三峽庫區(qū)黏性泥沙在紊動條件下的絮凝特性研究.pdf

1、三峽庫區(qū)泥沙淤積問題一直被廣泛關注，通常認為主要原因是泥沙發(fā)生了絮凝沉降。以往研究者多關注于河口地區(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，對于認識三峽庫區(qū)的淤積規(guī)律，合理調整水庫運行調度方案，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

2、和臨界剪切率。開展的主要工作及結果如下:
　　(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)S2M1/2fH3/2下三維脈動流速進行測量，建立絮凝沉降系統(tǒng)中水體紊動剪切率G與S2M1/2fH3/2之間的量化關系，即振幅為3cm時，G=10.854f15。
　　(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

3、體數(shù)量，得到絮體粒徑分布（即各粒徑段絮體數(shù)量百分數(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)進行原位觀測，避免了采樣測量對絮體結構造成破壞的弊端。
　　(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，設置濃度為0.3g/L、0.6g/L和1.0g/L，剪切率為3.84s-1、10.85s-1、19.94s-1和3007s-1進行絮凝沉降實驗，分析三峽庫區(qū)黏性泥沙絮凝后絮體粒徑分布，結果表明:①三峽庫區(qū)各斷面絮

4、凝效果明顯，絮體最大粒徑與長江河口絮體最大粒徑相當;②濃度不變時，隨剪切率增大，大粒徑絮體（粒徑大于0096mm）含量逐漸增大，最多可在G為19.94s-1時分別達到3.1％～11.3％、09％～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384s-1至30.07s-1），基本呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在濃度為1.0g/L、剪切率為19.94s-1時達到最大，分別