三峽典型淤積河段細(xì)顆粒泥沙理化特性研究.pdf

1、泥沙淤積問(wèn)題已經(jīng)成為制約長(zhǎng)江航運(yùn)發(fā)展的重要因素，研究細(xì)顆粒泥沙自身物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其絮凝沉降的影響能增進(jìn)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積規(guī)律的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)庫(kù)區(qū)航道的整治具有重要意義。本研究選取重慶忠縣皇華城河段5個(gè)不同斷面（分別記為S1、S2、S3、S4和S5）不同深度的泥沙沉積物為研究對(duì)象，采用激光粒度分析、XRD(X-ray Diffraction，x射線衍射儀)、ICP（Inductively CoupledPlasma，等離子體光譜儀）等方法，

2、分析得到了泥沙顆粒的粒度分布、有機(jī)質(zhì)含量、元素組成、陽(yáng)離子交換量（Cation Exchange Capacity，CEC）、pH等理化特性的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及各理化參數(shù)之間的相互關(guān)系。通過(guò)探討細(xì)顆粒泥沙粒徑、有機(jī)質(zhì)含量、Zeta電位、CEC和元素含量對(duì)泥沙絮凝沉降的影響，得出了如下主要結(jié)果:
　　1)泥沙顆粒以粘粒和粉砂為主，粒徑大小在2～120μm范圍內(nèi)，分布較分散，但其中值粒徑和平均分布較為集中，分別在7～18μm和10～30μ

3、m范圍內(nèi);泥沙顆粒屬于中性偏堿，其pH主要分布在7.5～8.5之間;細(xì)顆粒泥沙表面帶負(fù)電荷，其Zeta電位（絕對(duì)值）最大為13.68mV，最小為7.21mV;泥沙顆粒的CEC變化較大，其中S2-05斷面的CEC可高達(dá)34.4cmol/kg，而S1-01斷面的CEC僅為25.7cmol/kg;各斷面的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較高，但差異性較小，其有機(jī)質(zhì)相對(duì)含量主要分布在3.0％～4.0％;細(xì)顆粒泥沙富含多種元素，各斷面基本均含Al、Ca、Fe、Mn

4、、Zn、Cu、Pb等元素，但不同元素的含量差異性較大。其中，Ca和Fe元素含量最高可達(dá)140g/kg和108g/kg，而Mn元素最高含量?jī)H為3g/kg，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)Fe元素會(huì)影響泥沙的淤積量。采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析方法發(fā)現(xiàn)，細(xì)顆粒泥沙的粒徑與有機(jī)質(zhì)存在顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.807，CEC與Zeta電位存在顯著負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為-0.756，pH值與Ca元素含量存在顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.791。
　　2)細(xì)顆粒泥沙的

5、粒徑、有機(jī)質(zhì)含量、Zeta電位、CEC均會(huì)對(duì)其絮凝沉降速度產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)泥沙粒徑從10.83um增至15.21um時(shí)，顆粒的絮凝沉降速度會(huì)逐漸減小，從0.56mm/s降至0.34mm/s;有機(jī)質(zhì)含量與絮凝沉降速度呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)有機(jī)質(zhì)相對(duì)含量從3.04％增加至3.41％時(shí)，泥沙顆粒沉降速度從0.67mm/s降至0.38mm/s; Zeta電位顯著影響泥沙的絮凝沉降特性，當(dāng)Zeta電位（絕對(duì)值）從11.64mv增至16.93mv時(shí)，顆粒的

6、絮凝沉降速度從0.59mm/s降至0.39mm/s;當(dāng)泥沙顆粒的CEC從32.2cmol/Kg增至36.7cmol/Kg時(shí)，細(xì)顆粒泥沙絮凝沉降速度從0.45mm/s降至0.29mm/s。
　　針對(duì)三峽忠縣皇華城河段泥沙理化特性研究得出的詳實(shí)數(shù)據(jù)，以及提出的細(xì)顆粒泥沙自身物化特性對(duì)絮凝沉降影響機(jī)制，將為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積規(guī)律和整治庫(kù)區(qū)航道提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，也是對(duì)傳統(tǒng)泥沙絮凝理論的有力補(bǔ)充，研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)