Improvement and Application of Grain Size Distribution Characteristics Calculation of Bed Material

Grain size distribution of bed material is an important characteristic for studying evolution of natural river channel by means of experimental ways and numerical modeling of flow and sediment process.In this study,the fractal characteristic of sediment particle has been defined by means of fractal theory based on ana- lyzing the property of grain size distribution of bed material in the river channel.Furthennore,the fractal prop- erty of sediment particle has been applied to judge the process of armorin...

Investigation on Settling Characteristics of Floes in the Changjiang Estuary, China

Settling characteristics of floes, including relative settling velocity, relative flocculation coefficient and flocculation exponent, are obtained by the suspended load equations for different size fractions. Data of the Changjiang Estuary suggest that level of flocculation changes from river section, river mouth (turbidity maximum) to offshore area in sequence of low, very high and high. The settling characteristics of floes reflected by in situ estimation performs a similar feature as that obtained from still water experiment.

草鱼池塘养殖水体的悬浮物特征

为了解草鱼养殖池塘水体中悬浮颗粒物(SS)的组成结构及其变化特征,采用静沉降方式对草鱼养殖水体沉降处理,运用激光粒度分析仪探究养殖水体沉降前后悬浮颗粒物的粒径分布(PSD)变化情况、测定沉降前后水质指标变化情况及分析悬浮颗粒物沉降特性。结果显示:草鱼池塘养殖水体中产生的SS随时间延长逐渐减低,30 min后水体中SS显著降低(P<0.05),150 min后上层水体中SS可降低60%以上;静置30 min后,上下水体中SS的PSD呈现显著性差异(P<0.05),粒径大于100μm的SS沉积于底部,上层水体中的SS整体趋于小粒径分布;随着沉降时间延长,水体中SS的比表面积逐渐增加,颗粒无机物(PIM)较颗粒有机物(POM)沉降速度快,150 min后,水体SS的主要成分为POM;SS对水质有影响作用,水体中的TN、TP的质量浓度随沉降时间延长而降低(P<0.05),在120 min后趋于稳定。研究结果进一步了解草鱼养殖池塘养殖水体悬浮颗粒物沉降特性,为调控草鱼养殖池塘水体中的悬浮颗粒物提供一定的理论依据。

基于激光粒度仪的悬移质泥沙颗粒级配试验研究

为探究国产激光粒度仪应用于悬移质泥沙颗粒级配分析时的准确性及适用性,以赣江外洲水文站为例,利用国产YRCC.NEG-2800型激光粒度仪和马尔文激光粒度仪对河流泥沙开展了准确性、重复性、平行性试验,并采用最小二乘法分析了两者试验结果的相关关系。结果表明:国产激光粒度仪的准确性、重复性、平行性误差小于3%,达到SL 42-2010《河流泥沙颗粒分析规程》要求,可应用于江西省河流悬移质泥沙颗粒级配分析。国产激光粒度仪与马尔文激光粒度仪的比测误差小,测试样本中最大误差仅为1.12%,分析的成果精度高。

现场粒径分析仪与ADCP同步测量悬浮沉积物浓度的粒径修正方法

利用后散射强度 (ABS)估计悬浮沉积物浓度原理 ,根据Rayleigh散射理论 ,给出了利用现场粒径分析仪与声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)同步测量悬浮沉积物浓度的粒径修正方法 ,并推导出了一种新的、用于对ABS进行粒径修正的等效粒径计算公式 ( 9)。利用这一公式并结合LISST 1 0 0所测的粒径分布信息 ,可以对ADCP所测的ABS进行粒径修正 ,其修正方法见式 ( 1 0 )。结合利物浦湾和Anglesey周边海域的现场采样、测量及其分析结果 ,对上述粒径修正方法进行了验证。分析结果表明 ,采用上述公式进行粒径修正后 ,ADCP测量悬浮沉积物浓度的精度有较大程度的提高 ,线性拟合的相关系数从 0 .65— 0 .71提高到 0 .78— 0 .88。

湖南武水流域泥沙颗粒特性及分形规律研究

流域土壤流失的泥沙颗粒及其分布与流域土壤有关,影响流域土地质量和输沙过程。以武水流域天然河道的53次降雨径流输沙过程实测资料为基础,运用R-R(Rosln-Rammler)粒径分布函数法分析了泥沙颗粒级配特性及其分形规律。结果表明,流域多年均悬移质泥沙颗粒组成为粘粒11%、粉粒51%、细砂粒32%和粗砂粒6%,以粉粒和细砂粒为主体,占83%。1981年以后,悬移质泥沙颗粒中粘粒和粉粒含量相对减少,悬移质泥沙颗粒呈变粗的趋势。悬移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.005 mm粉粒及粘粒含量呈较显著相关,与中值粒径相关性较差。流域推移质泥沙颗粒中值粒径平均为0.874 mm,推移质泥沙以砂、石砾为主。推移质泥沙颗粒组成具有分形特征,分形维数D与小于0.3 mm细砂及粉粒含量呈显著相关。流域泥沙级配及其变化,有利于分析泥沙来源,采取相应的治理措施,控制泥沙。

河口悬沙粒径对遥感反射率影响的理论分析与实验观测

为了尽可能减少野外测量的不确定性可能带来的影响,研究设计了一个基于实验水桶稳定观测平台及可控制条件下的光谱辐射测量实验.采用典型高浊度河口—长江口和黄河口的泥沙颗粒物作为研究对象,理论分析了悬浮物粒径与后向散射系数、遥感反射率的定量关系,实验观测了悬浮颗粒物粒径对遥感反射率的响应变化.实验结果可为河口二类水遥感建模及粒径在遥感模型中的参数化表达提供参考依据.

三峡水库蓄水后长江干支流及消落带泥沙颗粒特征分析

采集长江干支流悬移质泥沙和长江干流典型消落带沉积剖面泥沙,通过分析其颗粒组成了解三峡水库水位变化下泥沙特性的时空变化。结果表明:空间上从江津到忠县悬移质泥沙呈现沿程逐渐细化的趋势;时间上旱季高水位时期忠县石宝镇悬移质泥沙较粗,而雨季低水位时期悬移质泥沙较细。2010-2011年消落带总沉积泥沙大致呈随采样点海拔的增加而逐渐变粗的趋势,而消落带多年净沉积泥沙粗细变化受海拔影响不大。悬移质和沉积泥沙在时空上的变异多数表现为:砂粒变异系数最大,粘粒次之,粉粒最小。

黄河下游河道悬移质泥沙与床沙交换计算研究

在前人研究成果的基础上,根据挟沙水流任一粒径组泥沙在输移过程中质量守恒原理,建立了一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换基本方程;通过引入平衡冲淤物粒径的概念,建立了河床处于淤积与冲刷时冲淤物粒径的计算公式,并提出了一套完整的一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换计算方法。将该成果引入黄河下游一维扩展泥沙数学模型中,采用黄河下游1977年高含沙洪水与1999年汛后至2002年汛前冲刷系列进行了验证。结果表明,该方法能较好地模拟悬沙与床沙的交换过程,克服分组挟沙力方法的缺陷,使得非均匀沙计算理论上更加完善,应用上更加方便。

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。

利用水生植物净化水体中的悬浮泥沙

针对特定的滨江城市水环境问题,利用湿地植物风车草(Cyperusalternifolius)、菖蒲(Gladiolushybridus)、菱(Vallisneriaspiralis)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)和亚洲苦草(Vallisneriaspiralis)构建的湿地植物生态物理模型进行了含沙水体泥沙净化的实验研究。结果表明,湿地植物系统对不同悬浮泥沙含量的水体具有不同的净化效果,净化效果最好的湿地植物分别是金鱼藻、黑藻、菱、菖蒲和风车草。随水体含沙量增加净化效果有所增强。不同粒径的悬浮泥沙在湿地植物群落中的沉降、吸附和过滤的效果不同。

悬沙水体光谱反射率与质量浓度、粒径的相关关系

根据实验室测得的和野外现场实测的悬沙质量浓度、粒度与光谱数据,分析了不同质量浓度的悬沙水体和同一质量浓度不同粒径大小的悬沙水体的光谱特征,选取了质量浓度的敏感波段,建立光谱反射率与质量浓度、粒径之间的关系模型。分析结果表明:不同质量浓度的悬沙水体光谱反射率具有双峰特征;同一质量浓度的悬沙水体,随着粒径的减小,光谱反射率逐渐增大,粒径大小与反射率呈反比关系;光谱反射率、质量浓度和粒径的指数关系模型能较好地反映三者的关系。

OBS浊度标定与悬沙浓度误差分析

利用光学后向散射浊度计OBS-3A,在长江河口南槽进行大小潮周期连续观测。利用OBS室内和现场浊度标定,计算不同潮时OBS观测悬沙浓度相对误差,并对影响其观测精度因素进行分析。主要结果有:(1)现场OBS标定R值比室内标定偏低,但也在0.8以上;(2)大潮平均相对误差值变化比小潮大,在悬沙浓度低于1.5kg/m3条件下,大小潮悬沙浓度平均相对误差都在15%以下;(3)悬沙粒径大小是影响OBS观测精度的主要因素,生物、泥沙颜色、水色和水中气泡等因素也对观测结果产生一定影响。

三峡水库蓄水后长江上游水沙变化分析

根据三峡水库蓄水前后水沙资料,对长江上游水沙特性进行了分析,结果表明上游水文站近期年径流量变化不大,年输沙量有减小的趋势,三峡入库沙量持续减少,输沙量减少主要集中于汛期,其中北碚、屏山站年输沙量的减小是三峡入库沙量减小的主要原因;清溪场水文站受三峡水库回水影响,流量与含沙量相关关系在汛期时基本一致,枯期时含沙量减小,说明泥沙在上游落淤;上游主要水文站实测悬沙有变细的趋势,其中万县和宜昌站实测悬沙粒径减小幅度较大。

基于实测数据的鄱阳湖悬浮泥沙粒度遥感反演模式分析

水体悬浮泥沙粒度是重要的水质参数之一,影响着水体的遥感反射率。研究两者之间的关系对于内陆湖泊水环境遥感监测具有重要意义。基于鄱阳湖实测数据,采用相关分析方法,用不同数学模型进行鄱阳湖悬浮泥沙粒度反演研究。研究结果表明:(1)浑浊区适合采用体积百分比众数粒径建立反演模型,清水区适合采用数量百分比中值粒径建立反演模型;(2)浑浊区悬沙粒度的敏感单波段是环境卫星Ⅳ波段,在清水区悬沙粒度的敏感单波段有环境卫星Ⅱ和Ⅲ波段,而环境卫星Ⅱ,Ⅲ波段比组合是整个研究区水域的敏感波段;(3)单波段反演模型中,幂函数适用于鄱阳湖粒度遥感反演;波段比反演模型中,多项式模型适于鄱阳湖粒度遥感反演。

珠江磨刀门河口洪季悬沙与沉积物颗粒度分布及交换过程

基于洪季磨刀门河口实测水沙观测资料和河床表层沉积物数据,通过对不同区域不同时刻悬沙浓度和粒度、沉积物粒径组成分析,运用因子分析和粒度谱等统计计算方法,重点研究近期洪季磨刀门河口及滨海水域悬沙与河床沙交换过程及其动力机制。结果表明:磨刀门河口拦门沙内河道及汊道口区域的动力以径流为主的涨落潮流流系,悬沙与河床沙交换过程较弱;拦门沙浅滩区域泥沙运动表现为"波浪掀沙,潮流输沙"特性,再悬浮泥沙平均量占实测悬沙浓度的32%;拦门沙外滨海水域悬沙组成受径流与潮汐相对强度影响显著,构成上大潮时以再悬浮泥沙为主,小潮时则以径流下泄悬沙沉积为主,而悬沙输运方向受到东南向波浪和沿岸流控制。

渭河下游河道泥沙分布特性研究

根据渭河下游河道大断面淤积物资料,研究了滩槽床沙粒度特征在时间、空间上的分布特点,认为:渭河下游淤积物组成受来水来沙条件、三门峡水库运用方式和支流入汇等多方面因素影响;主槽物质沿程细化趋势明显;三门峡水库运用初期,渭河下游河道受水库淤积影响最为明显,渭淤21以下的水下粒径组成明显细化;1986年以后渭河上游不利的来水来沙造成下游河道严重萎缩,渭淤26以下的主槽粒径大幅度细化;河漫滩的泥沙级配同样具有沿程细化的特点,但细化幅度明显小于主槽物质的变化,而且年代变化不大。

入料粒度及床层密度对干扰床分选效果的影响

介绍了干扰床分选机的分选原理和实际应用中存在的问题,对被分选物料的粒度范围、分选机内上升水流的作用和干扰床床层密度对分选效果的影响进行了分析,指出在应用干扰床分选机分选细颗粒煤炭时,应控制入料的粒度上下限比值在4以内,并说明在低密度分选时,不宜单纯降低床层密度,否则会使粗颗粒物料分选效果变差,宜采用降低上升水流压力,提高悬浮床层的密度的方法,从而提高分选机的分选效果。

长江口最大浑浊带表层水体悬沙粒径对离水光谱反射率的影响

利用长江口最大浊度带2008年3月和2009年5月的现场测量光谱和悬浮泥沙参数,讨论了引入悬浮泥沙粒径因子的反演模式,并尝试将絮凝体粒径参数引入模式,分析悬浮泥沙室内粒径与现场粒径对长江口表层水体离水光谱反射率的影响。结果表明,从理论分析来看,粒径对光谱产生影响的机理很明确,但采用平均粒径和中值粒径作为参数,引入经验模型,模型的精度反而降低。絮凝体粒径受到水动力和盐度影响,短周期性更强,与光谱反射率的相关关系更低。这可能与粒径分布的影响相对悬沙浓度对光谱反射率的贡献要小很多,粒径分布对光谱的影响信息极容易被掩盖掉有关。建议采用更有效的粒径描述方式,比如絮凝体投影表面积参数等以获得更好的结果。

山区小流域洪水过程中泥沙搬运方式的初步研究

本文对山区小流域泥沙在沟槽中搬运的若干特征进行了分析。山区小流域搬运泥沙的能力远大于大河，并与地质环境有密切的关系。作者在对是移质和推移质泥沙搬运特征分析的基础上对山区泥沙运动的特殊现象——泥石流及其形成的力学机制问题进行了探讨，最后给出了各类泥沙输移方式的图示关系。