泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究Ⅱ：沉降速度计算

泥沙生长生物膜后相应的物理特性会发生改变。本文主要探讨泥沙颗粒在微生物生命活动的影响下沉降特性的改变情况。将官厅水库的泥沙分为6组,使用天然水和营养液的混合液对泥沙进行培养,用来模拟富营养水体中泥沙颗粒特性的发展变化情况。对于生长生物膜后的絮体颗粒在各个不同培养时间的沉降运动,实验采用先进的图像采集观测系统进行拍摄采样,并利用图像分析测量颗粒大小和沉速的变化,推导了生长生物膜后的颗粒沉速计算公式。研究表明生物膜极大地改变了颗粒的表面特性,使得颗粒下沉阻力增大,与同等大小无生物膜黏连的泥沙颗粒相比沉速明显减小。     

单颗粒泥沙沉速公式的对比研究

结合大量的相关研究成果,简要总结了国内外泥沙沉速的研究现状,就单颗粒泥沙在静止水体中的沉降情况对各家泥沙沉速公式进行了分类,并进行了对比分析.结果表明,单颗粒泥沙的沉降特性已基本明确,其中Raudkivi、Cheng和Wu泥沙沉速公式的计算准确程度较高.     

泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究Ⅰ：实验设计及粒径变化

天然河道与湖泊的水污染问题日益受到广泛的重视,对泥沙颗粒的基本特性的研究也开始与水体污染物质的吸附解析、微生物的吸附成膜等水环境生态方面结合起来。本文通过对官厅水库的泥沙分组进行培养,并采用先进的图像采集观测系统,对泥沙生长生物膜后的絮体在沉降时进行拍摄采集,探讨了颗粒级配的变化情况。同时利用得到的颗粒特征值,推导了水体不同营养条件下的粒径变化公式。数据表明泥沙在生物膜的作用下形成新的泥沙生物絮体颗粒,能够在水沙交界面上形成粒径范围很宽的颗粒组使得级配变化显著。     

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。     

平流式沉淀池的悬浮物去除率计算

一、悬浮液的沉降特性及其测定给水与排水的悬浮液中,有着很多不同大小、形状、重度的颗粒,这些颗粒各具有不同的沉速与数量,并带有凝集性,它在沉降过程中还将由于絮凝作用与干扰影响而改变沉速,这些属性的总和决定了悬浮液的沉降特性。由于一定颗粒的沉降规律不能反映悬浮液的沉降特性,所以在实际工作中我们所感兴趣的是研究悬浮液的沉降特性,据以设计和预测去除颗粒的大小、各级颗粒的去除率和悬浮物的沉淀百分值,因而在实用上常根据一定水质的悬浮液测定它的悬浮物的沉速分配。     

泥沙颗粒生长生物膜前后表面变化的试验研究

以泥沙颗粒为载体,以天然水配置营养液进行生物膜培养试验,采用环境扫描电子显微镜观察泥沙颗粒生长生物膜前后的形貌变化,并用图像处理和梯度计算的方法对获得的灰度图片进行分析,发现泥沙颗粒因生物膜的生成而发生较大变化,群体泥沙互相粘连,形成网状结构或絮状结构等,单颗粒泥沙因为生物膜的存在使得长膜沙相比原状沙其表面导数更多地集...     

生物絮凝泥沙的干容重研究

生物絮凝泥沙是指微生物通过生物膜作用在泥沙颗粒上形成的类絮凝结构,是泥沙与环境科学交叉研究中的一类新问题,在泥沙传统理论中涉及较少.本文以官厅水库细颗粒底泥为载体培养生物膜,采用Logistic生长曲线方程描述生物膜随时间生长变化的规律,通过环境扫描电子显微镜和激光扫描共聚焦显微镜观察生物絮凝泥沙的生长过程,并采用图像处理的方法对其结构特性进行分析,最终给出生物絮凝泥沙的干容重计算公式,为泥沙输移计算打下基础.     

结合粒径分布测量的悬移质泥沙沉降速度试验探究

泥沙沉降速度的确定对于水体中泥沙输运与时空分布规律的研究至关重要。笔者理论分析了均匀泥沙颗粒在水中沉降初期的非匀速沉降过程。在现有泥沙沉降试验的基础上,开展了泥沙颗粒级配测量的工作,提出了一种可将泥沙沉速与粒径建立起对应关系的改进试验方法,该方法考虑了不同组分泥沙共存条件下作用对沉速的影响,将0.01～0.06 mm粒径尺度的悬移质泥沙在水中的沉速与粒径建立起较好的指数型函数(ω=0.0105e^0.1031D)关系,相比理论计算值和传统试验方法更加精确。笔者的研究成果对于天然河流中拆坝后河道演变、泥沙沉降过程等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义。     

利用相间滑移考虑固相泥沙沉降效应

现有含沙水流数学模型中通过泥沙沉降速度计入的重力沉降项包含有一定的误差，甚至直接采用静水中泥沙沉降速度代替动水中沉速，这样的近似处理没有真实反映泥沙颗粒与主相水之间“滑移”的时空变化特性。本文基于两相流和泥沙运动力学理论，利用相间滑移考虑固相泥沙的重力沉降效应。     

基于摄动理论的泥沙群体沉降公式研究

国内外许多学者对单个颗粒泥沙沉降公式进行了大量的实验研究和分析,鉴于单个颗粒的沉速与群体沉降可以相差10倍,目前泥沙群体沉降公式大多为经验表达式,因此,深入研究群体颗粒泥沙沉降公式有重要的意义。考虑到在群体泥沙沉降中粗细颗粒粒径大小对泥沙沉降公式的影响,基于摄动理论和最小二乘法,在泥沙群体沉降一般模式的基础上,提出一种新的泥沙群体沉降计算模式。通过对现场实测资料和水槽试验数据进行计算拟合,并与其它经典公式相比较,发现所推导的公式要优于后者。研究结果表明:针对群体泥沙沉降中粗细颗粒粒径大小,考虑其颗粒间的相互影响,按群体泥沙颗粒粒径大小范围分别考虑,是一种群体泥沙沉降计算比较有效的途径。     

泥沙颗粒生长生物膜前后表面变化的实验研究

微生物吸附及生物膜的形成是自然界中普遍存在的现象之一，其对河道、水库等水体环境中泥沙颗粒形貌及性质的影响目前研究尚少。本文采用环境扫描电子显微镜观察泥沙颗粒生长生物膜前后的形貌情况，并用图像处理和梯度计算的方法对获得的灰度图片进行分析，发现颗粒的表面微形貌因生物膜的生成而发生较大变化。     

基于图像灰度的非均匀粉砂沉速试验研究

该文总结了现有的沉速试验及测量方法,针对非均匀粉砂的特点,根据不同浓度泥沙浑水的透光差异性原理,提出了基于图像灰度的沉速试验方法.该方法通过连续拍摄图片记录泥沙沉降过程,将图片灰度值转化为浓度值得到垂向浓度分布,并根据质量守恒求解沉速.据此,进行了3组不同初始浓度的沉降试验,结果表明在0 kg/m3～2 kg/m3的浓度范围内,图像灰度与浓度的相关性较好.该方法与现有试验方法相比,减小了对粉砂沉降过程的干扰,可以合理地测量泥沙浓度和沉速的垂向分布及二者随时间的变化过程,并计算出三峡库区非均匀粉砂的平均沉速参考值,不足之处在于试验的条件不易控制和适用浓度较低.     

泥沙群体颗粒平均粒径及平均沉速计算方法的修正

对泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的原计算方法进行了分析研究，指出了原计算方法存在的问题和不足。从平均粒径、平均沉速的计算原理和数学的角度以及泥沙粒度分布的实际情况，对现行的计算方法进行了修改，并提出了新的泥沙群体颗粒的平均粒径、平均沉速的计算公式；某些修改建议已在长江水利委员会的泥沙颗粒分析工作中得到推广应用。     

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。     

粘性细颗粒泥沙絮凝沉降的初探

粘性细颗粒泥沙的絮凝与沉降问题,牵涉的生产问题比较广泛,如河口海港的淤积等.由于颗粒周围的水中存在电介质,如遇到海水,就产生絮凝团加速下沉.细泥沙产生絮凝的影响因素是很多的,但主要是颗粒表面的电化学作用.根据电化学理论,细泥沙产生絮凝的条件有二个:(i)颗粒间碰撞机率的大小,(ii)吸引势能大于排斥势能.促使悬浮泥沙颗粒间的碰撞的机理有二种:(a)布朗运动,(b)重力沉降.因为本文只分析静水的絮凝沉降,而长江口等泥沙中值粒径大于0.001毫米,属于重力沉降范畴.我们将布朗运动颗粒凝并的理论应用到重力沉降中,导得细泥沙初期絮凝时颗粒凝并数目的计算公式,从而求得凝并前与后的泥沙粒径比值和凝并后的沉速计算公式.利用连云港泥沙试验资料进行计算,与试验值比较,在含盐量较小时比较符合,并导出捕获系数比与含盐量的关系式.又利用长江口泥沙试验资料计算不同含盐量的沉速,与试验值也基本吻合.     

泥沙沉速的简便计算法

泥沙在静止的清水中沉降,一般分为层流区、过渡区和紊流区,划分各流区,主要是按雷诺数 Re 的大小。层流区沉速的计算,常用斯托克斯定律,紊流区应用牛顿提出的绕流阻力公式,进行沉速的计算。过渡区,中等颗粒部分,0.2相似文献   

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。     

泥沙群体沉速计算及其应用

 从粘性流体的非滑移条件出发，研究了非粘性泥沙的群体沉降问题。在考虑了泥沙颗粒下沉时粘附部分水体下沉对沉速产生的影响后，得到了与实测资料相符合的群体沉速计算式。对吸管颗分法中存在的误差问题进行了讨论，并对该方法作了改进。试验成果证明改进是合理的。     

湖泊底泥絮凝沉降试验研究

湖泊底泥的运动过程产生了内源污染,加剧了湖泊生态环境的恶化。研究湖泊底泥在风浪作用下悬浮后再沉降的运移规律,可为了解湖泊水质变化成因以及开展生态环境治理提供技术支持。本课题采用有机玻璃制作的沉降桶,在静水条件下对太湖、龙感湖、巢湖的底泥进行了沉降试验,研究3个湖泊的水体在不同初始含沙浓度和不同水深条件下含沙浓度的变化,分析了3个湖泊淤泥的沉降规律,近似代表天然湖泊的底泥运动状态。试验研究表明3个湖泊水体中悬浮泥沙的沉降均为絮凝沉降,其沉降过程和沉速与单颗粒泥沙相比均发生了量和质的变化,悬浮泥沙絮凝平均沉速随沉距、含沙浓度的增大而增大。最后得出3个湖泊底泥的沉降速度,其研究结果可为采用絮凝沉降法改善水质环境提供参考依据。     

蓄泥库泥沙群体静水沉降速度研究

本文通过数模对蓄泥库泥沙群体静水沉降速率进行了研究，并得到实验验证结果。这一分析结果最后表明：建立的浓度-沉速时程关系是合理的；考虑浓度变化的泥沙群体沉降过程可分为加速、匀速、减速三个阶段；泥沙粒径、泥沙密度、悬液初始浓度对沉速影响较大，而悬液初始深度影响较小。本文建立的沉速与浓度关系对生产实践具有一定的参考价值。