三峡库区泥沙沉降对浮游生物的影响研究

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1、第1章文献综述雨强度不同是造成泥沙粒径大小不同的主要原因。泥沙可以按粒径特性分类或按输移特性分类。按粒径特性分类较著名的有：阿特尔贝里分类，创于19世纪初期，1927年为国际土壤学会所采纳，在欧洲广泛应用；温特沃思分类，1947年美国地球物理学会制订的新分类标准与温特沃思分类基本相同。泥沙按照粒径的大小分类的定义如下：粘土，直径小于等于0．005姗；细沙，直径为O．005—O．075蚴；粗沙，直径为0．075—2n蚰；砾石，直径大于2珊d91。河流中泥沙在水流作用下产生各种运动。按泥沙在水流中的

2、运动状态可将其分为推移质和悬移质(将悬移质和推移质粒径界定为1．Omm或2．0mm，另一种则定为0．1mm，即>O．1舢的侵蚀物都是推移质)【10l。推移质指受拖曳力作用沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙；悬移质指受重力作用和水流紊动作用悬浮于水中随水流前进的泥沙。在一定水流条件下，这两种泥沙可以互相转化。在悬移质泥沙中，部分细颗粒泥沙随水流流动，不在河槽中沉降，不参与河床泥沙的交换，称冲泻质或非造床质；其余较粗颗粒则参与河床泥沙的交换和冲淤变化，称为床沙质或造床质。推移质一般仅占悬移质泥沙的5—

3、10％，在山区河流，有时可占lo__20％或更多。【11】1．1．2．2江河泥沙的性质对河流泥沙的测量分析一般用含沙量和输沙量等表示。单位体积浑水中所含泥沙的数量称含沙量，单位为kg／m3。一定时段内通过河道某断面的泥沙数量称为该时段的输沙量，单位为kg或T【12】。一般河流含沙量随时间而变化。一年中汛期含沙量最大，枯水期含沙量最小。含沙量沿水深的分布，一般水面处最小，河底处最大。河流横断面上含沙量的分布随断面水流情况不同而有所不同：如断面上水流分布比较均匀，则含沙量横向分布较均匀；如水流情况较

4、复杂，则含沙量横向分布往往很不均匀。含沙量一般从上游向下游递减，同时取决于流域产沙特性、河道特性和支流汇入等因素的影响程度。水中泥沙颗粒大小的分布一般是自水面到水底由小到大分布。泥沙特性有泥沙颗粒的特性和泥沙群体的特性两种。泥沙颗粒的特性主要有：①重度，单位体积泥沙颗粒的重量，以kg／m3表示，其数值因泥沙的岩性不同而异，矿物成分主要是石英和长石，泥沙的重度一般约2650kg／m3。②粒径，泥沙颗粒大小的一种量度，有不同方法表示。常用的有等容粒径，即体积与泥沙颗粒相等的球体的直径；筛径。即用具有

5、不同孔径的标准筛，对泥沙进行分筛求出的粒径；沉降粒径，即根据粒径与沉降速度的关系算出的粒径等。③沉速，指泥沙颗粒在无边界静水内的沉降速度，以In，s或舢n／s表示。它也可作为泥沙颗粒大小的一种量度，故又称泥沙的水力粗度。沉速综合反映颗粒和水的特性，因而是泥沙运动的一个重要参数。④细粒泥沙表面的物理化学性质，主要决定于颗粒表面双电层3西南大学硕士学位论文和吸附水膜的性质。细颗粒泥沙的絮凝和分散等现象都与双电层和吸附水膜的结构有关。泥沙群体的特性。泥沙总是由无数大小不同、形状不同和矿质不同的颗粒混合

6、而成，呈群体形式存在。这种泥沙群体主要的统计特性有：①粒径分布，一般颗粒大小差异较大，很离散，常用泥沙颗粒级配曲线表示。②泥沙颗粒粒径的算术平均值称算术平均粒径。③中值粒径，即在泥沙颗粒级配曲线上与纵坐标50％相应的粒径，在全部沙群中，大于或小于这一粒径的泥沙在重量上刚好相等。用中值粒径概括泥沙群体的粒径能较小受极端值(最大及最小粒径)的影响。④泥沙群体的干容重和孔隙率，干容重指单位体积泥沙群体内干燥泥沙的重量，以妇13计。孔隙率指单位体积泥沙群体内空隙所占的体积。⑤均匀沙的群体沉速，当大小相同

7、的沙粒群体的含沙量大于2％左右时，颗粒将相互牵连，混为一体，全部颗粒以同一速度下沉，这种沉速称为均匀沙的群体沉速。【”】1．1．2．3江河泥沙的沉降规律泥沙颗粒在水流中同时受到水流的携带冲力和自身向下的重力，即泥沙在随水流向前移动的同时也会向水底下沉。所以其分布具有大小粗细的空间差别，表现为大的、重的颗粒移动的距离近分布于水底，细小的、轻的移动的距离远，分布于水的上层。其沉降的速度和移动的远近除和泥沙本身的大小轻重有关外，还和水流的速度有关。若水流急速则携沙力强，泥沙下沉的速率慢，随水流移动距离

8、远，水层分布较均匀。若流速缓慢则泥沙易下沉，移动近，泥沙按大小轻重分级分布。泥沙沉降规律是泥沙运动力学中的重要研究课题。迄今为止，研究沉降规律的实验室、现场观测资料已颇为详尽【14’15】，但其理论公式还远不够完善。1851年Stokes对蠕变流球体绕流提出的理论解【l6】为球体绕流阻力系数提供了解析解，此解只适用于雷诺数小于1的情况，被应用于拟球体单颗粒泥沙静水沉速规律的研究。1910年Oseell推导出考虑来流速度影响的球体绕流解旧，其阻力系数公式将单颗粒静水沉降规律理论解的应用范围扩大到雷