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紊动对黏性细颗粒泥沙絮凝沉降影响的试验研究

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泥沙研究 2019年第2期44卷 18-25页

作者：郭超何青郭磊城王宪业华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062 长江科学院河流研究所湖北武汉430010

利用室内环形水槽及高倍摄像设备,定量研究了不同悬沙浓度及紊动剪切对黏性细颗粒泥沙絮凝沉降特性的影响。试验中观测到的絮团粒径为分散颗粒的几倍到几十倍,絮团中值粒径随着水体紊动剪切的增大呈先增大后减小的变化趋势,最大的中值... 详细信息

利用室内环形水槽及高倍摄像设备,定量研究了不同悬沙浓度及紊动剪切对黏性细颗粒泥沙絮凝沉降特性的影响。试验中观测到的絮团粒径为分散颗粒的几倍到几十倍,絮团中值粒径随着水体紊动剪切的增大呈先增大后减小的变化趋势,最大的中值粒径约为150μm,出现在紊动剪切为30 1/s条件下。悬沙浓度的增大促进絮团的发育,在350 mg/L条件下形成的絮团整体粒径比150 mg/L条件下的更大。絮团中值沉降速度在0.7～3.4 mm/s之间,絮团最大的中值沉速出现在紊动强度最大时65 1/s,此时所形成的絮团结构密实,有效密度较大。絮团有效密度随着粒径的增大而减小,研究表明,采用变分形维数方法,对有效密度随粒径变化的模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词：泥沙絮凝紊动剪切沉速有效密度

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有机物对泥沙絮凝影响研究综述

泥沙研究 2022年第4期47卷 75-80页

作者：李杰杨文俊郭超长江水利委员会长江科学院湖北武汉430010

天然水环境中存在不同类型的有机物,研究不同类型以及不同浓度的有机物与泥沙颗粒相互作用的过程及机理,是泥沙及污染物的迁移转化规律研究的重要内容。根据有机物类型、有机物浓度和有机物与其他无机因素耦合作用对泥沙絮凝影响的研究... 详细信息

天然水环境中存在不同类型的有机物,研究不同类型以及不同浓度的有机物与泥沙颗粒相互作用的过程及机理,是泥沙及污染物的迁移转化规律研究的重要内容。根据有机物类型、有机物浓度和有机物与其他无机因素耦合作用对泥沙絮凝影响的研究成果与进展,分析了泥沙在有机物作用下的絮凝机理,并总结了现有研究存在的不足。由于天然水体中的多种无机因素会与不同类型的有机物相互作用,但有机物类型及浓度对泥沙絮凝的影响还存在争议,也缺乏无机因素与有机物耦合作用时的泥沙絮凝的机理研究,因此需要进一步开展不同类型和浓度的有机物、无机因素与有机物耦合作用对泥沙絮凝过程及机理影响的研究。

关键词：泥沙絮凝有机物类型有机物浓度展望

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黏性细颗粒泥沙絮凝试验研究综述

泥沙研究 2019年第2期44卷 63-68页

作者：刘俊秀吉祖稳王党伟中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048

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... 详细信息

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。

关键词：黏性细颗粒泥沙泥沙絮凝沉降试验

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水库泥沙絮凝机理研究

泥沙研究 2019年第3期44卷 1-6页

作者：王党伟吉祖稳盛玉明刘俊秀中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 中国电建集团海外投资有限公司北京100048

天然水体泥沙絮凝的作用力主要来源于颗粒表面的电荷作用,其絮凝的基本原理可以采用DLVO理论分析研究。以三峡水库中的水体环境因素为基础,通过DLVO理论量化了颗粒之间的作用能和作用力。通过对颗粒之间位能曲线上特征值与泥沙颗粒相对... 详细信息

天然水体泥沙絮凝的作用力主要来源于颗粒表面的电荷作用,其絮凝的基本原理可以采用DLVO理论分析研究。以三峡水库中的水体环境因素为基础,通过DLVO理论量化了颗粒之间的作用能和作用力。通过对颗粒之间位能曲线上特征值与泥沙颗粒相对运动具有的动能之间的对比,得到了泥沙颗粒能够形成絮凝的水动力条件。对比三峡水库具体的水动力因素发现,坝前水深较大,当泥沙处于水体的中层时更容易产生絮凝;水库中泥沙的絮凝体均较为疏松,颗粒之间相互作用力较小,容易在水流中被剪切破坏。最后通过力的平衡关系得到了絮凝体的极限下沉速度,沉速等于絮凝体极限下沉速度的单颗粒泥沙粒径即为絮凝临界粒径,约为0.019 mm,小于临界粒径的单颗粒泥沙的沉速需要考虑絮凝因素而进行修正。

关键词：泥沙絮凝三峡水库絮团沉速絮凝临界粒径

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三峡水库泥沙絮凝特征及影响因素分析

人民长江 2016年第14期47卷 31-35,45页

作者：何芳娇吉祖稳王党伟夏建新中央民族大学生命与环境科学学院北京100081 中国水利水电科学研究院泥沙研究所北京100038

以三峡水库奉节河段和庙河河段的现场取样资料为基础,通过现场测量和室内实验分析,发现819个现场取样点中,99.4%的测点存在泥沙絮凝现象,其中83.6%的泥沙絮团直径约为单颗粒直径的3~8倍,表明在条件适合的情况下三峡水库泥沙絮凝具有普遍... 详细信息

以三峡水库奉节河段和庙河河段的现场取样资料为基础,通过现场测量和室内实验分析,发现819个现场取样点中,99.4%的测点存在泥沙絮凝现象,其中83.6%的泥沙絮团直径约为单颗粒直径的3~8倍,表明在条件适合的情况下三峡水库泥沙絮凝具有普遍性,絮凝的临界粒径为0.02 mm。从库区泥沙絮凝的分布来看,主要集中在中上层水体中,并且顺水流方向呈现衰减的趋势,庙河河段的絮凝度明显小于奉节河段。库区泥沙絮凝的临界流速为0.7 m/s,流速小于0.7 m/s有利于泥沙絮凝的形成,但由于库区泥沙颗粒间的相对动能较小,泥沙絮凝难以形成稳定的大絮团,主要表现为弱絮凝。

关键词：泥沙絮凝泥沙粒径水流流速含沙量三峡水库

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基于絮凝动力学的泥沙絮凝沉降规律研究

人民长江 2022年第8期53卷 204-209页

作者：马林张根广孟若霖余远浩张锡民西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

泥沙絮凝是一个极为复杂的过程,与泥沙浓度、颗粒表面化学性质和水环境密切相关。而现有的泥沙絮凝沉降动力学模式多采用一级模式,其絮凝速率系数往往通过实验数据拟合得到,缺乏一定的理论基础。基于DLVO理论的絮凝发生条件及胶体理论... 详细信息

泥沙絮凝是一个极为复杂的过程,与泥沙浓度、颗粒表面化学性质和水环境密切相关。而现有的泥沙絮凝沉降动力学模式多采用一级模式,其絮凝速率系数往往通过实验数据拟合得到,缺乏一定的理论基础。基于DLVO理论的絮凝发生条件及胶体理论中的絮凝动力学原理,推导出静水条件下泥沙絮凝动力学方程和絮凝速率系数,由此得到絮凝过程的半衰期及絮凝平均沉降速度等参数。实验数据验证表明:推导的絮凝动力学方程计算结果与实验数据较为吻会,且影响因素考虑较为全面,推导出的絮凝速率系数表达式中将扩散系数、泥沙含沙量、离子浓度、分形维数和颗粒粒径等相关物理参数关联起来,更能体现絮凝的实质。

关键词：细颗粒泥沙泥沙絮凝沉降规律 DLVO理论絮凝动力学

有机质与无机电解质对黏性泥沙絮凝影响研究综述

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重庆理工大学学报（自然科学） 2018年第5期32卷 140-144,198页

作者：李旺李振亮祖波重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 重庆交通大学环境水利工程重庆市工程实验室重庆400074 重庆市环境科学研究院重庆400074

黏性泥沙絮凝一直是研究者们广泛关注的重要课题,以往的研究较多地关注了泥沙特性及动力条件对于黏性泥沙絮凝的影响。近年来,研究者们逐渐认识到环境介质条件(如水体中的有机质、无机电解质等)对于黏性泥沙絮凝也有重要的影响。综合分... 详细信息

黏性泥沙絮凝一直是研究者们广泛关注的重要课题,以往的研究较多地关注了泥沙特性及动力条件对于黏性泥沙絮凝的影响。近年来,研究者们逐渐认识到环境介质条件(如水体中的有机质、无机电解质等)对于黏性泥沙絮凝也有重要的影响。综合分析了有机质与无机电解质对黏性泥沙絮凝的影响的研究现状,从微观角度解释了其絮凝机理,指出了现有研究中存在的不足,展望了未来的发展方向。

关键词：泥沙絮凝有机质无机电解质复合絮凝

长江口泥沙絮凝静水沉降动力学模式的试验研究

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海洋工程 1995年第1期13卷 46-50页

作者：关许为陈英祖上海勘测设计研究院

细颗粒泥沙在咸水中的絮凝沉降是河流泥沙向海输送过程中在河口区发生的重要现象，是河口拦门沙形成与发育的主要原因之一。本文根据室内模拟试验研究，提出长江口泥沙絮凝静水沉降的二级动力学模式，通过该式求得不同泥沙含量和盐度情... 详细信息

细颗粒泥沙在咸水中的絮凝沉降是河流泥沙向海输送过程中在河口区发生的重要现象，是河口拦门沙形成与发育的主要原因之一。本文根据室内模拟试验研究，提出长江口泥沙絮凝静水沉降的二级动力学模式，通过该式求得不同泥沙含量和盐度情况下絮凝沉降的衰减系数，半衰期和平均沉降速率等动力学参数，定量地分析泥沙含量和盐度对泥沙絮凝沉降过程的影响。

关键词：泥沙絮凝静水沉降动力学模式长江口

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动水条件下细颗粒泥沙絮凝机理研究

动水条件下细颗粒泥沙絮凝机理研究

作者：刘俊秀中国水利水电科学研究院

学位级别：硕士

黏性细颗粒泥沙的絮凝问题是泥沙运动力学中一个重要的研究课题。近年来,随着水库泥沙淤积、床面底泥内源污染等泥沙和生态环境问题的日益凸显,淡水环境中细颗粒泥沙的絮凝问题也越来越受到关注。目前关于絮凝问题的室内试验中,主要研... 详细信息

黏性细颗粒泥沙的絮凝问题是泥沙运动力学中一个重要的研究课题。近年来,随着水库泥沙淤积、床面底泥内源污染等泥沙和生态环境问题的日益凸显,淡水环境中细颗粒泥沙的絮凝问题也越来越受到关注。目前关于絮凝问题的室内试验中,主要研究成果多集中在静水沉降领域,由于动水絮凝问题的复杂性,开展室内动水絮凝的工作较少。本文在归纳总结大量文献的基础上,针对黏性细颗粒泥沙,设计并实施了室内动水絮凝试验,利用单一变量法和统计学方法对试验结果进行分析,探讨了动水条件下细颗粒泥沙絮凝产生的内在机理,取得了较好的结论和成果。本文的主要研究内容和成果如下:(1)全面梳理了细颗粒泥沙絮凝研究的理论基础、研究方法和主要研究成果,现有研究以絮凝动力学理论、胶体稳定性理论、分形理论为基础,运用室内试验、现场观测、模型模拟的方法,在细颗粒泥沙絮凝的影响因素、絮团的沉降特性、细颗粒泥沙的絮凝机理等方面取得了长足进展。本文结合工程实际和环境问题,明确了细颗粒泥沙絮凝研究的方向,絮团微观结构、细颗粒泥沙絮凝影响因素等方面的研究仍需要进一步加强,无机絮凝以及生物絮凝等领域需要拓展研究。(2)以水流运动、含沙量、泥沙初始级配等影响因素为基础,开展了细颗粒泥沙在动水条件下的絮凝试验研究,针对较低水流剪切流速梯度(G泥沙特性的对比,证实了细颗粒泥沙在动水条件下的絮凝现象,明确了细颗粒泥沙的絮凝过程是一个先快速发展后稳定的过程。通过试验数据分析,得到了水流运动强度与泥沙絮凝之间的对应关系,在水流剪切流速梯度小于50s-1的情况下,随着水流剪切强度的增大,絮团平均粒径增大,细颗粒泥沙絮凝程度越大。(3)利用单一变量法分析了水流运动、含沙量、及初始颗粒级配在泥沙絮凝过程中对絮团平均粒径以及絮团级配的影响。对于本次试验结果而言:①细颗粒泥沙的絮凝临界粒径值在29～34 μ m之间,大于此粒径的泥沙不会发生絮凝现象。②细颗粒泥沙静水条件下的絮凝度在1.2～11.5之间,本次动水条件下的絮凝度基本在1.2～3.5之间,水流运动降低了细颗粒泥沙的絮凝度。③在水流剪切流速梯度较低情况下(G泥沙絮凝度与剪切流速梯度和含沙量之间都呈现正相关关系,其中泥沙絮凝度与剪切流速梯度之间为幂函数关系,泥沙絮凝度与含沙量之间是对数关系。在水流强度及含沙量相同的情况下,初始级配越细,细颗粒泥沙的絮凝程度越大。(4)以细颗粒泥沙絮凝度和粒径组质量占比变化百分数为评价指标,统计分析了水流剪切流速梯度、含沙量及泥沙级配与泥沙絮凝程度的相关性、多因素方差,得到了影响泥沙絮凝的主要影响因素。在本次试验条件下,细颗粒泥沙絮凝的主要的因素是泥沙初始级配,其次是含沙量大小,水流运动的影响相对较小。

关键词：细颗粒泥沙泥沙絮凝流速梯度含沙量泥沙级配