泥沙測驗

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更新時間: 2013-08-29

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水文測驗項目之一。泛指流域和水體中泥沙隨水流運動的形式、數量及其演變過程的觀察和測量。通常指河流的懸移質輸沙率、推移質輸沙率、河床質測定以及泥沙顆粒級配的分析。在河流上修建水庫,要考慮泥沙淤積情況來確定水庫的使用壽命;河道的整治、堤防的修建、航道的治理,都需要研究河流泥沙運動規律;灌溉引水工程需要考慮入渠泥沙量大小和渠道不被沖淤的水力條件;水土保持工程需要研究流域產沙過程等。泥沙測驗在人類經濟活動的許多方面有重要意義。

泥沙測驗 -泥沙測驗

 

泥沙測驗 -正文
  水文測驗項目之一。泛指流域和水體中泥沙隨水流運動的形式、數量及其演變過程的觀察和測量。通常指河流的懸移質輸沙率、推移質輸沙率、河床質測定以及泥沙顆粒級配的分析。在河流上修建水庫,要考慮泥沙淤積情況來確定水庫的使用壽命;河道的整治、堤防的修建、航道的治理,都需要研究河流泥沙運動規律;灌溉引水工程需要考慮入渠泥沙量大小和渠道不被沖淤的水力條件;水土保持工程需要研究流域產沙過程等。泥沙測驗在人類經濟活動的許多方面有重要意義。
  懸移質輸沙率測驗  懸浮在水中隨水流移動的泥沙稱懸移質。測驗內容包括斷面輸沙率測驗和單位水樣含沙量(簡稱單沙)測驗。斷面輸沙率是指單位時間內通過河渠某一斷面的懸移質沙量,以噸/秒或公斤/秒計。單位水樣含沙量是指斷面上有代表性的垂線或測點的含沙量(見河流泥沙)。斷面輸沙率的測驗是為了準確推求斷面平均含沙量,測驗時根據泥沙在橫向分佈變化情況,布設若干條垂線。取樣方法有:在每條垂線的不同測點上,逐點取樣,稱積點法;各點按一定容積比例取樣,並予混合稱定比混合法;各點按其流速比例確定取樣容積,並予混合,稱流速比混合法;用瓶式或抽氣式採樣器在垂線上以均勻速度提放,採取整個垂線上的水樣,稱積深法等。可根據水情、水深和測驗設備條件合理選用。斷面輸沙率測驗須與流量測驗同時進行,需要進行顆粒分析的測次,同時加測水溫。由於斷面輸沙率測驗工作量大,費時較多,不可能把斷面輸沙率變化的每一個轉折點都實地測到,更不能在泥沙變化大時逐時實測。因此,運用實測斷面輸沙率與測定單位水樣含沙量兩者相結合的方法,即在測得的斷面輸沙率資料中,選取1條或2~3條垂線的平均含沙量同斷面平均含沙量建立穩定對應關係;這樣,只要在此選定的1條或2~3條垂線的位置上測取水樣,求得此單位水樣含沙量后,通過上述穩定的對應關係,即可求得斷面平均含沙量,並與相對應的時段平均流量相乘,即得該時段的平均輸沙率,然後乘上所經的歷時並累積相加,即得各種時段如日、月、年等的輸沙量。由於現有懸移質泥沙採樣器不能測到臨近河底的沙樣,因此實測懸移質輸沙率不能代表真實值,必須通過實測資料的試驗與分析計算,改正實測懸移質輸沙率,以便得到比較符合實際的數值。
  推移質輸沙率測驗  沿河床面滾動、移動和跳躍的沙礫稱推移質;單位時間內通過河渠某一斷面的推移質沙量稱推移質輸沙率,以公斤/秒計。推移質測驗的目的,一是提供實測推移質輸沙率資料,直接推求總輸沙率;二是研究推移質運動規律和輸沙率計算方法,為推求總輸沙率提供合理方法。直接進行推移質輸沙率測驗的方法有:①器測法,是將推移質採樣器直接放在床面上採集推移質樣品,這種方法應用較廣。②坑測法,是在河床上設置測坑,測定推移質,只在特殊需要時採用。推移質輸沙率的測次,隨著河床組成性質不同而異。床沙粒徑小於2毫米的沙質河床,由於沙質推移質輸沙率與水力因素存在密切關係,測次少些;床沙粒徑大於2毫米的礫石、卵石河床,因水力因素與推移質輸沙率的關係往往不密切,測次一般按水位或流量變化過程而定。推移質輸沙率測驗垂線數量要反映推移質輸沙率的橫向變化。在強烈推移帶,垂線加密。每條垂線上重複取樣2~3次,以消除推移質的脈動影響。用器測法施測推移質,由於儀器放到床面后,改變了床面的水流結構,因而測驗成果不能完全反映實際情況,必須進行修正。
  推移質輸沙率與流速的高次方成比例,因此它的沿程變化劇烈。相鄰河段,如果斷面流速不同,兩者的推移質輸沙率相差十分懸殊。因此,河流推移質輸沙率資料,只在某些重點測站上通過直接測驗加以收集。
  河床質測驗  指河床質(床沙)的取樣和顆粒分析。河床質資料可用來研究河流造床泥沙的橫向和沿程分佈,河床的沖淤變化和估算河床糙率等;根據河床質的組成,還可分析泥沙的來源。河床質取樣方法按河床組成的性質不同而異。在沙質河床,主要用採樣器(見泥沙測驗儀器)取樣。對於卵石河床,取樣方法分表層和表層以下兩種。①表層樣品的取樣方法有:網格取樣法,即將一網格置於卵石床面,採集恰好位於網格交叉點下的各個卵石作為樣品;面上取樣法,即在所選取的面積內,採取位於表層的全部卵石作為樣品;橫斷面取樣法,即在橫斷面若干垂線上取樣,或順著河流流向某一平面之下收集全部表層卵石作為樣品。②表層以下樣品的採集方法有:體積法,將一圓桶狀的採樣器壓入卵石河床,然後取出桶內全部樣品,如要採集不受擾動的樣品,則用冰凍取樣法,即將一根管子壓入河床,然後注入二氧化碳低溫氣體,使管子附近的孔隙水凍結,再用絞車將管子連同樣品從河床中提起,對於大卵石河床,由於需要採集大量樣品,須用挖土機或類似設備挖取。
  泥沙顆粒分析  指測定泥沙樣品的沙粒粒徑和各粒徑組的沙量占樣品總量的百分比。分析的方法有:①直接法,又分尺量法和篩分析法。尺量法適用於大卵石的粒徑測量,篩分析法適用於分析粒徑在0.1~100毫米範圍內的樣品。②間接法,是通過測定泥沙在水中的沉降速度,再根據沉降速度與泥沙粒徑的關係間接推求泥沙粒徑。這類方法又分為:泥沙樣品在盛清水的玻璃管中沉降的粒徑計法和目測累積沉降管法,其所適用的沙樣粒徑範圍為0.05~2.0毫米;泥沙樣品在混勻懸液中沉降的吸管法;用比重計測定懸浮液中土粒分佈的比重計法。此外,還有消光法和底漏管法等,這些方法適用的沙樣粒徑範圍一般為小於0.05毫米的粉砂和粘粒。
  參考書目
 水利電力部水利司主編:《水文測驗手冊》,第 1冊,第2冊,水利電力出版社,北京,1975,1976。

 

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