流沙專業(yè)

名詞流沙

Quicksand

流沙是大自然所設(shè)計出的最巧妙機(jī)關(guān)，它可能藏在河濱海岸甚至鄰家后院，靜靜地等待人們靠近，讓人進(jìn)退兩難。在公元1692年時，牙買加的羅伊爾港口就曾發(fā)生過因地震導(dǎo)致土壤液化而形成流沙，最后造成三分之一的城市消失、兩千人喪生的慘劇?？此破届o的英國北部海、美麗而危險的阿拉斯加峽灣等地也曾發(fā)生過流沙陷人的故事。但是，大多數(shù)人往往都沒見過流沙，更沒有親眼目睹別人掉進(jìn)流沙或者親身經(jīng)歷過。人們對于流沙的印象主要基于各種影片，在電影塑造的場景中，流沙是一個能把人吸入無底洞的大怪物。一旦人們身陷其中，往往不能自拔，同伴只能眼睜睜地看著受困者頃刻間被沙子吞噬。

·流沙表面一旦受到干擾就會“液化”

荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的柏恩在一次前往伊朗的度假旅行之中，遇見過一位當(dāng)?shù)啬裂蛉?。他指著流沙告訴柏恩，村里曾有駱駝陷下去后就立即消失。柏恩對此將信將疑，回國后就立即對此展開研究。他仔細(xì)觀看和分析了數(shù)十部描述到流沙噬人場景的電影，發(fā)現(xiàn)這些電影對流沙的描述根本就是錯誤百出。后來，柏恩在實(shí)驗室里將細(xì)沙、黏土和鹽水混合在一起，重建一個微型室內(nèi)流沙模型來進(jìn)行研究。

經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗，柏恩領(lǐng)導(dǎo)的科研人員發(fā)現(xiàn)，要把沙子變得像太妃糖一樣黏需要好幾天時間，但要讓它失去黏性則很容易，只要在其表面施加適當(dāng)?shù)膲毫纯伞Ｒ坏┝魃潮砻媸艿竭\(yùn)動干擾，就會迅速“液化”，表層的沙子會變得很松軟，淺層的沙子也會很快往下跑。這種遷徙運(yùn)動使得在流沙上面運(yùn)動的物體下沉，然而，隨著下沉深度的增加，從上層經(jīng)遷徙運(yùn)動掉到下方底層的沙子和黏土逐漸聚合，便會創(chuàng)造出厚實(shí)的沉積層，使沙子的黏性快速增加，阻止了物體進(jìn)一步下陷。

·密度小于流沙的物體會浮在流沙之上

研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體陷入流沙后，下陷速度要視物體本身的密度而定。流沙的密度一般是2克/毫升，而人的密度是1克/毫升。在這樣的密度下，人類身體沉沒于流沙之中不會有滅頂之災(zāi)，往往會沉到腰部就停止了。研究者還發(fā)現(xiàn)，即便是一些密度比流沙大很多的物體，也能浮于流沙之上。在實(shí)驗中，研究人員將一個密度為2.7克/毫升的鋁盆置于流沙的頂部，盡管其密度大于流沙，但由于受流沙浮力和沙面張力的影響，鋁盆仍能平靜地呆在流沙的表面。當(dāng)科學(xué)家開始輕輕晃動這個鋁制容器時，情況發(fā)生了變化，容器稍稍下陷了一點(diǎn)，當(dāng)他們加大力度搖晃時，這個容器慢慢沉入沙底。

·將腳從流沙中拔出來需要抬起一輛汽車的力量。

研究認(rèn)為，陷入流沙的人一般都動不了，密度增加以后的沙子粘在掉進(jìn)流沙里的人體下半部，對人體形成很大的壓力，讓人很難使出力來。即使大力士也很難一下子把受困者從流沙中拖出來。經(jīng)研究人員計算，如果以每秒鐘一厘米的速度拖出受困者的一只腳就需要約10萬牛頓的力，大約和舉起一部中型汽車的力量相等。所以除非有吊車幫忙，否則很難一下子把掉進(jìn)流沙的人拉出來。研究還指出，照這種力量的計算，如果生拉硬扯，那么在流沙“放手”前，人的身體就已經(jīng)被強(qiáng)大的力量扯斷。此舉所造成的危險遠(yuǎn)高于讓他暫時停在流沙當(dāng)中。

取自撒哈拉大沙漠的流沙樣品是由沙子和鹽水混合構(gòu)成的半固體狀態(tài)，這些顆粒松散地堆積在一起。沙粒堆積起來，使其有了看似穩(wěn)定的表面，但即便是承受很小的壓力，流沙的整體框架便會立即塌陷。濃厚的“沙漿”堆積在底層，它能粘住所有的物體，使其動彈不得；而流沙中的超細(xì)顆粒更是危險——它使流沙具有使人致死的巨大夾緊力。

如果陷入流沙中，最明智的做法是不要在流沙中掙扎，而是耐心而輕微地來回倒腳，使“沙漿”松散開來，不要緊緊地粘住你。如果撒哈拉大沙漠確實(shí)有駱駝被流沙吞沒，波恩相信，肯定是駱駝拼命掙扎著要逃出來，結(jié)果是被流沙完全淹沒。

其實(shí)絕大多數(shù)流沙和一般沙的區(qū)別不大， 并沒有電影中描述的那么可怕，它原理上只是被滲入了水的沙子，由于沙粒間的摩擦力減小，形成了半液態(tài)、難以承重的沙水混合物。流沙通常發(fā)現(xiàn)于海岸附近，一般挺淺，很少有超過幾英尺深的。柏恩表示，流沙只有一種狀況會淹死人，那就是當(dāng)頭部先掉入沙中的時候，然而以這種方式掉入流沙的概率非常小。陷在流沙中的人僅感到胸部有些壓力，呼吸較困難，并不會有什么生命危險。只有流沙附近上漲的潮水才是受困者最可怕的敵人。

不過，影片中對流沙的描述至少有一點(diǎn)是對的，那就是如果陷入流沙后，大力掙扎或是猛蹬雙腿只會讓人下陷得更快。人們誤以為通過搖動能使身體周圍的沙子松動，從而有利于肢體從流沙中拔出?？茖W(xué)家指出，其實(shí)不然，這種運(yùn)動只能加速黏土的沉積，增強(qiáng)流沙的黏性，胡亂掙扎人只會越陷越深。

柏恩指出，逃脫流沙的方法還是有的，那就是受困者要輕柔地移動兩腳，讓水和沙盡量滲入擠出來的真空區(qū)域，這樣就能緩解受困者身體所受的壓力，同時讓沙子慢慢變得松散。受困者還要努力讓四肢盡量分開，因為只有身體接觸沙子的表面積越大，得到的浮力就會越大。只要受困者有足夠耐心、動作足夠輕緩，就能慢慢地脫困。

在流體力學(xué)中，流沙被歸為膨脹性流體，也就是說剪力越大，流沙抵抗剪切運(yùn)動的粘性也就越大。這是為什么要用吊車才能把人拉出來的原理，就是因為粘性增大，流沙阻礙人向上運(yùn)動的力也就增大了。也有質(zhì)疑者認(rèn)為，如果按照上述的定義，可以得出的推論是，當(dāng)人越動的厲害的時候，粘滯阻力也就越大，那么下降的作用就減緩了，至多是覺得身上承受的壓力變大，不至于越沉越快， 并對此提出質(zhì)疑。

在遭遇到慢流沙時可能逃脫的方法：只要動作迅速，方向判斷準(zhǔn)確，就可以逃脫。在深入流沙陷阱，需要迅速躺下，盡快減輕身體負(fù)重，手腳平放沙上以增加浮力，若周圍無人則應(yīng)以慢滾方式或全身伏地緩慢爬行到堅實(shí)位置。

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的地質(zhì)學(xué)家丹尼斯·杜穆謝爾(Denise Dumouchelle)介紹，只要條件適宜，流沙可以出現(xiàn)在任何地方。

上漲的地下水減小了沙粒之間的摩擦力，使得沙子開始“流動”，從而形成了流沙。

當(dāng)一片散沙帶的水分達(dá)到飽合時，普通沙子就會翻滾起來，從而形成流沙。如果被沙子捕獲的水分無法從中脫離，就會形成液化土，液化土無法再承受重量。有兩種方式可使沙子的翻滾程度增加，最終形成流沙。

流動的地下水——水流向上流動產(chǎn)生的力克服了重力，使得沙粒更易漂浮。

地面振動產(chǎn)生的力可以增加淺層地下水的壓力，從而使沙子和淤泥沉積發(fā)生液化。液化的表面不再具有支撐能力，因此地面上的建筑物或其他物體會發(fā)生下沉或倒塌。

據(jù)新南威爾士地質(zhì)調(diào)查局的拉里·巴倫(Larry Barron)博士介紹，振動會增加流動性，因此原來相當(dāng)堅固的物質(zhì)會變得柔軟，并具有可流動性。

振動和水形成的障礙減小了沙粒之間的摩擦力，使得沙子變得像液體一樣。為了弄明白流沙，您先要了解液化過程。據(jù)猶他州地質(zhì)調(diào)查局介紹，土壤液化時，就變得和流沙一樣失去了支撐力，并且表現(xiàn)得像粘性液體而不是固體。在地震過程中，液化會造成建筑物大幅度沉入地下。

1、慢流沙

2、快流沙

3、干流沙

4、濕流沙2100433B

流沙過濾器與傳統(tǒng)過濾最大的不同，在于濾材的操作狀態(tài)是固定還是不固定。傳統(tǒng)過濾中，固體濾材基本上是以互相堆積，密度緊密堆積作為滲透層。

但流沙過濾器不同，它的濾材是以顆粒狀濾材作為填充層，循環(huán)水從下方連續(xù)沖激填充層，讓顆粒狀濾材呈浮動狀態(tài)，從而起到生物過濾及硝化作用。基本上，流沙過濾器可以稱得上是一個[完完整整]的生物過濾器，因為它沒有物理過濾功能，所有的有機(jī)雜質(zhì)必須靠微生物固體表面形成的異養(yǎng)性生物膜來分解，因此它的濾材同時具有消除有機(jī)雜質(zhì)，及硝化作用雙重功能。

流沙過濾器的結(jié)構(gòu)非常簡單，由一個密封圓筒，內(nèi)置1/3的細(xì)沙所構(gòu)成，采用外掛或懸掛式。操作時，循環(huán)水從圓筒下端輸入，從上端輸出。水流強(qiáng)度只允許細(xì)沙在圓筒內(nèi)產(chǎn)生攪動。但不會隨水流進(jìn)入水族箱。流沙其實(shí)很簡單，一個圓筒內(nèi)（有點(diǎn)像一個大可樂瓶）頂部和底部各有一個濾棉（過濾用），中間就是沙子（大概是石英沙）；水從上面下來、然后從底部濾棉中出來，然后水流將沙子攪動、翻滾（這些沙子就是硝化菌的培養(yǎng)床了）最后水再從頂部濾棉出去回到魚缸；流沙只是一個沙子經(jīng)過水流沖擊翻滾的過程，它必須用一個泵來帶動。這也就是最關(guān)鍵的所在，因為如果你是潛水泵帶動，那么吸進(jìn)流沙中的贓物時間稍微一長就會發(fā)生堵塞現(xiàn)象。所以、最理想的帶動泵是首先經(jīng)過物理過濾的（即：外置或內(nèi)置過濾器先經(jīng)過一道過濾后）然后再進(jìn)入流沙；也就是說：流沙理想的運(yùn)轉(zhuǎn)，是需要用外置或內(nèi)置的出水與其進(jìn)水相連接；一般品質(zhì)的流沙如果你用潛水泵來帶動就很容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，所以、如果你需要用潛水泵來帶動的話，你就需要買比較高檔次的流沙了 。