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长江口及其邻近海域粘性细颗粒泥沙絮凝特性研究

唐建华  
【摘要】: 本文利用2003~2006年在长江口及其邻近海域水体实测的悬浮物现场粒度资料,结合同步测量的水动力、悬浮物浓度、盐度、水温及室内颗分等资料,研究了:(1)长江口及其邻近海域水体中絮团大小的空间分布特征、悬浮物现场级配特征;(2)确定了发生絮凝的临界粒径;(3)辅以室内试验,分析了悬浮物浓度、水动力条件、盐度以及水温等对粘性细颗粒泥沙絮凝的影响;(4)给出了基于实测资料的絮凝沉速的计算方法。研究结果表明: (1)在研究区域,发生了明显的絮凝现象;絮团大小的空间变化明显,总体表现为从口内向口外逐渐增大;现场级配分布呈现单峰、双峰、多峰多种形态;对于整个研究区域的絮凝强度来说,长江口横沙以上水域、长江口及杭州湾口外水域为弱絮凝区;杭州湾水域为中等强度絮凝区;长江口浑浊带水域为强絮凝区。 (2)长江口粘性细颗粒发生絮凝现象的临界粒径约为32.5μm;在杭州湾,这一临界粒径约为20.0μm;对于长江口、杭州湾粘性细颗粒泥沙发生絮凝现象的临界粒径的差异,可能是受这两个水域的水动力、含沙量、盐度等条件的差异造成的。 (3)在较低含沙量情况下,含沙量变化对絮凝的影响很小,而一旦含沙量增加到一定程度,絮凝沉速随含沙量的增加有很大增加;水动力和盐度对絮团大小的影响十分明显:水动力影响下流速是促进还是抑制絮凝现象发生的临界值约为42cm·s~(-1)左右;流速小于42cm·s~(-1)时,水动力条件促进絮凝的发生;而当流速大于42cm·s~(-1)时,水动力条件直接导致絮团的破碎;盐水促进絮团的形成;水流流速和盐度的变化分别造成了絮团的四分之一日和半日周期的变化;水动力条件和盐度对絮团的形成均有一定时间的滞后;在浑浊带水域,盐度对粘性细颗粒泥沙絮凝的影响比水动力条件的影响更大且更快;冬、夏两季水体中絮团大小及级配分布存在较大差异,夏季水温高,絮凝程度更强,说明水温越高,絮凝越强。 (4)给出了基于LISST-100C现场实测资料的絮凝沉降速度的计算方法;计算出的杭州湾絮凝沉速涨潮平均为0.70mm·s~(-1),落潮平均为0.58mm·s~(-1)左右,沉速涨潮大于落潮;计算出的长江口南槽絮凝沉速,夏季涨潮平均为0.82mm·s~(-1),落潮平均为0.84mm·s~(-1),冬季涨潮平均为0.49mm·s~(-1),落潮平均为0.42mm·s~(-1),涨落潮变化不大;絮凝沉速总体上表现为,长江口南槽冬季<杭州湾夏季<长江口南槽夏季。


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