粘性泥土的冲刷原理
粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟

粘性泥沙的冲刷机理及其数值模拟21608104刘澄赤(东南大学交通学院勘查与技术工程系)摘要:粘性泥沙的冲刷是研究泥沙运动力学和河床演变的重要内容之一,在工程上得到广泛的应用。
水利方面的水库排沙、河沙演变、渠道稳定,以及其他方面的航道治理、桥梁冲刷、水环境保护等均与泥沙冲刷有密切的关系。
本文阐述了粘性泥沙的冲刷过程和现象,并对粘性泥沙冲刷机理和影响因素进行了分析。
同时,也介绍了粘性泥沙冲刷过程的数值模拟。
关键词:粘性泥沙;冲刷机理;数值模拟Abstract: The cohesive sediment flushing and sediment movement mechanics is one of the important contents of riverbed evolution, widely used in engineering. The reservoir in water, river sand evolution, stable, and other aspects of channel of waterway regulation, Bridges, water and environmental protection are closely related to the dirt.This paper expounds the scour process and viscosity mud, and dirt of cohesive mechanism and influencing factors were analyzed. It also introduces viscous numerical simulation of sediment flushing process.Keywords: sticky mud, Scour mechanism; Numerical simulation通常根据泥沙颗粒的大小和矿物成分,可以将泥沙分类为非粘性沙和粘性细泥沙。
高速公路红黏土边坡变形破坏机理分析

高速公路红黏土边坡变形破坏机理分析高速公路是国家重点工程之一,其建设需要克服地形、地质等自然条件的限制。
然而,由于地质因素导致的边坡变形和破坏成为高速公路建设中的一个难点问题。
本文以红黏土边坡为研究对象,分析其变形破坏机理。
红黏土是一种具有一定黏结性的土壤,由于其相对较硬,常被用作边坡支撑体。
然而,由于红黏土具有一定的膨胀性和收缩性,容易受水分、温度等环境因素的影响,从而导致边坡的变形和破坏。
红黏土边坡的变形破坏机理主要有以下几个方面:1. 滑动破坏红黏土边坡在受到外力作用后,其上部土体向下滑动,从而导致边坡的变形和破坏。
这种滑动破坏主要由于土层间存在一定的不连续性和剪切面的形成,加上外力作用下,岩土体发生剪切变形,从而引起滑动破坏。
此外,边坡上的草木等植被也可能扰动土体的稳定,加速了边坡滑动的发生。
2. 坍塌破坏当红黏土边坡上端的土体无法承受上部荷载时,会先发生断裂,然后整个土体向下坍塌,导致边坡的破坏。
这种坍塌破坏主要由于边坡上部土体的自重、外力荷载等因素引起的。
3. 冲刷破坏红黏土边坡在受到河流水流冲击时容易发生冲刷破坏,其机理是由于水流冲击土体,将其表层冲刷掉,从而导致边坡的变形和破坏。
这种冲刷破坏发生的主要原因是水流能够穿透红黏土并冲刷红黏土表层。
4. 剪切破坏红黏土边坡的上部土体受到环境因素的作用,如降雨等,土体与土体之间发生变形,引起剪切变形,然后引起边坡的变形和破坏。
这种剪切破坏主要由于边坡上部土体的非均匀收缩和膨胀,以及土体受到水分、温度等环境因素的影响。
综上所述,红黏土边坡的变形破坏机理是多方面的,与岩土体本身的特性、外力荷载、环境因素等因素有关。
为了降低红黏土边坡的变形和破坏,需要采取一系列有效的控制措施,如边坡护面、排水、草砖梯田等工程手段,以保证边坡的稳定和安全。
生石灰处置过湿粘性土压实性研究

生石灰处置过湿粘性土压实性研究生石灰是一种常用的土壤改良材料,具有较好的固结和稳定性能,可用于处理过湿粘性土以提高其压实性。
本文将从生石灰处置粘性土的原理、方式以及实验研究等方面进行探讨,旨在研究生石灰处置过湿粘性土的效果和影响因素。
一、生石灰处置粘性土的原理生石灰处置过湿粘性土的原理主要基于其与细粒土壤中的黏土颗粒发生化学反应,并通过与水分和黏土颗粒的作用,形成稳定的土壤结构。
生石灰在与水发生反应时会产生氢氧化钙,其溶解度较高,能使黏土颗粒附近的土壤形成液体状态。
同时,氢氧化钙能与黏土颗粒中的有机物质反应生成新的物质,从而改变粘性土的结构。
此外,生石灰的镇静作用还可以减小粘性土的胶结力和吸水性,提高土壤的稳定性。
二、生石灰处置粘性土的方式1.均匀混合法:将适量的生石灰与粘性土均匀混合,然后进行压实。
这种方法适用于较小的施工现场,并且操作简单快捷。
2.干拌法:先将生石灰与干燥的粘性土进行混合,使其均匀分散,然后再加入适量的水进行搅拌。
通过干拌法可以降低施工现场的粉尘污染,提高工作效率。
3.湿施法:将生石灰直接与过湿的粘性土混合,并适量加入水进行搅拌。
这种方法适用于现场条件较差的情况下,但其效果可能相对较差。
三、生石灰处置粘性土的实验研究为了研究生石灰处置过湿粘性土的效果和影响因素,需要进行一系列的实验研究。
首先,可以通过室内实验来评估生石灰对粘性土物理性质的影响,包括颗粒组成、颗粒大小分布、孔隙结构等。
其次,可以进行压实试验以评估生石灰处理后的粘性土的压实性能。
然后,可以开展剪切试验以研究生石灰处理对粘性土的剪切性能的影响。
最后,根据实验结果,可进行统计处理和分析,探讨影响因素和机理。
四、生石灰处置粘性土的影响因素生石灰处置过湿粘性土的效果受多种因素影响。
首先,生石灰的使用量是影响效果的重要因素。
适量的生石灰可以促进与黏土的反应,但过量的生石灰可能导致钙离子过剩,造成土壤结构的糊状,从而降低极限压实密度。
粘土表面水化机理

粘土表面水化机理哎呀,粘土表面水化机理这个话题,听起来就挺学术的,不过别担心,咱们用大白话聊聊这个事儿。
首先,得说粘土这玩意儿,你肯定见过,就是那种湿了能捏成各种形状,干了又硬邦邦的土。
粘土里面有很多小颗粒,这些小颗粒表面有一层特殊的结构,咱们就叫它“表面”吧。
这个表面啊,跟水特别亲,就像磁铁吸铁屑一样,水分子特别喜欢粘在粘土颗粒的表面。
咱们来聊聊这个水化机理,其实就是水分子怎么跟粘土颗粒表面“勾搭”上的。
想象一下,你手里拿着一块粘土,然后把它泡在水里。
一开始,水分子们就像一群好奇的小朋友,围着粘土颗粒转悠。
粘土颗粒表面有一些特殊的化学结构,这些结构就像小钩子一样,能勾住水分子。
水分子们被这些小钩子勾住后,就开始在粘土颗粒表面排排站。
这个过程,咱们就叫它“水化”。
水分子们排排站后,粘土颗粒表面就形成了一层水膜。
这层水膜可不简单,它能让粘土颗粒之间的距离变远,这样粘土就能变得更软,更易于塑形。
但是,这层水膜也不是一直都存在的。
当粘土干了,水分子们就会慢慢离开粘土颗粒表面,粘土就又变硬了。
这个过程,咱们就叫它“脱水”。
脱水后,粘土颗粒之间的距离变近,粘土就又硬邦邦的了。
说到这儿,你可能想问,这个水化机理有啥用呢?其实,这个机理在很多领域都有应用。
比如在建筑行业,了解粘土的水化机理,就能更好地控制混凝土的强度和耐久性。
在农业领域,了解这个机理,就能更好地管理土壤的水分,提高作物的产量。
总之,粘土表面水化机理虽然听起来挺复杂的,但其实就跟咱们日常生活中的一些小事差不多。
就像你用湿手捏泥巴,泥巴会变软,干了又会变硬一样。
这个机理,其实就是粘土和水之间的一场“爱情故事”,水分子和粘土颗粒之间的“勾搭”和“分手”,让粘土有了不同的状态和用途。
好了,这个话题就聊到这儿吧。
希望这个大白话的解释,能让你对粘土表面水化机理有个更直观的理解。
下次再看到粘土,你可能会想到,这不仅仅是一块土,还是一场水分子和粘土颗粒之间的“爱情故事”呢。
粘性泥沙冲刷源项公式的改进_雷文韬

在水沙数学模型中, 泥沙输移方程中源项的研究对于含沙量过程及河床变形的数值计算具有重要 其中淤积源项可根据泥沙沉速及含沙量进行计 意义。其通常表示为泥沙冲刷源项与淤积源项的差值 , 算, 而冲刷源项用于描述水流冲刷作用与床沙抗冲能力之间的关系 , 其计算方法较为复杂。 粘性泥沙的物理和化学性质决定了其在水流作用下难以冲刷 , 冲刷性质较非粘性泥沙存在很大不
摘要: 为研究粘性泥沙的冲刷规律, 本文引入床沙相对干密度以反映冲刷源项与床沙干密度的关系, 提出分别 适用于弱固结和强固结河床的冲刷源项公式 。采用室内粘性泥沙的冲刷试验资料确定公式中各系数, 然后采 用天然沙及细颗粒石英沙的冲刷试验资料验证强固结河床的冲刷源项公式 。 计算得到的冲刷源项与实测值 符合较好, 结果表明这两个公式能够用来计算水沙数学模型中粘性泥沙的输移过程 。 关键词: 粘性泥沙; 冲刷源项; 相对干密度; 弱固结; 强固结 中图分类号: TV149. 1 文献标识码: A 155X( 2013 ) 05003506 文章编号: 0468-
3
3. 1
冲刷源项公式的改进
弱固结河床的冲刷源项
冲刷源项在沙样固结过程中随干密度增大而减小 , 在此类似于水流切应力的处理方法在冲刷系数 E f 中引入无量纲化的相对干密度 ρ' / ρ' , 以描述冲刷源项与干密度的关系 式中床沙稳定干密度 ρ' * * 可根 据韩其为等
[22 ]
提出的淤积物稳定干密度取值范围确定 。因此, 可将式( 3 ) 化为如下形式 b 1 /2 E = a ( ρ' / ρ' - eτ ) ] > eτ α(τ τ * ) exp[
刷源项公式。然后采用室内粘性沙的冲刷试验资料率定公式中的各系数 ; 最后采用已有的基于天然沙 及细颗粒石英沙的冲刷试验资料对改进后的强固结河床冲刷源项公式进行验证 。
泥土为何能变成砖块的原理

泥土为何能变成砖块的原理
泥土能变成砖块的原理主要涉及以下几个方面:
1. 材料选择:泥土一般是由沙子、粘土、矿物质等组成的,其中粘土是最重要的成分。
粘土中含有细小的颗粒,具有较强的黏性和塑性,能够在加水后形成胶状物质。
2. 加水调制:将适量的水添加到泥土中,使泥土与水充分混合,形成胶状土浆。
在泥土中加水的过程中,水分渗入粘土颗粒之间,使粘土颗粒膨胀,并与其他颗粒结合。
3. 压制成型:将调制好的泥浆倒入模具中,使用一定的压力进行压制。
压制过程中,泥土颗粒之间的水分被挤出,同时颗粒之间的接触面积增大,使颗粒之间的接触更紧密。
4. 干燥固化:将成型后的泥土砖块放置在通风干燥的环境中,让其自然干燥。
在干燥的过程中,水分逐渐蒸发,泥土砖块逐渐固化并增强。
同时,粘土中的黏土矿物质经过干燥后形成胶结物质,使砖块更加坚固。
综上所述,泥土变成砖块的原理是通过加水调制、压制成型和干燥固化等过程,使泥土颗粒之间形成更紧密的结合,同时经过水分的挥发和胶结物质的形成,使
砖块具备一定的强度和稳定性。
粘性泥沙冲刷机理论文报告

粘性泥沙冲刷机理摘要:本文介绍了粘性泥沙的冲刷机理及其实验方法。
其中,环形水槽是研究细颗粒泥沙运动的理想实验装置。
通过现场试验和实验室试验,完善VIMS Sea Carousel以得到临界剪切力τcr和侵蚀速率ε的原位测量值;提出一个简化的侵蚀率计算公式;进行数值试验得出河口浊度模拟最大值(ETM)。
关键词:粘性泥沙;环形水槽;临界剪切力τcr;侵蚀速率ε1.泥沙的起动水流底部床面上的泥沙开始运动称为泥沙的起动,相应的水流泥沙条件称为起动条件。
当泥沙颗粒的粒径、密度等已知时,泥沙开始运动的流速和水深称为起动时的流速和水深。
由于流速影响大,习惯上将水深作为参数,而将泥沙起动的流速条件称为起动流速。
由于作用在泥沙颗粒上的流速是水流底部速度,而在实用上多换算为平均流速(沿水深的平均流速),故起动流速应泛指这两种流速。
而起动流速除泛指外,还包括沿水深以平均流速表示的起动流速;为了区别,对于以底部流速表示的期待流速,将予以明确注明。
泥沙起动条件的研究,实际上是研究泥沙颗粒直径、密度以及颗粒间密实程度、形状与水深、流速之间的关系。
当然,要彻底研究清楚它们之间的关系,不仅限于这几个物理量,还必须深入到泥沙起动的本质。
起动规律及起动流速的研究,是泥沙运动、河床演变最基本的内容之一,因此具有很高的学术价值。
在工程泥沙方面,包括水库变动回水区冲淤、坝下游河道冲刷、河床变形、护岸工程、渠道稳定性以及物理模型试验、数学模型计算等等,起动流速也是必须的工具和参数。
因此起动规律及起动流速的研究无论在理论上和实际应用方面均具有很大意义。
2.水槽实验的起动流速公式按照通常的分类,粒径小于0.005mm的泥沙为粘性泥沙,浑水中粘性泥沙颗粒的运动不仅受重力作用,而且还受到微观作用的制约,如颗粒间的斥力和范德华引力等等。
粘性泥沙浓度越大,颗粒表面距离的统计平均值越小,微观作用相对比重就越大。
而不同粒径、不同的泥沙容重起动流速具有统一的规律,下面介绍几种起动流速公式:它对应的起动标准是或从中可见,当D<1mm时,以重量计的输沙率,而以颗数计的输沙率。
混凝土表面处理原理与方法

混凝土表面处理原理与方法混凝土表面处理是指对混凝土表面进行一系列处理以提高其表面质量、强度和美观度的过程。
混凝土表面处理的方法和原理主要涉及表面清洁、强化处理、防水处理和美化处理等方面。
下面将详细介绍混凝土表面处理的原理和方法。
一、表面清洁混凝土表面清洁是混凝土表面处理的第一步,也是最基本的步骤。
混凝土表面的污染物会影响表面处理后的效果,如降低表面强度和美观度。
因此,应将混凝土表面的油污、灰尘、浮浆、水泥渍等清除干净。
混凝土表面清洁的方法有水洗、机械清洗、化学清洗等。
1. 水洗水洗是一种常用的混凝土表面清洁方法。
其原理是利用水的冲击力将污垢从混凝土表面冲刷掉。
水洗适用于表面污染轻微的混凝土表面,如水泥渍、浮浆等。
2. 机械清洗机械清洗是利用机械设备对混凝土表面进行清洗。
其原理是利用机械设备的旋转、振动等动力将混凝土表面的污染物清除。
机械清洗适用于表面污染较重的混凝土表面,如油污、泥浆等。
3. 化学清洗化学清洗是在混凝土表面喷洒化学清洗剂,然后用水冲洗干净。
其原理是化学清洗剂能够分解混凝土表面的有机污染物,使其变成易于清洗的物质。
化学清洗适用于表面污染较为严重的混凝土表面。
二、强化处理强化处理是指在混凝土表面施加一定的压力,使其表面产生微小的裂纹,从而提高表面的强度。
强化处理的方法主要有喷砂、打磨、抛光等。
1. 喷砂喷砂是利用高压气体将磨料喷射到混凝土表面,从而使其表面产生裂纹,提高表面强度的方法。
喷砂原理是利用磨料的冲击力将混凝土表面的弱点削除,从而形成均匀的表面。
喷砂适用于需要增加混凝土表面强度的场合,如工业厂房地面、停车场等。
2. 打磨打磨是利用机械设备对混凝土表面进行打磨,从而使其表面形成均匀的细微裂纹,提高表面强度的方法。
打磨原理是通过机械设备的旋转和振动将混凝土表面的弱点削除,从而形成均匀的表面。
打磨适用于对混凝土表面光洁度要求较高的场合,如商业地面、家庭室内地面等。
3. 抛光抛光是利用机械设备对混凝土表面进行抛光,从而使其表面更加光滑,提高表面的美观度和耐磨性。
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粘性泥土的冲刷原理21109135 臧骁在交通中,港口航道交通是重要的一个方面,我有幸聆听了马亚平教授关于粘性泥土冲刷原理的报告,受益匪浅,尤其对于港口河口粘性泥土冲刷及运动对其造成的影响有很多收获。
这对于今后我们的发展研究方向,解决泥沙淤积冲刷对设备,土积等的影响起到很大的启迪作用。
我国淤泥质海岸有广泛的分布,主要分布在辽东湾、渤海湾、莱州湾、苏北、长江口、浙闽港湾和珠江口外等岸线,其总长度在4000km以上,约占全国海岸线长度的四分之一。
我国属淤泥质河口的有长江口、黄河口和珠江口,基本包括了我国的所有大江大河口。
淤泥质海岸在欧洲北海沿岸和法国西海岸、美国和南美洲、印度等均有广泛的分布。
淤泥质海岸河口的泥沙均属黏性细颗粒泥沙,由于泥沙颗粒极细受胶体化学絮凝因素的影响,其运动特性和规律十分复杂,而我国海岸、河口、一系列港口、河口开发和工程建设均面临和必须解决这些技术难题。
在过去半个世纪的漫长岁月中,中外泥沙科技工作者艰难创业、填补空白,对海岸河口黏性泥沙的工程问题经历了从定性到定量、从絮凝机理研究到工程应用两大阶段。
通常根据泥沙颗粒的大小和矿物成分可以将泥沙分类为非粘性沙和粘性细泥沙其中粘性细泥沙主要由粉沙和粘粒组成这些粘性细泥沙淤积固结后根据物理性质不同又可分为浮泥淤泥和粘土在多沙河流中包括河床河岸和滩地粘性细泥沙占有一部分的比重同时它也大量存在于水库河口港湾淤泥质粉质海岸中对这些地区的河流演变及治理有重要影响如当库区泥沙淤积历时较长时其中粘性细泥沙逐渐固结密实增强了河床的抗冲性表现出淤积容易冲刷难等特点在冲积河流中粘性细泥沙的淤积固结对河床的刷深和河岸的拓宽也有很大影响而在河口湖泊地区当淤积固结粘性细泥沙吸附部分污染物时这些污染物的迁徙扩散又与粘性细泥沙的起动冲刷过程紧密联系。
因此研究淤积固结条件下粘性细泥沙起动冲刷问题具有重要实际意义。
淤积固结条件下粘性细泥沙在起动冲刷时的受力特点和运动形式与非粘性沙有所不同非粘性沙起动冲刷时主要受到水流作用力包括切应力上举力以及自身有效重力的作用粘性细泥沙除了受到述二个力作用以外还受到颗粒间粘结力的影响水流作用力是水流施加在泥沙颗粒上促使其起动悬浮冲刷的主要动力可称为水流的冲刷力而有效重力和颗粒间粘结力是泥沙本身所固有的是使泥沙颗粒保持静止不动抵抗水流运移的主要阻力可称为泥沙颗粒的抗冲力当水流的冲刷力超过泥沙或土体抗冲力时就可以冲动泥沙或土体在淤积固结条件下粘性细泥沙逐渐密实形成一定的稳定结构颗粒间粘结力增大甚至远超过重力的影响成为抗拒水流冲刷力的主要因素因此淤积固结条件下粘性细泥沙形成的稳定结构和颗粒间粘结力往往是影响粘性细泥沙起动冲刷的关键淤积固结条件下粘性细泥沙冲刷时的运动形式与非粘性沙也不同当非粘性沙被水流冲动时是以单个颗粒的形式运动而粘性细泥沙在水流的作用下是以多颗粒成片或成团的形式起动河床的冲刷常常是以局部的缺陷扩展崩溃的形式出现对于淤积固结历时较长的淤泥或粘土由于床面固结强度较大一旦冲刷力突破土体的抗冲力后床面开始剧烈淘刷冲刷过程加快整个冲刷过程中泥面从整体稳定到床面破坏是一个短暂突然的过程很难观察到泥沙少量起动和局部起动阶段此外在粘性细泥沙冲刷过程中一方面由于泥沙较细泥沙一旦起动后很快进入悬浮状态所以冲刷后水流很快变浑浊另一方面水流含沙量增加使得水流粘性增加泥沙一旦悬浮就很容易被携带而不落淤使水流含沙量进一步增大呈现高含沙水流特性如出现在黄河上的多来多排和揭河底输沙现象粘性细泥沙起动冲刷影响因素:粘性细泥沙起动冲刷影响因素主要分为两方面一方面是对水流动力条件的影响因素另一方面是对泥沙抗冲条件的影响因素而在淤积固结条件下粘性细泥沙一般表现较强的抗冲性影响水流动力条件的因素影响水流动力条件主要有流量流量的脉动强度河道的比降断面形态及近底水流结构等因素可以用水流切应力大小来表示这类影响可以归结为水流对泥沙的剪切动力作用这一点与非粘性沙无区别之处除此之外张兰丁认为影响粘性泥沙运动的主要因素为水流产生的脉动应力在该力的作用下胶团或团聚体间的结合逐渐松弛从而浮起被水流带走秦崇仁等认为在水流单独作用下淤泥难以起动而在波浪的振动作用下淤泥容易起动和悬扬所以水波共同作用下的淤泥冲刷强度比水流单独作用更为强烈这一类影响可以归结为水流对泥沙悬扬的动力作用同时也应包括水流的紊动扩散对粘性细泥沙的动力作用和研究了水中泥沙颗粒与床面上固结泥沙碰撞产生的能量交换对河床冲刷的影响指出一定条件下增加上游来沙会提高固结河床的冲刷强度所以对粘性细泥沙而言水流含沙量增加不但增加水流粘滞力和水流挟沙能力也增强了水中泥沙颗粒对淤积床面的碰撞作用提高了能量交换作用。
影响粘性细泥沙抗冲条件的因素影响粘性细泥沙抗冲条件的因素主要与泥沙物理化学性质和淤积固结条件有关泥沙物理化学性质包括颗粒大小形状及级配泥沙矿物组成干容重液塑性抗剪强度等等如在相同的动力条件下泥沙颗粒越细输沙率越小表明抗冲性越强淤积固结条件下粘性细泥沙的抗冲能力受淤积历时温度淤积环境淤积层厚度影响较大其中淤积固结条件又会对泥沙自身物理化学性质有所影响如淤积历时长干容重越大颗粒间越密实难以分散悬浮所以当粘性土体比较潮湿时土体抗冲强度随时间的增加而增强和分别对这些影响因素进行了总结可以看出这些因素非常复杂其中一些因素还很难从定量上进行表达这也是造成粘性细泥沙起动冲刷问题复杂的主要原因一般各河道间的粘性土抗冲条件不尽相同但是对于同一条河流而言抗冲条件与物理力学指标之间存在明显的规律性如起动临界条件随抗剪强度的减小而增大随含水量增大而减小随淤积厚度增加泥沙抗冲力逐渐增强另外由于泥沙的非均匀性在淤积过程中存在泥沙沉降分选现象使得表层淤积泥沙较底层更细在固结密实过程中板结形成表面抗冲层反而比下层淤积泥沙更难于冲刷除上述影响因素外冻融渗流管涌植被等均会对粘性细泥沙的抗冲条件有一定的影响为了到达工程清淤的目的采用射流挖泥等人工措施也可以降低粘性淤积物质的抗冲条件增加河床冲刷量。
河口泥沙运动特点①频繁的悬扬和落淤。
周期性往复水流的涨落过程要经历涨急涨憩和落急落憩,即流速由最大降低为零的阶段。
在这一过程中泥沙随着频繁地悬扬和落淤,前进和后退,比河流泥沙运动和沿海的泥沙运动活跃得多。
②存在絮凝现象。
在咸淡水混合过程中,径流挟带的细粒悬移泥沙遇到含有电解质的海水,颗粒表面形成双电层水膜,颗粒间水膜彼此粘结而絮凝成团,加速沉降,称絮凝现象。
③产生最大浑浊带。
在咸淡水密度梯度的作用下,河底某处往往出现涨落潮流速相抵以后净流速接近于零的滞流点(见河口水流),在滞流点以上泥沙向下游运移,在滞流点以下泥沙向上游运移,而在滞流点附近悬沙汇聚,形成高含沙量区,即最大浑浊带。
底沙的迂回停滞使河床淤浅,形成特有的拦门沙浅滩。
④有浮泥运动。
河口的口外海滨和沿海地区的含沙量都随风浪和潮汛的大小而变。
在大风浪平息之后如遇小潮汛,则悬沙容易下潜,形成浓度较大的悬浮体,简称浮泥。
浮泥在水流或自重的作用下可以流动,这是河口和沿海泥沙运动的特殊形态。
⑤产生团聚现象。
径流携带的微生物是河口地区海洋鱼类的主要食物。
鱼类吞进浑水,分泌粘液,把浑水中微生物吸收,而把泥沙粘聚成团,排出体外,加速沉淀,这种现象称团聚现象。
河口各河段的泥沙运动河口泥沙运动与河口水流运动密切相关。
河口各段水流情势不同,泥沙运动的情况也不相同。
①在近口段,悬移泥沙中的冲泻质不易沉降,含沙量沿垂线分布与无潮河流的情况基本一致,仍然遵循对数分布规律。
但因径流受涨潮水位的顶托,流速减小,推移质泥沙的运移速度也相应降低。
②在河口段,水流周期性往复,泥沙来回运移。
但在一个涨落全潮过程中,泥沙总的运移方向是指向下游。
随着涨落潮流速大小的变化,含沙量也起变化,在涨急或落急出现最大流速时床面泥沙被掀起,悬沙含量增加。
在涨憩落憩时悬沙含量相应减少。
但因含沙量适应水流的这种变化需要一个过程,因此最大含沙量的出现往往要比最大流速的出现滞后1~2小时。
同样,最小含沙量的出现也比憩流出现时间推迟一些(见图)。
河口段内悬移泥沙遇咸水后受电化学作用而絮凝沉降。
同时,在咸淡水混合过程中由于水流有分层现象,使含沙量在垂线上分布也有分层现象,含沙量的分布规律与近口段的情况显著不同。
③在口外海滨段,含沙量主要随风浪和潮汛大小而变。
如大潮汛伴随大风浪,则含沙量显著增加。
小潮汛的含沙量则相应减小。
同时由于咸淡水混合和悬沙絮凝沉降等因素,口外海滨的泥沙运动较为复杂。
由于冲淤频繁,悬移泥沙与床面泥沙的颗粒组成差别不大。
河口输沙量和挟沙力潮汐河口水流在潮流界以下是周期性往复水流,因此通过一个断面的输沙量应分别计算,涨潮输入和落潮输出的沙量两者相抵为一个全潮的输沙量。
因此,河口往复水流中的输沙量概念与无潮河流输沙量概念不同。
河口水流挟沙力主要取决于水流动力条件。
潮汐河口动力条件复杂,含沙量又受风浪和絮凝沉降等影响,正确计算河口水流的挟沙力是困难的,尚无比较理想的方法。
在实际工作中常采用无潮河流挟沙力概念来处理河口水流挟沙力问题,即认为影响河口水流挟沙力的主要因素是流速,建立涨(落)潮平均含沙量与涨(落)潮平均流速经验关系。
但是,实际上河口地区,特别是口外海滨,受风浪和絮凝沉降等因素的影响,含沙量的变化与流速的变化不太一致。
这些经验关系在咸淡水混合地区不太适用。
河口水流挟沙力计算比较合理的方法,是考虑水流的不稳定性和含盐度的影响,利用不稳定流输沙平衡原理研究咸淡水混合过程中含沙量随时间和沿程变化规律。
这些研究表明,波流边界层中泥沙起动不完全等同于单向流中的情形,泥沙运动不完全依赖于水流运动的状态,而是与水流、泥沙运动的历史有关。
因此,研究波流场中泥沙运动的规律,必须加强对泥沙运动的非恒定动力学过程的研究。
(1) 因潮汐运动,河口水流垂直结构与一般单向水流有较大差别,尤其是在水流转向的附近时刻,它对河口泥沙输运过程有重要影响。
因此,能够准确描述水流垂向结构的三维(或应用于顺直狭长河口的垂向二维)河口水动力数学模型的研究和应用将得到加强。
水平二维模型的发展已相对成熟,基于水平二维模型和合理的垂向结构模式的准三维模型,是应用中的另一选择。
(2)河口水流具有振荡特征,必须考虑潮汐、波浪对泥沙运动的影响。
振荡流的湍流特性、猝发特征及其与泥沙起动、近底泥沙上扬通量等的定量关系的研究将极大地促进河口泥沙运动理论的发展。
(3)河口泥沙絮凝沉降过程是河口泥沙动力学研究的另一重要方面,应加强对河口盐淡水混合过程与泥沙沉降过程耦合关系的研究,并进一步发展盐度、泥沙的耦合动力学模型。
(4)最大浑浊带是河口泥沙运动所形成的一种特殊现象,其形成机理及与拦门沙演化的关系是人们关心的重要工程问题和科学难题,需要进行深入的研究。
(5)河口泥沙运动可以影响该地区的生态环境,泥沙迁移直接影响河口湿地的演变,泥沙对营养盐、重金属等的吸附、携带、解吸作用可以改变浮游生物的生长环境,这将是河口环境泥沙研究的两大热点。