粘性泥沙絮凝沉降过程与控制机制研究

发布时间：2021-05-08 22:25

　　絮凝是粘性泥沙最重要的特性之一,也是泥沙运动基本理论和运动规律研究的一大难点。对絮凝沉降过程及其控制机制的研究是认识粘性泥沙运动规律的关键,还可以帮助我们更好地理解、模拟和预测天然水体中粘性泥沙及其携带物质,包括重金属和有机污染物等的输运规律。对于解决诸如河道整治与维护、港口航道回淤、滩涂演变以及水体生态环境保护等问题具有重要意义。本研究采用室内机制试验和现场原型观测相结合的方法,系统性地探究了不同水文泥沙环境条件下的絮团特性、絮凝沉降过程及其控制机制。在室内试验中,选择以粉砂和黏土为主的天然混合沙,使用高倍摄像系统LabSFLOC-2研究了不同水体紊动强度、悬沙浓度和盐淡水条件下形成的絮团特性,包括絮团粒径、沉降速度、有效密度以及分形结构。在现场观测中,研究范围从流域到河口,选取了三种有代表性的典型水文泥沙环境:河流、河口最大浑浊带和河口潮滩,使用现场激光粒度仪LISST-100C获取现场絮团粒径频率分布和体积浓度数据,结合同步观测的水沙动力数据,综合分析和探讨了不同环境中现场实有絮团特性和絮凝沉降过程随着水动力、悬沙浓度和盐度等因素变化而发生的改变及其作用机制。得到的核心认识有:1... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 絮凝发生机制
        1.2.2 絮团特性
        1.2.3 影响絮凝因素
    1.3 研究目标与研究内容
第二章 研究方法
    2.1 室内试验研究
        2.1.1 试验样品及仪器设备
        2.1.2 试验设计及过程
    2.2 现场观测研究
        2.2.1 观测区域水文泥沙概况
        2.2.2 现场观测仪器设备
        2.2.3 现场观测设计及样品采集过程
    2.3 数据处理与计算
        2.3.1 室内试验数据处理
        2.3.2 现场观测水动力数据处理
        2.3.3 现场观测絮团数据处理
        2.3.4 其他数据处理
第三章 絮团发育关键控制因子的试验研究
    3.1 絮团粒径与沉降速度分布的动水试验结果
        3.1.1 淡水动水试验结果
        3.1.2 盐水动水试验结果
    3.2 紊动剪切、悬沙浓度和盐度对絮团粒径的影响
    3.3 絮团有效密度和分形维数的变化讨论
    3.4 本章小结
第四章 典型水沙环境现场絮团特征及变化过程
    4.1 河流中絮团变化过程
        4.1.1 水沙动力的空间变化
        4.1.2 悬沙浓度垂向分布
        4.1.3 现场絮团和分散颗粒垂向分布
    4.2 河口最大浑浊带絮团在潮周期的变化过程
        4.2.1 水沙动力在潮周期的变化
        4.2.2 不同特征时刻现场絮团和分散颗粒垂向分布
    4.3 淤泥质潮滩絮团在潮周期的变化过程
        4.3.1 水沙动力随时间的总体变化过程
        4.3.2 现场絮团粒径的变化
        4.3.3 常态天气期间潮周期内的水沙变化
        4.3.4 风暴天气期间潮周期内的水沙变化
    4.4 本章小结
第五章 絮团粒径和有效密度变化控制机制探讨
    5.1 天然水体中絮凝控制因素分析
    5.2 絮团发育的潮汐不对称特性分析
    5.3 絮团有效密度的变化及模拟
    5.4 本章小结
第六章 絮凝沉降及其沉积效应
    6.1 絮团沉降速度的变化
    6.2 絮凝沉降对河流悬沙垂向分布的影响
    6.3 絮凝沉降对河口最大浑浊带高浊度的维持以及航道淤积的影响
    6.4 絮凝沉降对潮滩淤积的影响
    6.5 本章小结
第七章 结论和展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 不足与展望
参考文献
在学期间科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]伶仃洋河口泥沙絮凝特征及影响因素研究[J]. 田枫,欧素英,杨昊,刘锋.  海洋学报. 2017(03)
[2]水流和电解质对黏性泥沙絮凝沉降影响试验[J]. 柴朝晖,方红卫,王茜,刘同宦,SONG Yunhao.  水科学进展. 2017(02)
[3]Analysis20of20floc20morphology20in20a20continuous-flow20flocculation20and20sedimentation20reactor[J]. Pengfei Ren,Jun Nan,Xinran Zhang,Kai Zheng.  Journal of Environmental Sciences. 2017(02)
[4]絮凝对三峡水库泥沙沉降的影响[J]. 王党伟,吉祖稳,邓安军,何芳娇,董占地,王小红.  水利学报. 2016(11)
[5]长江河口北槽河道悬沙絮团特性及其影响因素研究[J]. 朱文武,李九发,姚弘毅,张晓鹤.  海洋学报. 2016(03)
[6]珠江口磨刀门泥沙絮凝特征[J]. 邓智瑞,何青,杨清书,林建良.  海洋学报. 2015(09)
[7]盐度对伊利石不等速沉降絮凝的影响[J]. 张金凤,张庆河,乔光全.  水利学报. 2015(11)
[8]生物絮凝泥沙的絮凝结构实验分析[J]. 赵慧明,汤立群,王崇浩,郭传胜.  泥沙研究. 2014(06)
[9]紊动对黏性泥沙絮凝沉降影响的实验研究[J]. 乔光全,张金凤,张庆河,肖金龙,夏波.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(09)
[10]长江口洪季北槽深水航道区域悬沙沉降速度估算[J]. 沈淇,顾峰峰,万远扬,孔令双,王巍.  海洋工程. 2013(02)

博士论文
[1]长江河口泥沙混合和交换过程研究[D]. 刘红.华东师范大学 2009
[2]长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究[D]. 刘启贞.华东师范大学 2007

硕士论文
[1]长江口细颗粒泥沙静水沉降试验研究[D]. 陈曦.中国海洋大学 2013
[2]长江口及其邻近海域粘性细颗粒泥沙絮凝特性研究[D]. 唐建华.华东师范大学 2007



本文编号：3176101