瞬时排放泥沙颗粒团在横流中对流扩散特性的实验研究

摘要

河道维护、航道开挖及疏浚等一些工程,常常将挖掘的泥沙抛入流动的水体中,利用横流对泥沙颗粒团的对流扩散作用来稀释泥沙浓度。针对这类工程进行水环境质量影响评价时,首先要识别泥沙的运动特性。通过实验手段,研究不同级配的泥沙颗粒团瞬时排放后在横流中迁移扩散混合特性。实验结果表明,泥沙颗粒团进入水体后,在浮力、重力、阻力和横流紊动的综合作用下发生对流扩散;横流是产生泥沙对流运输的主要动力,横流的紊动作用,加强了泥沙颗粒团与水体的混合作用,并且破坏了其在静水中的双漩涡结构,因此大大地增加了垂向前锋位置和纵向扩散宽度。通过分析得出了无量纲泥沙颗粒团垂向前锋位置与时间、纵向扩散宽度与时间以及垂向前锋位置与纵向扩散宽度的3个关系式中的参数(α1、α3和α2)均值及其变化范围,可应用于抛泥对水体环境的影响评价。