时,泥沙群体沉速表现为随含沙量的增加而增大。采用试验数据对建立的公式进行验证,公式能较合理地表达水流黏性和尾流分离对泥沙颗粒沉降阻力的影响。研究结果可为黄河流域黏性泥沙淤积和输移规律研究提供参考。     

黏性细颗粒泥沙在浑水中的群体沉降规律

基于黏性细沙单个絮团的沉降规律,综合考虑含沙量对浑水黏性以及沉速的影响,推求黏性细沙群体沉速公式.根据已有的絮凝沉降实验数据,拟合得到浑水中泥沙有效体积浓度的计算公式,并将其代入黏性细沙群体沉速公式,得到以含沙量为变量的絮凝体沉速公式.利用华县站、咸阳站、张家山站沉速实测资料,美国阿查法拉亚河、印度基纳布河沉速实测资料...     

絮凝对三峡水库泥沙沉降的影响

现场与室内实测的泥沙级配差异证实了三峡水库中存在泥沙絮凝现象,絮凝会加速水库泥沙淤积速率。为了确定絮凝对泥沙沉降速率的影响,现场采集了三峡水库原样泥沙,基于三峡水库水体环境,采用室内静水沉降试验对三峡水库中泥沙絮凝沉降规律进行了研究。研究结果表明,当试验采用的初始含沙量大于0.3 kg/m3时,部分单颗粒泥沙会聚集形成絮团,且泥沙絮凝程度以及沉速增加的幅度与水体中含沙量呈正比。参与絮团形成的单颗粒泥沙粒径均位于0.022 mm以下,小于临界粒径的泥沙占全沙的83%;采用絮凝因数和物质沉降通量因数分别表征絮凝对泥沙沉降的影响程度,这两种因数都随含沙量增加而增加,含沙量在1.5 kg/m3以下时其最大值分别为5.03和1.66,表明絮凝对三峡库区汛期的泥沙淤积有可能造成较大影响。     

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。     

温度对高岭土絮凝沉降影响的沉降筒实验研究

黏性泥沙的絮凝沉降对于黏性泥沙输移有十分重要的意义。该文通过在圆柱形沉降筒中进行高岭土静水絮凝沉降实验,选取5℃、10℃、15℃、20℃、25℃和30℃六种不同的温度条件,研究温度对高岭土絮凝沉降的影响规律。结果表明:在一定泥沙浓度条件下,随着温度的升高,高岭土沉速呈现上升趋势,并且当温度超过25℃时,沉速增加速率明显加快;盐水环境(盐度5 ppt)中的高岭土沉降速度大于同等条件下淡水环境中的沉降速度。提出了考虑温度影响的高岭土沉速经验公式。     

高含沙浑水在絮凝剂作用下的絮凝沉降试验研究

电厂净化站排出的泥水加入高分子聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂后,改变了泥沙颗粒的自然沉速。通过试验找到净化站排向沉淀浓缩池的浑水含沙量、加药量、加药泥沙沉淀的时间及絮凝沉速之间的关系,从而为净化站的泥沙沉淀浓缩池运行提供最优的排泥方案。泥沙混凝静沉试验研究结果表明:不同含沙量的泥沙沉速并不是与加药量成正比,而是存在一个使泥沙沉降最快的最佳加药量;这一最佳加药量随着泥水含沙量的增加而增加;并且每增加单位含沙量所对应的加药量相对有所减少。模型中的高含沙浑水动沉絮凝沉降试验结果表明,其最佳加药量与室内絮凝静沉试验的加药量相一致。     

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.     

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浓度较高时渐趋缓慢；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。     

基于GIS平台的鄱阳湖采砂区域规划研究

为了分析鄱阳湖区砂源分布情况,为鄱阳湖采砂规划提供资料,对鄱阳湖区悬浮物含量进行了测量。根据泥沙沉速和含量的关系,利用GIS技术,对整个鄱阳湖区的含沙量进行了模拟分析。结果显示：鄱阳湖的悬浮物含量范围为1.553 4 ~ 94.071 6 mg/L,沉速为0.002 7~0.488 3 cm/s;以永修松门山为界,以北地区含沙量较大,以南地区含沙量较小。在含沙量较大的星子县沙岭、永修县松门山和都昌老爷庙地区所围成的三角区域不适宜采砂。通过对生态、航运、采砂经济效益的综合分析,对鄱阳湖区采砂区域进行了初步规划,鄱阳湖的年采砂量不应超过1 100万t。     

有机质对细颗粒泥沙静水絮凝沉降特性的影响

在CaCl2和MgCl2浓度为0－1．0mmol/L，泥沙浓度为10g/L时，本文用吸管法研究了有机质对细胞粒泥沙絮凝沉降的影响，结果表明，在液面上同一深度，有机质并不影响泥沙浓度随时间呈指数衰减的变化规律，但去除有机质后，细颗粒泥沙絮凝的最佳电解质浓度降低；对于相同的电解质浓度，其絮凝沉降加快，泥沙平均沉速明显增大。     

沙尔托海水利工程泥沙淤积分析

为了准确分析新疆沙尔托海水利枢纽二期工程泥沙淤积情况,采用实测库容法对坝址断面泥沙进行分析。通过与类似项目对比分析,确定在项目设计中推悬比取15%,水库运行10～50 a内,平均排沙比取38%～53%。根据分析,多年平均含沙量为1.09 kg/m³,推移质多年平均为0.142 kg/m³,悬移质多年平均为0.949 kg/m³。     

PIV直接测量泥沙沉速试验研究

本文应用激光测量仪器PIV对长江口水库泥沙水样在沉降筒中进行沉降速度场测量,得到了平均的泥沙沉速,并分析了含沙量、絮凝等因素对泥沙沉降的影响。同时通过试验发现PIV直接测量泥沙沉速是一种可行的、有效的试验方法。     

不同环境条件对土壤细颗粒絮凝沉降的影响研究

水体中土壤细颗粒凝聚直接影响着泥沙颗粒沉降、搬运和淤积等过程,对物质生物地球化学循环起着十分关键的作用。采用吸管法和正交实验分析了不同环境因素对黄壤和紫色土细颗粒絮凝沉降的影响。结果表明：土壤细颗粒沉降分为快速沉降和慢速沉降两个阶段;在正交设计值范围内,随着电解质浓度升高,黄壤和紫色土平均沉降速度〖AKω-〗均减小;随着温度升高,黄壤的〖AKω-〗基本不变,紫色土的〖AKω-〗由先快速减小逐渐变稳定;pH值对两种土壤细颗粒絮凝沉降影响较大;BaCl₂电解质体系土壤的颗粒平均沉速约是NaCl电解质土壤的2倍,而与AlCl₃电解质土壤的沉降效果相差不大。获得的两种土壤细颗粒最佳絮凝条件为三峡库区水体生态环境安全提供了基础数据。     

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。     

赵口引黄灌区渠道混凝土耐久性研究

赵口引黄灌区位于河南省豫东平原,灌区渠道会受到冻融循环与泥沙磨蚀的共同作用,在两者耦合作用下必然会加剧混凝土服役性能的劣化。基于集中沉沙和分散沉沙两种引黄沉沙方式,研究了冻融-泥沙磨蚀耦合作用下混凝土的耐久性能,结果表明：采用集中沉沙方式可只考虑冻融作用对混凝土服役性能的影响;采用分散沉沙方式时,混凝土冲刷磨蚀速率与含沙量、冻融次数密切相关;随着水流含沙量和冻融次数的增加,混凝土的磨蚀速率加快,服役年限也相应缩短。根据计算结果,针对泥沙含量常年在0.5～5、5～10、10～15 kg/m³的渠道,建议在工程运行20、15、10 a时对渠道混凝土进行修补加固。     

黏性泥沙不等速沉降絮凝的格子Boltzmann模拟

建立黏性泥沙运动的三维格子Boltzmann模型,对黏性泥沙不等速沉降絮凝过程进行全尺度直接数值模拟,从微观角度分析了泥沙颗粒不等速沉降形成的絮团特性和絮团成长过程。模拟结果与已有实验结果一致。模拟结果还表明,不等速沉降时不同泥沙浓度条件下形成的絮团若大小相近则沉降速度接近,但泥沙浓度对水体中泥沙总体平均沉速有明显影响,泥沙浓度越高,泥沙平均沉速越大,主要是因为泥沙浓度越大,颗粒之间越容易发生碰撞而形成更大、更多的絮团。     

基于电解质浓度参数的泥沙沉速公式研究

电解质含量是影响黏性细沙絮凝现象及絮凝体清浑水交界面沉速的主要因素。基于黏性细沙沉降试验,引入Image-Pro Plus图像处理软件与MATLAB编程软件,采用自动定义阈值与盒计维数计算方法,得到了不同泥沙浓度及电解质浓度下的絮凝体孔隙率ε与分形维数D;结合吸附等温方程,建立了含有电解质浓度参数的黏性细沙絮凝体的沉速公式,并用实测沉速值对公式进行了验证,结果表明,计算值与实测值符合良好。     

黏性细颗粒泥沙絮凝试验研究综述

黏性细颗粒泥沙因其粒径较小,具有胶体微粒特有的絮凝现象,其形成发展对泥沙运动、河口形态演变、水库淤积形态等都会产生较大的影响。鉴于泥沙絮凝机理的复杂性,现有成果有必要进一步完善和深入研究。在系统总结黏性细颗粒泥沙絮凝试验原理、研究方法、研究设备的基础上,整理了目前试验研究在絮凝沉降特性、影响因素、絮凝机理等方面取得的一些共性成果,结合工程实际情况,明确了加强细颗粒泥沙絮凝研究的具体方向和技术思路。     

三峡水库坝前泥沙絮凝沉降实证分析

三峡水库入库站泥沙输沙量大幅减小,水库可能存在泥沙絮凝沉降现象。基于激光衍射原理,采用现场激光测沙仪(LISST-100X)和室内激光粒度分析仪(MS2000-MU),分别测试有絮凝和无絮凝的泥沙颗粒级配曲线,计算絮凝作用对粒径和沉速的影响。通过原型观测水库坝前段流速及含沙量垂线分布的沿程变化,验证了絮凝沉降过程,成果可供水库泥沙研究、数学模型计算等应用。     

均匀切变水流对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响研究

黏性细颗粒泥沙的絮凝是河流动力学中一个重要且尚未完善的研究课题。本文以分形聚集生长理论为基础,考虑了絮团破碎、泥沙浓度等因素的影响,使用三维无网格方法,在MATLAB平台上通过模拟泥沙颗粒和絮团在布朗运动、重力沉降和均匀切变水流作用下的碰撞黏结过程,研究了水流剪切作用对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响。研究结果表明：水流作用可提高颗粒之间的碰撞几率,促进絮凝,但高水流剪切力作用下絮团破碎现象明显,因此,水流速度梯度的大小对细颗粒泥沙的絮凝有一定的影响,即絮凝速度及絮团平均粒径随水流流速梯度的增大呈先增后减的规律;均匀切变水流作用下,絮团粒径分布均匀化,絮团在垂直水流方向上发育较好且分形维数较大。本文研究成果是进一步研究天然河道中黏性细颗粒泥沙絮凝机理的成功尝试。