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南汇边滩的泥沙特性实验分析 吉顺莉，周晶晶，金鹰 河海大学交通学院，江苏南京（2 10098 ） E-mail ：jishunli@ 摘 要：南汇边滩的演变除了与该区域特定的动力环境和泥沙过程有关，絮凝也是其中的一 个重要的因素。本文利用南汇边滩泥样，采用实验的方法，对泥沙特性进行分析，简述絮凝 机理。实验研究泥沙粒径、盐度、含沙量、矿物组成对絮凝的影响，得到南汇边滩地区的细 颗粒泥沙与粗颗粒的临界粒径为0.03mm ，最佳絮凝盐度为15‰，含沙量与絮凝的成正比， 纯粘土矿物分别与絮凝量的关系，分析实验结果对南汇地区实施围垦工程的实际意义。 关键词：南汇边滩、絮凝、盐度 1. 引言 南汇边滩是长江口、杭州湾 以及外海三者交互作用的特殊地 带。受长江口丰富的泥沙来源和 杭州湾北部潮流的影响，在两者 的结合部形成了宽广的边滩。近 年来，南汇近岸已经兴建了很多 重要的大型促淤围涂工程，如芦 潮港人工半岛建设、南汇东滩0m 线促淤围涂等。南汇边滩（图1） 已成为高强度开发的典型区域， 因而对这一区域的研究具有重要意义。 图1 南汇边滩的地形图 长期以来南汇边滩并不向沙嘴凸出的方向伸展，而是朝着东南向的杭州湾口强潮水域 淤涨扩展，这必然与该区域特定的动力环境和泥沙过程有关。对此前人已有不少论述，包括 对整个杭州湾动力泥沙的规律探讨[1、2] ，杭州湾与长江口的水沙交换[3、4]等。本文是通过对 南汇边滩泥沙取样进行实验，对泥沙特性进行分析，研究絮凝与泥沙沉积的关系。 2. 材料和方法 2.1 资料收集 本文所用泥样取自东经121°59 ＇59 ＂，北纬31°07 ＇27 ＂，当地实际盐度大、中、小潮 的平均含盐度在10‰～20‰ ；多年平均含沙量为1.2～1.5kg/m3 3 ，最大可以达到1.83kg/m 。 2.2 实验方法 将取来的沙样进行洗盐，加 （NaPO ） 并采用CSF-3A型超声波 （220kHz ，50W ）振荡 3 6 分散。使用NSY-3 型宽域粒度分析仪，分析沙样的中值粒径Ｄ50 （中值粒径是常用的特征值， 它表示大于和小于该种粒径的泥沙重量各占沙样总重量的 50% ）。使用静水沉降法实验分 析其泥沙特性。 静水沉降法所依据的原理是：悬浮于液体介质中的颗粒受重力作用垂直向下沉降，对 于同种物质 （因而其密度也相同）的颗粒来说，其粒径越大，颗粒在液体介质中下沉的速度 越大，下降同一距离所用的时间也越短。当选用沉降分析法时，应按下列规定计算泥沙颗粒 的沉降粒径：当粒径等于或小于 0.062mm 时，采用斯托克斯公式[5] 。根据不同时刻沉积于管 底的沙量和与之相应的沉降粒径，可以求出沙样的颗粒级配，从而得到我们所需要的Ｄ50 。 粘性细颗粒泥沙一般不以单颗粒的形式存在，而是同附近其它大量的泥沙颗粒结合在 一起，并形成一定的结构，这种相邻颗粒在一定条件下结合成集合体的作用被称为“絮凝作 - 1 - 用” 。 2.3 絮凝机理 在含有电解质的水中，细颗粒泥沙会吸附阳离子而形成双电层，同时受范德华引力和 双电层斥力的作用。范德华引力与颗粒间表面电荷密度无关，但双电层斥力取决于悬液中电 解质的组成及浓度，与颗粒的表面电荷密度密切相关。当范德华引力大于双电层斥力时，泥 沙颗粒就发生絮凝;反之，则分散[6] 。粘性泥沙颗粒细，有较大的表面积，具有特有的电化学 性质， 细颗粒泥沙表面带有负电荷，在含有电解质的水中，这些细颗粒泥沙会吸附阳离子 形成双电层产生ζ电位。长江水中所带的大量粘性泥沙，由于细颗粒泥沙的双电层特性，在 长江口遇强电解质海水，中和颗粒表面的负电荷使电