粘性细颗粒非均匀沙絮凝发育研究

粘性细颗粒泥沙的絮凝发育是影响河道、河口、海岸冲淤演变的重要因素，也是河流自组织机制在底层时空尺度上的表现。以往的絮凝研究侧重于均匀沙。非均匀沙絮团内部颗粒的综合作用能曲线成簇存在；团内小颗粒填充大颗粒空隙，形成多重嵌套结构。此二特点使得团内颗粒键结强度分布复杂化，因此其絮团的尺度、密度、强度、和沉速与均匀沙可能存在重大区别，需要另加研究。.组合各种絮凝影响因素，形成实验方案。在非均匀沙和均匀沙同步实时对比实验中，观察比较二者絮团发育过程的异同及对影响因素阶跃变化的响应特征；获取、计算、比较两类沙絮团级配和孔隙率等参数。.认识絮凝发育对河流自我调整的反馈作用；研究成簇存在的综合作用能曲线和多重嵌套结构对絮团粒径、密度、强度、沉速的影响，改进其表述模式，使之同时适合于均匀沙及非均匀沙，或者提出重建新的统一模型的途径。

含沙量、泥沙粗细比、电解质的阳离子性质及其浓度是影响絮凝发育的重要因素。以这些因素构成了各种组合方案，用实验研究了非均匀沙絮凝发育，特别是絮团在净水中沉降的特点。主要成果如下。 .(1).沉降测量技术与相应图像处理软件 详细论述了絮团沉速测量方案的构想，选择，设计，实现。包括絮团沉降观测装置比较（显微镜卧式和立式）选定（卧式显微镜+工业摄像机+计算机），软件图分析软件选定（IPP，Image-Pro Plus），以及硬件设计实现和软件的设计实现（絮团动态视频分割（固化），絮团固化图片的处理，沉速的测定，粒径与沉速关联等等）。.(2).沉降实验及初步分析 研究了各种因素的组合方案絮团沉速实验，包括3种含沙量(0.5,1.0,5.0Kg/m3 ),3种粗细比（1:9,3:7,5:5）2种电解质（氯化钙，氯化钠），4种电解质浓度（0.2,0.4,0.6,0.8mol/L），并对实验结果作了初步分析。.(3).絮团静态观测与相应图像处理软件 絮团沉积静态观测技术（液氮冷冻和干燥升华）的选择、设计与实现，静态图样的絮团粒径-分形软件的编制。.(4).絮团有效质量密度确定 利用电子显微照片和ArcGIS平台（地理信息系统），确定絮团孔隙率进而确定其有效质量密度新方法的尝试。.(5) 粘性细颗粒泥沙絮凝时空发育的数值模拟。.以上工作为将来的絮凝试验研究打下了基础。