镇江内江细颗粒泥沙基本特性实验研究.pdfVIP

三、泥沙运动基本理论及泥沙输移 ’259‘ 镇江内江细颗粒泥沙基本特性实验研究 刘 云 唐洪武 陈界仁 赵纯逸 秦王玉 (河海大学水利水电工程学院 南京 210098) 摘要：通过对镇江内江实测床沙及悬沙沙样的实验研究，分析了床沙的粒径大小、干容重变化、悬沙 的粒径大小、含沙量及沉降特性。结果表明镇江内江泥沙属于细颗粒，床沙干容重与泥沙粒径密切相关， 水体含沙量较小，主要受长江来沙影响，内江水动力条件较弱，含沙量变化不大。 关键词：镇江内江颗粒级配含沙量静水沉速 l概述 镇江市位于长江与京杭运河两条黄金水道交汇处，北临长江的镇扬河段，距长江人 海口约372 km，距上游大通水文站约348 km。长江河势在不断的演变过程中于镇江市 区北部形成一个牛轭湖——面积约8．8 km2的内江。 随着近年来城市经济与建设的飞速发展，所带来的环境压力和水环境整治配套工作 的滞后的矛盾日益显现，城市内河及内江水质不尽人意，水文及生态条件退化，水环境 质量的改善仍跟不上市民对环境需求的日益增长。因此，无论从镇江城市发展的需要， 还是从镇江人民生活水平提高的需要，都有必要对镇江内江的水环境进行详细的研究。 泥沙是影响内江水环境的一个主要方面，减少泥沙进入内江，从而改善水环境质量，必 须对泥沙基本特性进行研究。 本文通过对镇江内江部分地区床沙和悬沙采样进行实验研究，分析了镇江内江泥沙 基本特性以及泥沙对水环境的影响，以供镇江内江整体水环境综合治理之用。 2资料获取 为分析内江的床沙特性、悬沙含沙量及其分布，本次研究采用收集实测资料进行实 验分析方法。在内江共采集了7个床沙样品，分别在引航道进口、焦南闸附近、渡口、 焦山附近和北固山公园附近的内江里，床沙只在河床表面取样，没有分层取样；悬沙取 1 1个表层水样；床沙和悬沙取样的平面分布分别见图1和图2。 3实验结果分析 3．1 床沙 3．1．1 颗粒级配 实验方法：先将烘干后凝结成块的样品研磨成细颗粒，然后采用NSY．2型光电颗分 作者简介：刘云，男，1979年出生，硕士研究生。 ．260． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 一一————————————————————————————————————————————————————一 仪进行测量，由于光电颗分仪所需试样很少，为了使实验不失去代表性，每个试样中取 样j次，i组实验得出的样品的平均粒径和中值粒径见表1。 妖?。 ＆， 6 疑， 江／ 图1 床沙取样点位置示意图 图2河水取样点位置示意图 表1 床沙样品的平均粒径和中值粒径 间 样品号 1 2 3 4 5 6 7 平均粒径巩。(1am) 25．57 29．90 29．53 27．60 25．60 29．10 37．70 中值粒径以o(I．tm) 18．47 25．83 23．90 23．23 19．33 20．47 33．60 三、泥沙运动基本理论及泥沙输移 。261· 由以上实验结果可见，在引航道外VI处，河床表层泥沙的中值粒径和平均粒径在沙 样中最大。引航道外口处，由于紧邻长江，此处水流流速较大且流态复杂，因此泥沙的 沉降状况复杂，主要受到长江来沙的影响。在内江的l号和5号采样点一带，沉降在河 床表层的泥沙粒径明显较小，其他采样点的平均粒径基本接近。 3．1．2容重和千容重 (1)容重。 实验原理：泥沙实有质量和实有体积之比。 实验方法：在常温情况下，将沙样浸泡两昼夜以上，孔隙含水达到饱和。用体积为 30 mL的小盒子取样，使用电子天平称取质量。每个样品分别测三次，取其平均值，结 果见表2。由于试样的组成基本都是类似的黏土，因此造成容重差异的原因应该是各个 试样的含水率不同所造成的，后面的于容重实验也证实了这一点。 (2)干容重。 实验原理：沙样经100。105℃烘干后，其质量与原状沙样整个体积之比。 实验方法：将测过容重的样品连同盒子一起放人烘箱烘干，然后用电子天平称质量。 同样每组沙样也测试三次，取平均值，结果见表2。 表2床沙样品的容重和干容重 样品号 l 2 3 4 5 6 7 容重(g／cm3) 1．531 1．662 1．818 1．678 1．645 1．709 1．745 干容重(g／cm3) 0．833 1．002 1．210 1．064 0．981 1．079 1．147 3．1．3 比较泥沙干容重与泥沙粒径的关系 这几组沙样的泥沙容重和干容重变幅比较大。泥沙干容重与泥沙粒径的大小变化基本是 同步的，所在部位落淤泥沙的粗细程度决定了该处淤积物干容重的大小。在比较了7组床沙 样品的泥沙颗粒级配与干容重关系之后可以发现粒径大的样品组泥沙干容重基本偏大，粒径 小的样品组泥沙干容重也基本偏小，符合泥沙干容重与粒径之间的分布规律关系。 3．2悬沙特性 3．2．1 颗粒级