摘要
黄河水下三角洲海域盐度场时空变化显著，盐度的变化不仅会影响三角洲污染物、营养盐、化学物质的运输，还会使得入海泥沙的沉降及固结特性发生变化，从而进一步影响沉积物的侵蚀再悬浮过程。本论文是在国家自然科学基金项目“黄河口海域盐度变化对入海泥沙沉降与固结及侵蚀过程影响研究”（No.41372287）、“波致渗流对粉质土海床侵蚀影响的定量评价方法研究”（No.41807229）和“基于现场原位观测的黄河水下三角洲海底滑坡启动过程与控制因素研究”（No.41877223）的支持下，开展黄河水下三角洲海域盐度变化影响沉积物侵蚀再悬浮过程研究。 本文通过对现场观测数据的分析整理，了解黄河水下三角洲盐度场的空间分布特征与变化范围，确定盐度环境与沉积物含盐量之间的相关关系；利用黄河水下三角洲不同固结程度的沉积物开展不同盐度条件下室内冲刷试验，模拟不同盐度环境下沉积物固结、侵蚀再悬浮过程，定量评估盐度环境变化对沉积物抗侵蚀性的影响程度；并结合盐度环境与沉积物物理力学性质以及微观结构之间的关系，分析盐度环境变化影响沉积物抗侵蚀性的物理机制。研究结果表明： （1）黄河水下三角洲沉积物含盐量在水平方向上存在非均匀分布，其变化范围为0.5-4.6‰，与黄河水下三角洲盐度场空间分布相似，低含盐量沉积物仅分布于河口区。沉积物含盐量随着盐度环境的增加而呈指数增长趋势，高盐度环境能够促进沉积物含盐量的增加。 （2）黄河水下三角洲细颗粒沉积物在不同盐度环境下临界切应力值存在明显差异，在本研究盐度范围（0-36‰）内，细颗粒沉积物的临界切应力在0.008-0.020Pa之间变化，其抗侵蚀性随着盐度环境的增加而增强。固结时间相同，细粒沉积物的临界切应力随着盐度环境的增加而呈对数增长趋势，且在低盐度条件（小于9‰）下，盐度环境改变对沉积物的临界切应力影响尤其显著，盐度环境增加1‰，沉积物临界切应力增加1.15倍。固结时间不同，盐度环境变化对沉积物抗侵蚀性影响不同，随着固结过程的进行，盐度环境的增加对沉积物临界切应力的促进作用减小。 （3）沉积物含水率、液限、孔隙比、压缩系数随着盐度环境的增加呈线性负相关关系；干、湿容重随盐度环境的增加呈良好的线性正相关关系；含盐量、剪切强度、贯入阻力随着盐度环境的变化呈指数型正相关关系，且随着固结过程的进行，盐度环境的增加对剪切强度与贯入阻力的促进作用减小，这与盐度环境对沉积物临界切应力的影响一致。 （4）在低盐度环境下，沉积物骨架颗粒粒度较大，颗粒不均匀，形成较大的孔隙，土体压缩性较高，强度及抗侵蚀性偏低。随着颗粒间孔隙流体含盐量的增加，孔隙流体中离子浓度升高，压缩了颗粒之间的双电层，使得颗粒之间相互接近，形成化学胶结。细颗粒粘附在大颗粒表面或填充在孔隙之间，粒间孔隙较小，这种胶结作用提高了土体强度及抗侵蚀性。但当孔隙流体的盐度增大到一定程度时，更多的颗粒聚集形成大的孔隙，从而改变沉积物结构。
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