不同离子浓度下泥沙浓度对絮凝沉降的影响

应用静态沉降实验方法中的移液管法,初步研究了泥沙浓度在不同的水质条件下对絮凝沉降过程的影响.实验结果表明:随着泥沙浓度的增加,絮凝沉速先增加后减小,变化曲线存在一个最大值.不同的离子浓度条件下,这种变化趋势是相同的,但絮凝沉降所能达到的最大值是不同的,达到最大值时的泥沙浓度也是不同的.随着泥沙浓度增加絮凝沉降速度先增后减的根本原因是絮凝过程的变化,即絮网结构的出现,絮网结构出现是泥沙浓度因素和离子浓度因素共同作用的结果.

OBS浊度计测量泥沙浓度的方法与实践研究

本文主要对光学后向散射浊度计的测量原理、仪器结构、泥沙校准做了研究分析 ,讨论了影响因素 ,揭示了水体浊度与泥沙浓度的相互关系 。

近岸Ⅱ类水体表层悬浮泥沙浓度遥感模式研究进展

因为具有明显的时间与空间分辨率优势,遥感数据成为近岸Ⅱ类水体悬浮泥沙浓度(SSC)信息提取研究的重要数据源之一.悬浮泥沙遥感信息提取的现状可归纳为:(1)建立近岸Ⅱ类水体SSC遥感模式的方法有三种类型,分别是基于地面光谱与SSC测量的反射率反演方法、基于图像信息法和基于大气辐射传输理论模型法;(2)基于地面测量的反射率反演方法属于理论与经验相结合的方法,也是目前用于SSC定量化遥感模式研究的常用方法.其数学表达形式包括线性关系式、对数关系式、负指数关系式、Gordon模式和综合模式等;(3)到目前为止已有的Ⅱ类水体SSC遥感模式适用性方面还不理想,远未达到与试验室分析相匹配的精度.文章认为:加强地面水文光谱实验研究,建立多光谱SSC定量模式,以高分辨率和高光谱遥感融合数据为基础的SSC定量遥感是今后该方向发展趋势.

河口水体泥沙浓度的水面光谱统计模式分析

现场测量长江口Ⅱ类水体的反射高光谱,并同步获取水样、测量流速,在实验室中对所获水样的泥沙浓度进行测定。通过对试验数据的分析发现,水体反射光谱随泥沙浓度不同而发生变化,在黄绿光波段（560-720nm）和近红外波段（810nm）出现两个明显的反射峰。波长大于650nm光谱反射率和表层泥沙浓度的相关性较好,特别在690-900nm波段两者的相关系数大于0.75,对泥沙浓度变化较为敏感。基于最小二乘法,建立了单波段反射率与泥沙浓度关系以及波段反射率比值与泥沙浓度关系的回归方程。结果表明,670nm和715nm处单波段反射率的指数方程相关系数较高,而基于810/690波段反射率比值的二次多项式拟合方程对泥沙浓度的预测精度好于其它比值组合形式的模型。

泥沙浓度与水流紊动的试验研究

通过低含沙水流泥沙浓度分布的试验 ,研究泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布之间的内在联系 ,试验结果表明泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布一致性较好 ,并建立了二维情况下泥沙浓度和紊动强度沿垂线分布之间的关系式 .同时分析了关系式中泥沙浓度、泥沙的中值粒径对系数K的影响 ,中值粒径的影响较泥沙浓度对系数K的影响大 ,系数K随中值粒径的减小明显减小 .并在此基础上进一步建立了泥沙浓度与流速。

悬浮泥沙浓度遥感反演模型研究

对实验室固定粒径的悬浮泥沙水体的反射率光谱特征进行了分析,选取反射率的敏感波段,建立了遥感反射率和悬浮泥沙浓度的遥感反演模型;同时,又利用野外现场实测的光谱反射率和悬浮泥沙中值粒径,建立受粒径影响的悬浮泥沙浓度反演模型。结果表明,主成分模型的反演效果最好,其次是幂指数模型,而线性模型的反演效果较差。

悬浮泥沙浓度遥感反演模式研究

利用野外采集的悬沙样品配置不同粒径和浓度等级的悬沙水样,进行实验室光谱测量,分析悬沙水样的光谱特征及其反射率与粒径之间的关系。根据实验结果选取泥沙浓度和粒径的敏感波段,建立了敏感波段模型和主成分模型。结果表明,主成分分析法能大量获取多通道悬沙水体光谱反射率信息,模型的反演能力优于敏感波段模型。

基于遥感光谱反射率反演黄河口海域Ⅱ类水体悬浮泥沙浓度模型

依据黄河口海域含沙水体野外实测光谱反射率为参考实验数据,结合水体表面光谱观测数据建立了经验回归模型,从而定量估测黄河口海域水体表层悬浮泥沙质量浓度,最终得出黄河口海域不同年份水体的悬浮泥沙质量浓度图,这对分析河口海岸带冲淤变化过程具有重要的意义。

基于时间序列MODIS影像的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙浓度反演及变化

悬浮泥沙浓度是描述水质的重要参数之一,获得其在空间和时间上的分布信息对于理解、管理和保护湖泊生态系统是必要的.此研究旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度反演模型,并利用建立的模型反演2000-2007年鄱阳湖丰水期的悬浮泥沙浓度,分析其在时间和空间上的变化特征并对引起这些变化的原因进行讨论.研究结果揭示:MODISTerra影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性(R2=0.92,s.e.=12.02mg/L,F=154.30,P<0.001),可以用于鄱阳湖丰水期悬浮泥沙浓度的反演;自2000-2007年间,鄱阳湖悬浮泥沙浓度呈明显的时间和空间分布特征,在南部水体悬浮泥沙浓度无明显变化,在北部呈增加趋势,而中部水体泥沙浓度波动较大;鄱阳湖北部的采砂活动是导致此区域悬浮泥沙浓度增加的主要原因,其与长江江水倒灌鄱阳湖共同作用引起鄱阳湖中部泥沙浓度的波动,抚河、信江和饶河输沙量的非显著变化也导致南部鄱阳湖水体悬浮泥沙浓度的非显著变化.

黄河三角洲附近海域悬浮泥沙浓度估算

基于黄河口附近海域水体悬浮泥沙浓度及光谱信息同步测量数据,设计了使用MODIS Band1波段反射率进行悬浮泥沙浓度定量反演的模型。以MODIS产品MOD09GQ陆地反射率数据为数据源,进行了黄河三角洲附近海域悬浮泥沙浓度反演,获得了2009年夏季黄河入海口悬浮泥沙浓度分布图,结果表明:悬浮泥沙浓度分布的基本趋势是由岸向海逐渐降低,但在黄河入海口南北两侧浓度梯度表现出较大差异;浓度大于300 mg/L的悬浮泥沙主要分布在清水沟流路以南的莱州湾西岸,而黄河清8汊以北区域仅在特定潮流及天气情况下在河口以外区域有较宽分布;浓度为10～300mg/L的中、低浓度悬浮泥沙主要分布在入海口南侧莱州湾中部海域、高浓度悬浮泥沙分布区以外;浓度小于10 mg/L的极低浓度悬浮泥沙主要分布在上述区域之外远离岸线的地区。

挟沙水流泥沙浓度分布的试验研究

通过挟沙水流泥沙浓度分布的试验 ,研究泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布之间的内在联系 ,试验结果表明泥沙浓度和紊动强度沿垂线的分布一致性较好 ,建立了泥沙浓度和紊动强度沿垂线分布之间的关系式。分析了关系式中泥沙浓度、泥沙的中值粒径对系数K的影响 ,中值粒径的影响较泥沙浓度对系数K的影响大 ,系数K随中值粒径的减小明显减小。并在此基础上进一步建立了泥沙浓度与流速。

长江河口横沙小港泥沙浓度的观测及研究

用OBS - 3浊度计在 1998年 2月 12日至 2 1日期间在长江河口横沙小港对悬浮泥沙浓度作了观测 ,同时也用ENDCO海流计测量了流速、流向、水温和盐度。观测数据表明不论在大潮还是小潮期间 ,在落潮过程中泥沙浓度的扰动比涨潮过程中更加频繁和强烈 ,存在着高频振荡。动力分析表明这是由潮扩散的不对称性造成的 ,即落潮期间垂向湍流扩散比涨潮期间弱。落潮期间弱的垂向湍流扩散使得落潮期间垂向速度梯度比涨潮期间的大 ,因而使得垂向切变不稳定增强。观测还指出泥沙浓度的变化与流速密切相关 ,存在着泥沙浓度峰值滞后于流速峰值的现象。这是首次用先进的OBS浊度仪在长江河口横沙小港观测到在落潮期间泥沙浓度的高频扰动 ,并从动力成因上做出了解释。

杭州湾悬浮泥沙浓度垂向分布规律分析与模拟

从遥感监测应用的角度考虑,针对杭州湾的复杂水动力特点,把影响泥沙再悬浮的水流紊动扩散机理概化为宏观上容易表达的潮动力因素,在分析垂向各层悬浮泥沙浓度(SSC)相关性的基础上,选取水体近表层(0.2H)处SSC和水深、流速、潮情、潮时作为模型输入因子,垂向平均SSC作为模型输出因子,运用Levenberg-Marguardt优化算法对输入因子进行优化,建立了反向传播(BP)神经网络模型,对杭州湾澉浦断面的SSC垂向分布规律进行了模拟.结果表明,潮动力变化对水体各层SSC影响显著,各层SSC与平均SSC均出现对应的涨落波动规律;在不同潮情下SSC垂向分布均表现出比较明显的相关性,相邻各层SSC相关性显著,其中表层SSC与垂向平均SSC相关系数均达到0.8以上;BP神经网络模型应用于SSC垂向分布规律预测的性能指数(PI)为0.04,分别低于两类线性模型的0.06和0.07,其预测性能高于线性模型.

台湾集集堰沉沙池泥沙浓度与浊度率定关系研究

水体浊度观测为水环境及水资源领域中之例常观测项目,泥沙浓度则为水资源及水利工程中重要之水文观测数据。浊度数据对于水生态环境、水资源利用评估及公共用水营运,为极重要判别指标;泥沙浓度数据则为集水区保育及河道稳定评估规划所需之重要基本数据。现行浊度观测方式及仪器,相对于传统泥沙浓度之观测,其仪器自动化程度高、价格较低,且设站较为简易方便且普遍。虽河川中悬移泥沙浓度与浊度之物理定义不同,但在工程实务应用上仍有许多泥沙浓度数据以浊度数据来替代表示。本文研究特定水沙条件下之浊度与浓度率定关系,并以集集拦河堰为案例,探讨试样水体浊度、浓度观测数值在不同含沙量条件下之对应及量化关系规律,并依ISO标准规范,进行不确定度分析及误差分析。研究成果显示,浊度观测方式之重现性及精度良好,且浊度与浓度测值间对应率定关系明确,但此率定关系与泥沙类别、泥沙粒径及分布组成条件密切相关。参照本研究所提出之泥沙浊度与浓度观测之率定关系规律,可以利用现已普遍设站之水质观测站之浊度观测数据,建立推估特定流域河道之水、沙特性关系。

降雨移动方向对坡面侵蚀泥沙浓度的影响

为了探讨降雨移动方向对坡面下游出口处侵蚀泥沙浓度特性的影响,及其产沙产流量相对比值关系,本文主要通过室内小尺度坡面人工降雨物理模型试验展开研究.结果表明:降雨向上移动时,连续降雨过程各侵蚀泥沙浓度过程曲线形态相似,而降雨向下移动时,首场与后几场工况的泥沙浓度曲线差异鲜明;针对首场后的降雨工况,降雨向上移动泥沙浓度过程曲线均出现1个峰值,峰值泥沙浓度为6～90g/L,而降雨向下移动时均出现2个峰值,相应值为11～68g/L,且后者在弱雨强工况下标准差最小;2类移动工况的等效侵蚀泥沙浓度在不同雨强下随产沙峰值增加的增幅均表现为:弱雨强>中雨强>强雨强.总体上,相同条件(降雨强度、降雨历时、坡面土壤特性等)下,降雨向下移动时坡面侵蚀程度比降雨向上移动时大.

动床河工模型试验中泥沙浓度光电量测技术

动床河工模型试验中,需要对泥沙浓度进行实时和精确的测量。由于悬沙系统性质的特殊性,使得问题相当复杂。针对这一状况,分析了悬沙系统对光的散射特性,采用了红外测沙的技术来满足测量要求,并实现了测量过程的自动化处理。具体分析了该测量方法的原理和装置的具体结构及其作用。实际情况表明,该装置结构简单,测量结果准确,具有良好的实用性。

破碎波作用下沙坝附近悬浮泥沙浓度试验研究

岸滩中较大部分的侵蚀和淤积都集中发生在波浪破碎带,分析该区域的水动力特性有助于探寻沙坝附近悬浮泥沙变化规律。在波浪水槽中采用中值粒径为0.47 mm的原型沙铺设1∶20坡度的底床进行了相关试验。试验结果显示:斜坡沙坝附近的悬浮泥沙浓度历时曲线呈倒"V"形分布,先增大再减小,最后趋于稳定;破碎带沙坝附近的悬浮泥沙浓度受波浪水深影响较大,并不随着波高的增大呈现规律性的变化;较小的沙坝顶悬浮泥沙浓度通常出现在入射波浪能量以及平均水流相对较小的波浪作用下;波浪相对平静期间,波浪流速的紊动强度较小,悬浮泥沙浓度较小。

辽河干流表层泥沙浓度的遥感反演与分析

传统测量水体悬浮泥沙浓度的方法效率低、投入大,并且得到的数据不连续。为提高观测效率、掌握河流整体泥沙分布情况,利用2009和2010年汛期的8幅环境与灾害监测预报卫星遥感影像的光谱反射情况,分析HJ星影像光谱反射率和水体悬浮泥沙浓度的关系,建立了辽河干流的悬浮泥沙浓度和HJ星影像光谱反射率的反演模型。通过该模型反演了56个点位的泥沙浓度,并与实测值相比较,结果表明:绝对误差大于0.1kg·m-3的有5个,占8.9%,最大误差值为0.12kg·m-3;绝对误差小于0.05kg·m-3的有39个,占69.6%,最小误差值为0,这种精度完全满足水体悬浮泥沙浓度监测的要求,并且借助该模型反演辽河干流悬浮泥沙浓度的时空分布情况,反演结果与实测数据基本吻合,因此可以使用该模型替代传统测量方法,反演水体悬浮泥沙的浓度。

水轮机转轮内部泥沙浓度的数值分析

采用ANSYS CFX 14.0软件对某电站混流式水轮机转轮内部固液两相流动进行了数值模拟,着重分析了转轮内部泥沙浓度分布。研究结果表明,在叶片表面上不同的位置,泥沙浓度分布是不同的,浓度较高的地方位于叶片进水边靠近上冠和下环处、下环内表面和叶片出水边靠近下环内表面处。对含沙河流中水轮机转轮叶片遭受严重磨蚀破坏情况的分析和水轮机的耐磨设计具有重要的指导作用。

基于高光谱数据和MODIS影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度估算

本文旨在寻找悬浮泥沙浓度的MODIS遥感影像估算模型,并利用实测的高光谱数据对其敏感波段和反演模型进行测试和验证。以鄱阳湖为研究区域,利用光谱数据进行分析,为利用遥感影像建模提供依据。进一步利用同步进行的鄱阳湖水质采样分析与MODIS影像中等分辨率各个波段反射率及其组合进行相关分析,寻找反演悬浮泥沙浓度的敏感波段。实验表明,MODIS的第一波段反射率对于悬浮泥沙浓度有很好的匹配(R2=0.91;n=25),进而建立了鄱阳湖地区的悬浮泥沙浓度遥感定量估算模型。利用估算模型和鄱阳湖地区历史MODIS影像,得到了鄱阳湖悬浮泥沙浓度分布图。基于对汛期鄱阳湖悬浮泥沙浓度的连续监测,可对长江倒灌入鄱阳湖现象的形态进行观测。