生物作用下排水管道沉積物起動(dòng)規(guī)律研究.pdf

1、本文通過歸納排水管道因淤積產(chǎn)生的危害，整理前人關(guān)于管道沉積物自身物理特性、內(nèi)部生化反應(yīng)以及在各水力條件下沉積、輸移的研究，針對(duì)研究中存在的一些不足，考慮管道沉積物所存在的不均勻性、含有大量有機(jī)質(zhì)等特點(diǎn)，本文采用微觀觀測(cè)和宏觀沖刷試驗(yàn)相結(jié)合的方式，從以下幾個(gè)方面對(duì)排水管道沉積物起動(dòng)規(guī)律展開研究:
　　(1)選取真實(shí)管道沉積物，分析排水管道沉積物的堆積密度、顆粒級(jí)配、有機(jī)質(zhì)含量等物理特性，探尋不同水流強(qiáng)度下試樣起動(dòng)情況，并嘗試提出用特

2、征粒徑作為泥沙起動(dòng)判斷標(biāo)準(zhǔn)的方法。結(jié)果顯示沉積物具有非均勻性，在分級(jí)水流強(qiáng)度下分組起動(dòng)。當(dāng)達(dá)到臨界起動(dòng)的剪切應(yīng)力時(shí)，起動(dòng)組分的推移質(zhì)中值粒徑約在試樣整體中處于d54～d63的范圍?？捎迷嚇诱w的d60作為臨界起動(dòng)的判別粒徑。
　　(2)選取沉積現(xiàn)象不明顯的無機(jī)石英沙作為研究材料，通過配制營(yíng)養(yǎng)液、引入微生物，并創(chuàng)造良好的溫度、溶解氧環(huán)境，觀察在外源有機(jī)物培養(yǎng)下生物活動(dòng)對(duì)試樣產(chǎn)生的影響，包括采用掃描電子顯微鏡(Scanning Ele

3、ctron Microscopy，SEM)和激光共聚焦顯微鏡(Laser Scanning Confocal Microscope，LSCM)從微觀角度觀察無機(jī)沙表面形貌的變化以及通過明渠直流水槽的沖刷試驗(yàn)從宏觀角度研究試樣沖蝕起動(dòng)規(guī)律的變化。結(jié)果表明，生物活動(dòng)在沙床表面和顆粒間生成生物膜，減小了表面粗糙度，增強(qiáng)了顆粒間的聯(lián)結(jié)，使整體抗侵蝕能力提高，臨界剪切應(yīng)力增強(qiáng);但在后期會(huì)因生物膜老化而減弱。定量分析生物膜的增強(qiáng)效果，并對(duì)希爾茲公式

4、和起動(dòng)概率做出修正。
　　(3)選取真實(shí)管道沉積物作為研究材料，通過濕篩重構(gòu)其顆粒間關(guān)系，觀察在適宜的溫度、溶氧環(huán)境下，沉積物內(nèi)部生物活動(dòng)對(duì)試樣產(chǎn)生的影響，包括通過SEM、LSCM從微觀角度觀察試樣表面形貌的變化、通過X射線計(jì)算斷層掃描(X-ray Computed Tomograpgy，XCT)觀察試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變以及通過明渠直流水槽的沖刷試驗(yàn)從宏觀角度研究試樣沖蝕起動(dòng)規(guī)律的變化。結(jié)果表明，有別于無機(jī)沙營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，沉積物中的生