地下泥沙输移过程及影响因素实验研究

地下泥沙输移导致岸堤稳定性降低直至坍塌破坏是水利工程中的一个重要问题。地下泥沙输移研究方向是申请人与博士后期间合作导师共同提出的一个新研究方向，属于泥沙运动力学和渗流力学的交叉领域，关于此方面的研究，尤其是基于量化输移过程方面的研究还比较少，缺乏相关的理论。本项研究围绕地下泥沙的输移特性，拟通过研制地下泥沙颗粒运动力学模型和地下泥沙冲刷模型，进行模型实验并结合理论分析、数值模拟展开研究。获得地下泥沙颗粒的运动力学特性，提出沿程分布的地下泥沙浓度，推导得出地下泥沙输移方程，并进一步研究得出地下泥沙反向输移/阻滞特性和地下泥沙输移方程各参数对输移的影响规律。初步为地下输沙导致岸堤破坏预测、治理提供一定的参考，为后续的研究奠定基础。

地下泥沙输移导致岸堤稳定性降低直至坍塌破坏、形成土体渗流壳体层、农田水利土壤的劣化和失水失肥、油藏开采孔隙及输油井的堵塞等重大问题，也是水利工程中的一个重要问题，同时基于此物理过程的研究还比较少，缺乏相关的理论，加强此研究具有重要的理论和工程价值。 . 本项研究围绕地下泥沙的输移展开，以地下泥沙的输移方程及输移条件的建立，并获得其输移特性规律为主要研究内容。. 研究已经获得了饱和渗流稳定地下泥沙输沙方程，提出可冲潜力泥沙及可冲潜力泥沙孔隙比的概念，获得地下泥沙冲刷的终止条件，并进行了数值计算实例得到了部分地下泥沙输移的规律；研究创立了地下泥沙研究领域的基础理论框架和工程框架；研究获得了地下泥沙输移引起的土体孔隙演变模型及演变公式；研究建立了单颗粒泥沙在软质管道中的挤压推进模型，并进行了力学推导；研究初步建立了地下泥沙输移的孔隙演变实验理论装置模型；得出了二维地下泥沙淤积演变过程。研究中发现了地下泥沙输移中非饱和输沙和渐进输沙、波动输沙和泥沙的哑铃型输移等物理现象。同时结合当前雾霾及多年前沙尘暴的严重天气状况，项目研究提出了基于地下水角度的雾霾及沙尘暴的发生机理与破解的试验装置和试验方法：风沙地下水相互作用试验装置和试验方法。. 本项研究基本奠定和创立了地下泥沙的研究框架和研究方向，将泥沙的常规研究由表面泥沙（河道泥沙和流域泥沙）向地下泥沙再次推进。提出了地下泥沙研究的装置模型，为后续的研究试验开拓了思路，同时为标准化试验提供参考。含水量梯度对植被根系扩展的导向合理解释了太空和失重环境下的根系扩展现象。土壤颗粒的分形分维与渗流的结合以期揭示分维数与渗透系数的关系，简化渗透系数的获取流程。地下水的研究需要充分考虑水和地下泥沙输移的联合作用，本项目的研究将强化研究人员对这一点的重视和关注。