發(fā)布時間：2020-05-11 11:18

【摘要】：三峽庫區(qū)泥沙淤積問題一直被廣泛關(guān)注,通常認(rèn)為主要原因是泥沙發(fā)生了絮凝沉降。以往研究者多關(guān)注于河口地區(qū)的泥沙絮凝,針對三峽庫區(qū)這類淡水環(huán)境的泥沙絮凝相關(guān)研究較少。開展三峽庫區(qū)黏性泥沙在紊動水體中的絮凝沉降研究,對于認(rèn)識三峽庫區(qū)的淤積規(guī)律,合理調(diào)整水庫運行調(diào)度方案,以及庫區(qū)航道的整治等都具有重大的意義。本文主要研究三峽庫區(qū)不同河段泥沙在不同紊動剪切率下的絮凝特征,分析其絮體粒徑分布隨剪切率變化的規(guī)律,明確紊動過程中的最大絮體粒徑和臨界剪切率。開展的主要工作及結(jié)果如下:(1)研發(fā)了絮凝沉降裝置,通過電機帶動多層格柵上下振動產(chǎn)生近似的各向同性均勻紊流;使用ADV對絮凝沉降系統(tǒng)中不同格柵運行參數(shù)S2M1/2f H-3/2下三維脈動流速進(jìn)行測量,建立絮凝沉降系統(tǒng)中水體紊動剪切率G與S2M1/2f H-3/2之間的量化關(guān)系,即振幅為3 cm時,G=10.854f 1.5。(2)研發(fā)了絮體圖像分析系統(tǒng),基于圖像分析方法,計算每個絮體的等效粒徑,統(tǒng)計不同粒徑段的絮體數(shù)量,得到絮體粒徑分布(即各粒徑段絮體數(shù)量百分?jǐn)?shù));實現(xiàn)了使用絮體圖像采集系統(tǒng)對沉降柱中絮體形態(tài)進(jìn)行原位觀測,避免了采樣測量對絮體結(jié)構(gòu)造成破壞的弊端。(3)采集三峽庫區(qū)長壽、忠縣和奉節(jié)河段的江心沉積物制作實驗沙樣,設(shè)置濃度為0.3 g/L、0.6 g/L和1.0 g/L,剪切率為3.84 s-1、10.85 s-1、19.94 s-1和30.07 s-1進(jìn)行絮凝沉降實驗,分析三峽庫區(qū)黏性泥沙絮凝后絮體粒徑分布,結(jié)果表明:(1)三峽庫區(qū)各斷面絮凝效果明顯,絮體最大粒徑與長江河口絮體最大粒徑相當(dāng);(2)濃度不變時,隨剪切率增大,大粒徑絮體(粒徑大于0.096 mm)含量逐漸增大,最多可在G為19.94 s-1時分別達(dá)到3.1%~11.3%、0.9%~10.2%和1.1%~11.4%;(3)長壽、忠縣和奉節(jié)三個河段的泥沙絮凝平衡時絮體最大粒徑Df,95隨紊動剪切率的增大(從3.84 s-1至30.07 s-1),基本呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在濃度為1.0 g/L、剪切率為19.94 s-1時達(dá)到最大,分別為0.126 mm、0.126 mm和0.114 mm。(4)三峽庫區(qū)長壽、忠縣和奉節(jié)河段的泥沙顆粒絮凝臨界剪切率均為19.94s-1,絮體粒徑分布受濃度影響較大。在臨界剪切率作用下,泥沙濃度較小時(0.3 g/L、0.6 g/L),忠縣河段泥沙絮凝平衡后絮體最大粒徑與大粒徑絮體百分?jǐn)?shù)最大;泥沙濃度較大時(1.0 g/L),長壽河段泥沙顆粒絮凝平衡后絮體最大粒徑與大粒徑絮體百分?jǐn)?shù)最大。
【圖文】：

圖 1-1 水體中顆粒物的絮凝、沉降示意圖.2 泥沙絮凝影響因素通常認(rèn)為，顆粒間的碰撞主要由流體剪切、差速沉降和布朗運動引起；對顆粒，，一般只考慮前兩者的作用[4F115]。懸浮泥沙的絮凝聚合可用 DLVO 理理論來解釋[5F116][6F117]：DLVO 理論描述了顆粒間雙電層作用斥力勢能、范德能及其總勢能與顆粒間距離的關(guān)系，可以借助流體動能或者絮凝劑（如陽消除勢壘或降低勢壘，實現(xiàn)顆粒聚合；橋架理論則多用于含有機質(zhì)的絮凝質(zhì)的官能團(tuán)通常帶有負(fù)電荷，通過陽離子作用（尤其是和多價金屬離子反穩(wěn)定化合物），促使顆粒聚合。由此可見，泥沙特性（顆粒粒徑、有機表面電荷等）、環(huán)境介質(zhì)條件（有機質(zhì)、無機物、pH 以及離子）、流等是影響泥沙絮凝的主要因素。2.1 泥沙特性

黏土礦物顆粒間距歷時曲線
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV145

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

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本文編號：2658372