不同因素對粘性泥沙絮凝特性的影響研究.pdf

1、粘性泥沙絮凝沉降過程對粘性泥沙運動及港池航道的沖淤,乃至河口海岸演變等都有重要影響,而泥沙絮凝沉降本身又受到多種因素影響。因此,研究各種因素對粘性泥沙絮凝沉降的影響對深入理解粘性泥沙絮凝沉降規(guī)律和機理有重要意義。本文在引入XDLVO理論建立粘性泥沙絮凝沉降格子Boltzmann(LB)模型的基礎上,對粘性泥沙絮凝影響因素進行了研究。本文主要結(jié)論如下:
　　1、在LB模型中引入XDLVO理論,并對模型進行了校驗,LB模型中XDLVO

2、力的計算結(jié)果和公式計算值吻合較好。同時進行了參數(shù)敏感性分析,從理論上分析了XDLVO作用力對泥沙絮凝沉降的影響。基于XDLVO理論的LB模型能合理反映顆粒間作用力,可以進一步應用于泥沙絮凝沉降的模擬中。
　　2、應用基于XDLVO理論的LB模型研究了不同粘土礦物的絮凝沉降特性。結(jié)果表明,伊利土、高嶺土和蒙脫土三種粘土礦物的絮凝能力從強到弱依次排列,模擬結(jié)果和已有實驗一致。
　　3、模擬分析了水體pH值、硬度、鹽度和溫度等因素

3、對粘性泥沙絮凝沉降的影響。pH值計算結(jié)果表明:pH值對泥沙絮凝的影響趨勢與其對泥沙表面電位的影響趨勢一致,pH>6時,pH值對絮凝影響不大。水體硬度計算結(jié)果表明:低鹽度時,硬度對絮凝影響較大,高鹽度水體中硬度的影響可以忽略。在實際河口海岸中,水體pH值及硬度對粘性泥沙絮凝的影響可以忽略。鹽度計算結(jié)果表明:鹽度增加會先促進絮凝后抑制絮凝,鹽度為5.0ppt左右時泥沙最易絮凝,分析認為鹽度對粘性泥沙絮凝的影響主要是通過影響泥沙的粘結(jié)概率來實

4、現(xiàn)。對溫度的模擬結(jié)果表明:溫度越高,泥沙越容易絮凝,泥沙群體平均沉降速度越大,這是溫度對水體粘性和顆粒間微觀作用力影響的綜合結(jié)果。
　　4、分別應用多層振動格柵和LB模型從實驗和數(shù)值模擬兩個角度研究了紊動對泥沙絮凝的影響。結(jié)果表明,粘性泥沙絮凝沉降過程中,水體紊動會影響泥沙濃度歷時、泥沙粒度分布、絮團粒徑、絮團沉速、絮團有效密度和絮團分形維數(shù)等特征?？傮w來說,水體紊動會先促進絮凝后抑制絮凝,且泥沙絮凝的最佳紊動強度隨水體鹽度和泥沙