本文關(guān)鍵詞：三峽水庫(kù)細(xì)顆粒泥沙沉降特性及絮凝機(jī)理研究　出處：《中央民族大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：三峽工程是目前世界上最大的水利樞紐工程,其泥沙淤積問題一直是被廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。絮凝是影響泥沙沉降的主要因素之一,細(xì)顆粒泥沙絮凝會(huì)對(duì)泥沙沉降及淤積分布產(chǎn)生很大的影響。三峽水庫(kù)為淡水環(huán)境,以往對(duì)于淡水水庫(kù)中是否存在泥沙絮凝現(xiàn)象一直缺乏深入的觀測(cè)和研究。為研究三峽水庫(kù)絮凝可能性及庫(kù)區(qū)細(xì)顆粒泥沙絮凝沉降規(guī)律,本文以三峽水庫(kù)為研究對(duì)象,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)資料分析、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析等研究手段對(duì)三峽水庫(kù)泥沙絮凝情況及特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,主要研究成果如下：(1)基于三峽水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料分析了庫(kù)區(qū)細(xì)顆粒泥沙絮凝情況及沉降特性：①庫(kù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果顯示在水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)819個(gè)水體取樣點(diǎn)中,99.4%的取樣點(diǎn)存在不同程度的絮凝,其中83.6%的絮團(tuán)直徑是單顆粒粒徑的2-8倍,并且?guī)靺^(qū)的泥沙絮凝度順?biāo)鞣较蚴茄爻趟p的,奉節(jié)河段的絮凝程度明顯大于壩前的廟河河段,表明絮凝形成的較大粒徑絮團(tuán)已下沉到庫(kù)區(qū)床面；②三峽水庫(kù)產(chǎn)生泥沙絮凝的臨界粒徑約為0.02mm,小于此粒徑的泥沙均有可能形成絮凝；③庫(kù)區(qū)泥沙絮凝的臨界流速約為0.7m/s,當(dāng)水流流速小于0.7m/s時(shí),庫(kù)區(qū)泥沙能夠形成相對(duì)穩(wěn)定的絮凝。(2)基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果提出了典型條件下絮凝對(duì)三峽水庫(kù)泥沙沉速和淤積量的影響并提出了具體的量化關(guān)系式：①絮凝程度與含沙量成正比,絮凝后的沉降效率明顯高于單顆粒狀態(tài)的泥沙沉降效率,含沙量增加,泥沙相互碰撞結(jié)合幾的率增加,絮團(tuán)的當(dāng)量粒徑均向著絮凝臨界粒徑0.02-0.024mmm發(fā)展,小于該粒徑的泥沙約占所有泥沙總量的83%；②庫(kù)區(qū)中大部分泥沙會(huì)受到絮凝作用的影響,絮凝因數(shù)以及物質(zhì)沉降因數(shù)均與含沙量成正比,物質(zhì)通量因數(shù)也隨含沙量增加而增加,當(dāng)含沙量增加到1.5kg/m3,相應(yīng)的泥沙淤積量相對(duì)于單顆粒增加到66%,對(duì)于水庫(kù)淤積量影響較為明顯；③在金屬陽(yáng)離子Fe3+單獨(dú)作用下和Fe3+與Ca2+共同作用下,泥沙顆粒沉降的速度均隨離子濃度的增加而逐漸增大,但Fe3+與Ca2+共同作用下的泥沙沉降速度與Fe3+單獨(dú)作用下相比并沒有明顯增加,說(shuō)明在有Fe3+存在的環(huán)境下,Ca2+對(duì)泥沙絮凝的影響作用很小。在金屬離子的影響下,絮凝后粒徑組占比變化峰值均出現(xiàn)在0.04mm左右,幾乎全部泥沙會(huì)受到金屬離子的作用而發(fā)生絮凝；④有機(jī)質(zhì)腐殖酸濃度的增加并沒有加快細(xì)顆粒泥沙的沉降速度,絮凝的沉降效率幾乎不受腐殖酸濃度的影響。(3)基于三峽水庫(kù)的水體環(huán)境從理論上解析了三峽水庫(kù)絮凝的大體特征,并利用模糊綜合評(píng)判法分析了細(xì)顆粒泥沙在庫(kù)區(qū)條件下形成絮凝的概率：①庫(kù)區(qū)水體環(huán)境提供的能量并不能使泥沙顆粒間越過(guò)勢(shì)壘形成強(qiáng)絮凝,但可以在第二極小值附近形成較為疏松的弱絮凝；②庫(kù)區(qū)所取懸移質(zhì)泥沙的平均中數(shù)粒徑為0.009mm,屬粘性泥沙,通過(guò)對(duì)庫(kù)區(qū)環(huán)境背景值的分析,利用模糊綜合評(píng)判法得出細(xì)顆粒泥沙絮凝概率為60%。本研究為三峽水庫(kù)泥沙淤積預(yù)算及情況評(píng)估提供依據(jù),了解淡水環(huán)境細(xì)顆粒泥沙絮凝特征,有利于后續(xù)淡水環(huán)境中絮凝的研究。
【學(xué)位授予單位】：中央民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV145

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