NaCl对细颗 粒泥沙静水絮凝沉降动力学模式的影响

细颗粒泥沙的絮凝沉降对泥沙输移、土壤渗透性以及污染物迁移有重要作用. 在泥沙初始浓度为5g/L、10g/L、20g/L时, 作者用吸管法研究了不同浓度NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响, 认为细颗粒泥沙相对浓度随时间的变化符合双曲线型动力学模式, 泥沙絮凝沉降越快, 研究发现泥沙中值沉速(中值粒径)随泥沙初始浓度和NaCl浓度的增大而增大, 但泥沙初始浓度和NaCl浓度较高时渐超缓慢; 细颗粒泥沙絮凝度与分散粒径呈幂函数关系, 细颗粒泥沙絮凝临界粒径为0.0245mm.     

NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降动力学模式的影响

细颗粒泥沙的絮凝沉降对泥沙输移、土壤渗透性以及污染物迁移有重要作用。在泥沙初始浓度为5g/L、10g/L、20g/L时，作者用吸管法研究了不同浓度NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响，认为细颗粒泥沙相对浓度随时间的变化符合双曲线型动力学模式，泥沙絮凝沉降越快，研究发现泥沙中值沉速（中值粒径）随泥沙初始浓度和NaCl浓度的增大而增大，但泥沙初始浓度和NaCl浓度较高时渐趋缓慢；细颗粒泥沙絮凝度与分散粒径呈幂函数关系，细颗粒泥沙絮凝临界粒径为0．0245mm。     

有机质对细颗粒泥沙静水絮凝沉降特性的影响

在CaCl2和MgCl2浓度为0－1．0mmol/L，泥沙浓度为10g/L时，本文用吸管法研究了有机质对细胞粒泥沙絮凝沉降的影响，结果表明，在液面上同一深度，有机质并不影响泥沙浓度随时间呈指数衰减的变化规律，但去除有机质后，细颗粒泥沙絮凝的最佳电解质浓度降低；对于相同的电解质浓度，其絮凝沉降加快，泥沙平均沉速明显增大。     

AlCl3、MgCl2、CaCl2和腐殖酸对高浊度体系细颗粒泥沙絮凝的影响

以细颗粒泥沙为主的河口区往往存在最大浑浊带,对高浊度体系细颗粒泥沙的絮凝研究有助于了解最大浑浊带的形成机制。本文通过实验研究AlCl3,MgCl2,CaCl2和腐殖酸四种絮凝剂对长江口细颗粒泥沙浊度变化的影响,从絮凝率、絮团粒径和Zeta电位变化三方面综合分析了四种絮凝剂对泥沙絮凝的作用机理。结果表明:1)随着金属离子浓度增大细颗粒泥沙絮凝率逐渐增大,粒径增大,而电位绝对值变小;随着腐殖酸浓度增大细颗粒泥沙絮凝率降低,粒径增大,电位绝对值增大;2)各絮凝剂单独存在时的絮凝机理与多组分复合絮凝作用机理有明显不同,C-P-OM复合絮凝模式能够较好地揭示长江口高浊度区细颗粒泥沙絮凝体的形成机制。     

均匀切变水流对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响研究

黏性细颗粒泥沙的絮凝是河流动力学中一个重要且尚未完善的研究课题。本文以分形聚集生长理论为基础,考虑了絮团破碎、泥沙浓度等因素的影响,使用三维无网格方法,在MATLAB平台上通过模拟泥沙颗粒和絮团在布朗运动、重力沉降和均匀切变水流作用下的碰撞黏结过程,研究了水流剪切作用对黏性细颗粒泥沙絮凝的影响。研究结果表明：水流作用可提高颗粒之间的碰撞几率,促进絮凝,但高水流剪切力作用下絮团破碎现象明显,因此,水流速度梯度的大小对细颗粒泥沙的絮凝有一定的影响,即絮凝速度及絮团平均粒径随水流流速梯度的增大呈先增后减的规律;均匀切变水流作用下,絮团粒径分布均匀化,絮团在垂直水流方向上发育较好且分形维数较大。本文研究成果是进一步研究天然河道中黏性细颗粒泥沙絮凝机理的成功尝试。     

黏性细颗粒泥沙絮凝及沉降的三维模拟

鉴于试验观察黏性细颗粒泥沙悬浮体系絮凝-沉降过程存在技术困难，尝试以分形生长理论为基础，使用改进的受限反应絮团聚集(RLCCA)模型，在计算机上模拟这一复杂过程。模型考虑了絮团的分形结构与可渗透特性、泥沙浓度对悬浮液黏性的影响等因素，复演颗粒、絮团在重力沉降和布朗作用下的三维运动及相互碰撞并黏结的现象。在对模拟数据的统计分析基础上，讨论了絮凝-沉降过程的各种特性，结果表明：碰撞效率系数不同时，絮凝发育过程存在相似性。     

细颗粒泥沙制约沉降速度计算方法综述

含沙水体浓度较高时,泥沙沉降速度受到周围泥沙颗粒的影响,进入制约沉降阶段.总结了泥沙制约沉降速度的影响因素,如含沙水体浮力、黏性、回流等.在此基础上对黏性细颗粒泥沙、粉砂、混合沙制约沉降速度计算方法进行分析.总结了细颗粒泥沙制约沉降速度的主要计算方法,对于黏性细颗粒泥沙或粉砂,主要包括Richardson-Zaki公式...     

粘性细颗粒泥沙静水絮凝沉降生长的计算机模拟

利用分形生长模型对粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降过程进行了计算机模拟,在扩散受限的絮团聚集模型(DLCA模型)的基础上,初步研究了粘性细颗粒泥沙的絮凝沉降分形生长过程,并对最终的絮凝体进行了图像处理,得到了分形维数和颗粒浓度的关系。     

黏性泥沙受紊动剪切作用下的絮凝效果研究

我国水库运行一直面临着泥沙淤积的问题,而水动力条件的改变对泥沙的絮凝有莫大的影响,针对此问题,研发了一套絮凝沉降装置,以三峡库区长寿河段泥沙为样本,利用多层震动格栅在圆柱形沉降筒中产生各向同性均匀紊流,结合絮凝沉降观测装置,研究分析紊动剪切作用对黏性泥沙絮凝的影响,并得出了基于试验的最优剪切率。结果表明:紊动对于泥沙颗粒的絮凝有较明显的促进作用,且随泥沙浓度的增大(0. 3~1. 0 g/L),絮凝程度也相应地增加;紊动剪切对于中、大颗粒絮体(0. 048~0. 384 mm)的分布具有较大影响;泥沙颗粒在进入沉降柱后可以在几十分钟内快速完成絮凝,在30 min左右即可观测到最大颗粒絮体,随后颗粒最大粒径逐渐下降直至平衡;随着紊动剪切率的增加,其对于絮凝的作用呈现先促进后抑制的规律。     

水库疏浚底泥絮凝沉降室内试验研究

泥浆絮凝沉降效率是影响湖库疏浚工程进度的重要因素。为探索不同絮凝剂(有机、无机)对疏浚泥浆絮凝沉降效率的影响,以通济桥水库疏浚底泥为研究对象,通过室内试验先分析1种有机絮凝剂(PAM)和5种无机絮凝剂(PAC,FeCl₃,Na₂CO₃,Na₂SiO₃·9H₂O,KAl(SO₄)₂·12H₂O)单独作用下疏浚泥浆的絮凝沉降效果及上清液水质的优劣情况,然后对有机、无机絮凝剂进行优化组合试验,确定絮凝沉降效果和上清液水质最优的设计配比方案。试验结果表明:①PAM可以有效促进疏浚泥浆土颗粒的絮凝沉降,但对上清液的去浊率较低;CO₃^2-可以促进细颗粒絮凝结合成大颗粒,提高颗粒的沉降速率;Fe³⁺,Al³⁺具有改善上清液浊度的作用,但对促进泥浆絮凝沉降效果有限。②每1 000 mL疏浚泥浆中采用10 mL PAM+2 g PAC+2 g Na₂CO₃的有机-无机絮凝剂组合为最佳方案,既能快速促进疏浚泥浆的絮凝沉降,又能有效降低上清液的浊度。试验成果可为类似疏浚工程中选择絮凝剂最佳配比方案提供参考。     

高盐景观水体除磷、除藻药剂优选及复配

淡水盐碱化是全球范围内面临的一个新兴环境问题,其中城镇内人工景观水体表现尤为突出。高盐景观水体盐度大,导致植物不易生长,藻类逐渐成为优势种群,影响观感。通过絮凝法同时除磷、除藻,使景观水体恢复藻类爆发前的状态。研究11种絮凝药剂对TP、Chla(叶绿素a)的去除效率,其中PAC除磷效果很好,CPAM可以有效除藻。经过浓度梯度优选实验,优选出PAC和CPAM的最优投加浓度,并进行复配试验。复配结果为当PAC投加浓度10mg/L、CPAM投加浓度3mg/L时组合除磷、除藻效果最佳,TP平均去除率为92.52%,Chla平均去除率为98.32%。     

Settlement prediction model of slurry suspension based on sedimentation rate attenuation

This paper introduces a slurry suspension settlement prediction model for cohesive sediment in a still water environment. With no sediment input and a still water environment condition, control forces between settling particles are significantly different in the process of sedimentation rate attenuation, and the settlement process includes the free sedimentation stage, the log-linear attenuation stage, and the stable consolidation stage according to sedimentation rate attenuation. Settlement equations for sedimentation height and time were established based on sedimentation rate attenuation properties of different sedimentation stages. Finally, a slurry suspension settlement prediction model based on slurry parameters was set up with a foundation being that the model parameters were determined by the basic parameters of slurry. The results of the settlement prediction model show good agreement with those of the settlement column experiment and reflect the main characteristics of cohesive sediment. The model can be applied to the prediction of cohesive soil settlement in still water environments.     

粘性细颗粒泥沙絮凝研究概述

以絮凝动力学理论(Smoluchowski方程)、胶体稳定性理论(DLVO理论)和分形几何(Fractal Geometry)在絮凝研究中的应用为线索，回顾了粘性细颗粒泥沙絮凝结构，絮团沉速，以及影响絮凝因素(泥沙粒径、浓度、电解质阳离子、温度和水流紊动等)等方面的研究成果；综述了絮团的尺寸、密度、沉速、破坏强度及碰撞频率函数的分形几何描述方式；介绍了快速絮凝和慢速絮凝的分形生长模型，以及絮凝发育过程数值模拟的研究进展．针对河流泥沙在矿物组成、颗粒尺度、表面电荷分布和水中盐分多样性的特点，以及粘性细颗粒泥沙絮凝研究的特殊性，提出进一步深化粘性细颗粒泥沙絮凝研究的建议．     

强化混凝技术处理南淝河污染水的效果

选用聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铝铁(PAFC)作为混凝剂;选用阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)和非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)作为助凝剂,通过室内试验对比研究强化混凝技术中多种混凝剂单用及其和助凝剂联用对南淝河污染水的除浊和去污效果,并用于南淝河现场构建的混凝沉淀系统。结果表明,4种混凝剂单用时,PAFC对浊度、TP去除效果最优,对CODMn有良好的去除效果,且不影响原水的p H值,而PFC和PFS单用时可明显降低原水p H值,4种混凝剂单用时对TN均没有明显去除效果;PAFC与CPAM联用时对浊度的去除效果最佳,明显优于PAFC与APAM和NPAM联用和PAFC单用的效果;混凝剂与CPAM联用提高了其除浊和去除TP的能力,但不能明显改善其去除CODMn的效果,对原水p H和TN的影响与单用时相同。选取"PAFC+CPAM"作为南淝河示范工程的混凝剂和助凝剂,现场混凝沉淀出水水质稳定,浊度和TP的去除效果较好,去除率分别达到90%和80%,对CODMn的去除率约为52%,而对TN的去除效果有限,去除率约为22.4%。     

黄河高浊度水的絮凝形态学特性

在黄河泥沙高浓度悬浊液中投加阳型高分子聚合物进行沉降试验时，借助电镜观察、图像分析技术与“分维”特征参数，探讨了不同絮凝阶段含沙高浊水絮凝形态学参数的变化规律。结果表明：分形絮体的粒径呈广义的正态分布；絮体自由沉速的变化规律不能用传统的Stokes定律解释；不同泥沙浓度对应的絮凝形态学特性的发展变化规律相似；理想絮体分形结构出现在絮凝过程的中间时段，此时，絮体粒度分布集中、密实程度高、孔隙率小、沉速快、分维值最大。     

SUSPENDED SEDIMENT TRANSPORT IN THE OFFSHORE NEAR YANGTZE ESTUARY

Based on the Estuarine, Coastal and Ocean Modeling System with Sediments （ECOMSED） model, a 3-D hydrodynamic-transport numerical model was established for the offshore area near the Yangtze Estuary in the East China Sea .The hydrodynamic module was driven by tide and wind. Sediment module included sediment resuspension, transport and deposition of cohesive and non-cohesive sediment. The settling of cohesive sediment in the water column was modeled as a fimction of aggregation （flocculation） and deposition. The numerical results were compared with observation data for August, 2006. It shows that the sediment concentration reduces gradually from the seashore to the offshore area. Numerical results of concentration time series in the observation stations show two peaks and two valleys, according with the observation data. It is mainly affected by tidal current. The suspended sediment concentration is related to the tidal current during a tidal cycle, and the maximum concentration appears 1 h-4 h after the current maximum velocity has reached.     

黏性泥沙絮凝研究进展

黏性泥沙颗粒的絮凝特性表现出与粗颗粒泥沙迥异的物理及输移特性,因此黏性泥沙絮凝是河流海洋泥沙理论研究中的热点之一。总结了黏性泥沙絮凝在试验研究和数学模型方面的研究成果,介绍了最新的相关研究进展,并分析了现有研究中存在的问题。认为目前存在的主要问题有:①有关黏性泥沙的试验研究以单因素影响试验为主,缺少多因素影响研究;②对泥沙絮团的三维结构形态研究不足;③相关数学模型只能描述定性规律。今后应在黏性泥沙相似准则、多因素影响试验、絮团微观结构观测仪器开发、大尺度三维絮凝数值模拟等方面加强研究。     

絮凝对三峡水库泥沙沉降的影响

现场与室内实测的泥沙级配差异证实了三峡水库中存在泥沙絮凝现象,絮凝会加速水库泥沙淤积速率。为了确定絮凝对泥沙沉降速率的影响,现场采集了三峡水库原样泥沙,基于三峡水库水体环境,采用室内静水沉降试验对三峡水库中泥沙絮凝沉降规律进行了研究。研究结果表明,当试验采用的初始含沙量大于0.3 kg/m3时,部分单颗粒泥沙会聚集形成絮团,且泥沙絮凝程度以及沉速增加的幅度与水体中含沙量呈正比。参与絮团形成的单颗粒泥沙粒径均位于0.022 mm以下,小于临界粒径的泥沙占全沙的83%;采用絮凝因数和物质沉降通量因数分别表征絮凝对泥沙沉降的影响程度,这两种因数都随含沙量增加而增加,含沙量在1.5 kg/m3以下时其最大值分别为5.03和1.66,表明絮凝对三峡库区汛期的泥沙淤积有可能造成较大影响。