三峽庫區(qū)黏性泥沙在紊動(dòng)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(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(duì)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(dòng)水體中的絮凝沉降研究，對(duì)于認(rèn)識(shí)三峽庫區(qū)的淤積規(guī)律，合理調(diào)整水庫運(yùn)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(dòng)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(dòng)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(jié)果如下:
　　(1)研發(fā)了絮凝沉降裝置，通過電機(jī)帶動(dòng)多層格柵上下振動(dòng)產(chǎn)生近似的各向同性均勻紊流;使用ADV對(duì)絮凝沉降系統(tǒng)中不同格柵運(yùn)行參數(shù)S2M1/2fH3/2下三維脈動(dòng)流速進(jìn)行測量，建立絮凝沉降系統(tǒng)中水體紊動(dòng)剪切率G與S2M1/2fH3/2之間的量化關(guān)系，即振幅為3cm時(shí)，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(jì)算每個(gè)絮體的等效粒徑，統(tǒng)計(jì)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?jǐn)?shù)）;實(shí)現(xiàn)了使用絮體圖像采集系統(tǒng)對(duì)沉降柱中絮體形態(tài)進(jìn)行原位觀測，避免了采樣測量對(duì)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(shí)驗(yàn)沙樣，設(shè)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(jìn)行絮凝沉降實(shí)驗(yàn)，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

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(dāng);②濃度不變時(shí)，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(shí)分別達(dá)到3.1％～11.3％、09％～10.2％和1.1％～11.4％;③長壽、忠縣和奉節(jié)三個(gè)河段的泥沙絮凝平衡時(shí)絮體最大粒徑Df,95隨紊動(dòng)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(shí)達(dá)到最大，分別