泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究

泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究书ＤＯＩ：ＣＮＫＩ：３２１３０９／Ｐ２０１１０５１４１４４５００１泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究———Ⅰ．起动实验设计及结果分析尚倩倩，方红卫，府仁寿，何国建（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京１０００８４）摘要：天然水体中泥沙颗粒表面容易生长生物膜，生物膜的生长会对泥沙颗粒的运动特性产生显著影响。设计了泥沙颗粒表面生长生物膜的实验，以及生长生物膜后泥沙颗粒的起动水槽实验。在水槽观测段分别放置由去离子水浸泡和天然水培养的两种泥沙，对比观察两种泥沙起动过程的区别，分析起动流速的差异和随培养时间的变化规律。结果表明，天然富营养水体中生物膜生长繁茂，对泥沙起动特性有着显著的影响，能够增强泥沙颗粒的抗冲性，并随时间呈现出先逐步增强到一个最优值后有所削弱的钟形曲线的变化趋势，表明在研究天然河流和湖泊尤其是污染严重的水域的泥沙起动时，需要考虑到生物膜的作用。关键词：泥沙颗粒；起动流速；生物膜；天然水体；去离子水中图分类号：ＴＶ１４２１文献标志码：Ａ文章编号：１００１６７９１（２０１１）０３０２９５０６收稿日期：２０１００８２５；网络出版时间：２０１１０５１４网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗｃｎｋｉｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２１３０９Ｐ２０１１０５１４１４４５００１ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０９０２０６１）；水体污染控制与治理科技重大专项资助项目（２００８ＺＸ０７２０９）作者简介：尚倩倩（１９８４－），女，河南杞县人，博士研究生，主要从事水力学及河流动力学研究。Ｅｍａｉｌ：ｓｑｑ０６＠ｍａｉｌｓｔｓｉｎｇｈｕａｅｄｕｃｎ泥沙起动是泥沙运动力学研究中的基本问题之一，航道设计、河床稳定和河床演变等方面的研究都需要知道泥沙的起动条件。对于无黏性沙和黏性沙的起动条件目前已有大量的理论分析和试验研究，并有相对成熟和广泛应用的计算公式。但传统的泥沙起动流速实验并不考虑微生物等生命活动的影响，而只是关注泥沙本身的特性和水流之间的相互作用［１２］。近年来随着水体环境问题的日益复杂化［３６］，水体营养物质的富集更利于微生物在固体表面的附着和生长，水环境中广泛存在微生物在泥沙表面生长形成的生物膜，将泥沙颗粒相互粘连的同时通过包裹泥沙颗粒覆盖在床沙表面，这一现象改变了