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泥沙沉积会造成河道淤积,洪水泛滥;水库淤积会降低水库的使用效率,缩短水库使用年限,并引发许多其它的问题。而对于河流及水库的泥沙治理,一直以来都是用水力学和机械的方法。目前还没有用外加剂的办法来解决水库泥沙问题的研究。
用植物体腐烂的方式可以培养出大量廉价的腐殖质,本实验研究用腐殖质来影响泥沙沉降行为,希望能对水库以及河流泥沙治理起到辅助的作用,同时也为泥沙问题的解决提供一条新的思路。
本实验从静水和动水两个方面来研究腐殖质对泥沙沉降的影响。对于静水实验,本文考察三个不同方面的变化对腐殖质作用效果的影响,分别是:腐殖质浓度,温度和pH值。研究发现,水体中的腐殖质能与泥沙颗粒表面发生作用,增大水体中泥沙颗粒的稳定性,从而减缓泥沙沉降,且腐殖质浓度越大,泥沙沉降速度减小的程度越大,但综合考虑实验效果和其它方面的因素,实验给出0.02g/L这样一个后续实验和实际应用的腐殖质浓度的参考值。在静水中,泥沙沉降速度(以下简称:沉速)随温度的升高而增大,因此,在温度较低时腐殖质对泥沙沉速影响较大。泥沙位于不同酸碱环境中,在腐殖质的作用下,pH值越小,泥沙沉速越大,因此在偏碱性的环境中,腐殖质对泥沙沉速影响较大。总体来说,对于在静水中腐殖质对泥沙沉降行为的影响,应选择水体温度较低,偏碱性环境,水体中的腐殖质大约在0.02g/L。
实验用环形水槽来进行模拟流动水中腐殖质对泥沙沉降行为的影响。通过比较在不同流速下腐殖质对泥沙沉降速度的影响,结果发现:流速越大,泥沙沉降速度越小,但对于腐殖质的影响,流速越小,腐殖质对泥沙沉降速度的改变越大。另外,在水流的不同深度,腐殖质的作用效果不同,在水流的表层和底层,泥沙沉速较小,而在水流的中层,泥沙浓度较小,腐殖质对泥沙沉速的影响效果较大。综合腐殖质在动水中的实验结果,在水流比较稳定的部分,腐殖质对泥沙沉降行为作用较大。