用盐水减少异重流泥沙淤积的试验研究论文

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1、用盐水减少异重流泥沙淤积的试验研究论文.freel时，水库不同运用年限的坝区水流含沙量和中值粒径如下。表1坝区水流含沙量和中值粒径PredictedsiltcontentandmedianparticlesizeintheThree-GorgesReservoir运用年限含沙量(kg/m3)中值粒径(mm)d0.05(mm)%浑水平均比重261.55～1.520.012121.0009462.72～2.820.0207～0.0211211.0017664.07～4.100.0280～0.0287291.002

2、5所以水库运用约30年后，坝区浑水含沙量可假定在3kg/m3左右。相应的浑水比重为1.002。泥沙的中径d50=0.03mm，与长江天然泥沙相近，重率γ=2.65，含沙浑水的重率可用公式计算ρ′＝ρ+(1-ρ/ρs)S式中ρ、ρs分别是水和沙的密度，S为含沙量(kg/m3)。食盐(NaCl)能溶于水，且不引起水体积的变化，故盐水的重率为ρ′盐＝ρ+S盐式中S盐即单位体积的食盐量，单位为：kg/m3。按照重率相等的原则，可以得出对应于某一含沙量的盐水含盐量应为S盐=(1-ρ/ρs)S考虑不同温度下水的密度变化，

3、计算含盐量如表2所示。表2重率相同条件下，不同含沙量对应的含盐量值Saltcontentcorrespondingtovarioussiltcontentforthesamedensity含沙量S(kg/m3)水温清水密度0℃ρ(kg/m3)1.03.05.00999.90.62271.86803.113451000.00.62271.86783.113210999.70.62271.86833.113815999.10.62301.86893.114920998.20.62331.87003.1166*表中

4、含盐量单位为kg/m3。由于盐溶液不因加盐而改变体积，含盐量每增加(1-1/2.65)=0.623g/kg，其比重的增加即等于浑水含沙量增加1kg/m3所造成的比重增加。由此，加盐量是比较小的。2试验研究2.1试验条件试验是在一个有机玻璃水槽中进行的(图1)，水槽中部设一个闸门，两边分别是清水和含有一定泥沙的浑水，待浑水中泥沙搅拌均匀后提起闸门，观察异重流形成和运动的过程。然后在清水一侧加入不同浓度的食盐(NaCl)，重复上述试验过程，观测清水中加盐后比重变化对异重流形成和运动的影响。试验选用了d50=0.0

5、3mm的非均匀沙，分别进行了含沙量为：1kg/m3、3kg/m3和5kg/m3的试验，试验水深分别为H=22cm、18cm、和14cm三种，试验用天然泥沙级配见表3，与长江天然泥沙十分相近。表3泥沙级配SedimentparticlesizedistributionD(mm)0.00050.0010.0050.010.020.050.10.1540.28%10.3414.3126.531.8541.563.792.096.098.12.2试验现象描述(1)一侧清水一侧浑水条件下，试验开始前状态如图2所示，当中

6、部闸门提起后，异重流现象明显地发生了，见图3。(2)在清水一侧加入适量盐，使盐水比重与浑水比重相同，再提起闸门，可以观察到盐水和浑水交界面上因提闸门时对水体的扰动略有混掺，但不会产生异重流，见图4。图1异重流试验装置示意图(图中尺寸单位：cm)Experimentalsetupfordensitycurrent一般约持续45秒钟之后，由于浑水一侧部分泥沙沉降了，浑水比重变轻，盐水从底部缓慢潜入浑水，形成盐水异重流，同时浑水从表层进入盐水上面，而且盐水垫与浑水界限分明，表层浑水无明显落淤，这样的状态在试验中观察

7、了半个小时亦无明显变化。(3)为研究因加盐量偏少、即盐水比重小于浑水比重时的现象，试验中使盐水一侧应加入的食盐量减少20%时，提起闸门后，浑水会从底部潜入盐水，形成异重流，但流速比在清水中慢许多，而且异重流头部前进24cm以后，便停下来不再前进，相持一段时间后，由于浑水中部分泥沙沉降，比重减轻，侵入的浑水在盐水顶推下又退回来，此后又是盐水入潜浑水，且在盐水一侧看得见在浑水异重流入侵过的24cm范围内有一层很薄的泥沙沉积。2.3试验成果分析异重流发生的现象如图5所示，由试验资料(表4)可对异重流运动的规律作一些

8、粗浅的分析。从表4可以看出，当盐水与浑水比重相同或略有偏小时(加盐量减小10%以内)，试验中均未观测到异重流明显形成的现象，只有当加盐量偏小20%以上时，才会有异重流缓慢发生，但运动速度已明显减慢了。下面根据试验资料分析一下异重流厚度h′，异重流运动速度与相关参数的关系。图2试验开始前状态Testreadytostart图3异重流现象Densitycurrentinaflume图4盐水防止异重流入侵