颗粒改性干预水库泥沙沉降的探索

摘要

泥沙沉积会造成河道淤积，洪水泛滥；水库淤积会降低水库的使用效率，缩短水库使用年限，并引发许多其它的问题。而对于河流及水库的泥沙治理，一直以来都是用水力学和机械的方法。目前还没有用外加剂的办法来解决水库泥沙问题的研究。　　用植物体腐烂的方式可以培养出大量廉价的腐殖质，本实验研究用腐殖质来影响泥沙沉降行为，希望能对水库以及河流泥沙治理起到辅助的作用，同时也为泥沙问题的解决提供一条新的思路。　　本实验从静水和动水两个方面来研究腐殖质对泥沙沉降的影响。对于静水实验，本文考察三个不同方面的变化对腐殖质作用效果的影响，分别是：腐殖质浓度，温度和pH值。研究发现，水体中的腐殖质能与泥沙颗粒表面发生作用，增大水体中泥沙颗粒的稳定性，从而减缓泥沙沉降，且腐殖质浓度越大，泥沙沉降速度减小的程度越大，但综合考虑实验效果和其它方面的因素，实验给出0.02g/L这样一个后续实验和实际应用的腐殖质浓度的参考值。在静水中，泥沙沉降速度(以下简称：沉速)随温度的升高而增大，因此，在温度较低时腐殖质对泥沙沉速影响较大。泥沙位于不同酸碱环境中，在腐殖质的作用下，pH值越小，泥沙沉速越大，因此在偏碱性的环境中，腐殖质对泥沙沉速影响较大。总体来说，对于在静水中腐殖质对泥沙沉降行为的影响，应选择水体温度较低，偏碱性环境，水体中的腐殖质大约在0.02g/L。　　实验用环形水槽来进行模拟流动水中腐殖质对泥沙沉降行为的影响。通过比较在不同流速下腐殖质对泥沙沉降速度的影响，结果发现：流速越大，泥沙沉降速度越小，但对于腐殖质的影响，流速越小，腐殖质对泥沙沉降速度的改变越大。另外，在水流的不同深度，腐殖质的作用效果不同，在水流的表层和底层，泥沙沉速较小，而在水流的中层，泥沙浓度较小，腐殖质对泥沙沉速的影响效果较大。综合腐殖质在动水中的实验结果，在水流比较稳定的部分，腐殖质对泥沙沉降行为作用较大。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1我国河流的泥沙问题现状

1.2水库泥沙的淤积问题及危害

1.3泥沙颗粒沉降的影响因素

1.3.1粒径

1.3.2有机质

1.3.3电解质

1.3.4含沙浓度

1.3.5水体温度

1.3.6 pH值

1.3.7紊动

1.3.8水流深度

1.4本课题的思路及意义

1.5本文主要工作

第二章理论研究

2.1水体颗粒物概述

2.2泥沙颗粒沉降

2.2.1泥沙表面双电层结构

2.2.2泥沙颗粒表面双电层电位变化

2.2.3胶体稳定理论与絮凝

2.3腐殖质的性质和结构

2.4有机质(腐殖质)与泥沙颗粒的作用

2.4.1有机物在颗粒表面的吸附

2.4.2水体颗粒物的表面络合

2.4.3腐殖质影响泥沙颗粒沉降原理

2.5小结

第三章静水实验

3.1赤红壤泥沙颗粒样品

3.1.1样品制作及形态观察

3.2细颗粒泥沙的絮凝沉降

3.2.1与絮凝有关的细颗粒泥沙工程问题

3.2.2腐殖质浓度的影响

3.2.3温度的影响

3.2.4 pH值的影响

3.3小结

第四章动水实验

4.1流动水中腐殖质对细颗粒泥沙沉降的影响

4.2实验装置和方法

4.3结果与分析

4.3.1流速与腐殖质作用效果的关系

4.3.2不同流速对输沙平衡的影响

4.3.3不同流速对泥沙颗粒絮凝沉降的影响

4.4水流深度对腐殖质作用效果的影响

4.5小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢