《有機質對粘性泥沙絮凝沉降的影響規律研究》是依託天津大學，由張金鳳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機質對粘性泥沙絮凝沉降的影響規律研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張金鳳
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
粘性泥沙的絮凝沉降是引起河口、海岸泥沙運動沉積的主要影響因素之一，河口海岸豐富的有機質對泥沙絮凝過程產生較大影響。然而，有機絮凝機理以及有機質存在對粘性泥沙絮團特性的影響規律等方面還有待進一步研究。以往粘性泥沙絮凝數值模擬研究一般是在離散型絮凝動力學方程的基礎上，引入經驗參數，得到絮團大小的分布，具有不確定性。本項目從描述粘性泥沙顆粒間受力出發，建立考慮有機質作用的粘性泥沙絮凝沉降三維全尺度細觀數學模型，藉助室內實驗和理論分析等綜合手段，描述有機絮團形成、破裂和再生成動力過程，分析有機質對粘性泥沙絮團特性的影響，為傳統巨觀模型中參數的確定提供依據，揭示有機絮凝對粘性泥沙輸運過程的影響規律。通過開展本項目工作，不僅可豐富河口海岸粘性泥沙有機絮凝機制等泥沙科學的研究，而且可為泥沙吸附污染物的遷移降解規律等環境科學的研究提供參考。
結題摘要
粘性泥沙的絮凝沉降是引起河口、海岸泥沙運動沉積的主要影響因素之一，河口海岸豐富的有機質對泥沙絮凝過程產生較大影響。關於有機質對粘性泥沙絮凝影響的研究雖取得了一些進展，但目前我們對有機絮凝現象的機理以及有機質影響絮凝的規律仍缺乏足夠深入的認識。本項目通過格子玻爾茲曼方法建立粘性泥沙有機絮凝沉降的全尺度細觀模型，並在室內實驗驗證模型的基礎上，通過數值模擬揭示有機絮凝沉降機制，總結粘性泥沙絮團特性隨有機質含量的變化規律，揭示有機質對粘性泥沙輸運過程的影響規律。項目的主要研究內容和成果有：（1）進行了膠體顆粒形貌及粒間相互作用力測量研究，認為絮團大小隨著有機質含量增加而增大；發現有機膜的存在會使在相互接近過程中的顆粒之間的斥力作用減小，細泥沙顆粒碰撞-粘結的效率會提高，同時有機膜的存在使絮團結合更加牢固，分離有機顆粒需要的剪下應力增大，絮團穩定性增強。（2）進行了粘性泥沙絮凝沉降的影響因素實驗研究，認為在不同鹽度條件下，有機質對絮凝沉降的影響規律不同，鹽度為3、5、10 ppt 時，隨著有機質含量的增加高嶺土的沉速呈現快速減小的趨勢，且隨著有機質含量的增加，泥沙絮團粒徑呈增加的趨勢。（3）建立了考慮有機質影響的靜水沉降的三維格子玻耳茲曼細觀模型，根據實驗擬合得到的考慮有機質影響的顆粒間相互作用力計算公式，利用得到的實驗數據在XDLVO理論公式的基礎上，考慮有機質的影響，分析有機質對粘性泥沙絮凝沉降過程的影響。（4）進行了有機質對粘性泥沙絮凝沉降機理及絮團特性影響規律研究，認為有機裹層改變了泥沙顆粒原本的物理化學性質，使得泥沙顆粒之間越來越容易發生膠結作用而形成較大絮團。通過開展本項目工作，不僅可豐富河口海岸粘性泥沙有機絮凝機制等泥沙科學的研究，而且可為泥沙吸附污染物的遷移降解規律等環境科學的研究提供參考。
