第四章泥沙測驗課件

第四章泥沙測驗第四章泥沙測驗1第四章泥沙測驗課件2河流中挾帶不同數(shù)量的泥沙，泥沙淤積河道。使河床逐年抬高，容易造成河流的泛濫和游蕩，給河道治理帶來很大的困難。黃河因含沙量大，下游泥沙的長期沉積形成了舉世聞名的“懸河”；這正是水中含沙量大所制，水庫的淤積縮短了工程壽命，降低了工程的防洪、灌溉、發(fā)電能力；泥沙還可以加劇水力機械和水工建筑物的磨損，增加維修和工程造價的費用等。泥沙也有其有利的一面，粗顆粒是良好的建筑材料；細顆粒泥沙進行灌溉，可以改良土壤，使鹽堿沙荒變?yōu)榱继?；抽水放淤可以加固大堤，從而增強抗洪能力等?/p>

對一個流域或一個地區(qū)，為了達到興利除害的目的，就要了解泥沙的特性、來源、數(shù)量及其時空變化，為流域的開發(fā)和國民經(jīng)濟建設(shè)，提供可靠的依據(jù)。為此，必須開展泥沙測驗工作，系統(tǒng)地搜集泥沙資料。河流中挾帶不同數(shù)量的泥沙，泥沙淤積河道。使河床逐年抬3第四章泥沙測驗課件4河流泥沙按其運動形式可分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)：懸移質(zhì)是指懸浮于水中，隨水流一起運動的泥沙；推移質(zhì)是指在河底床表面，以滑動、滾動或跳躍形式前進的泥沙；河床質(zhì)是組成河床活動層處于相對靜止的泥沙。

河流泥沙按在河床中的位置可分為沖瀉質(zhì)和床沙質(zhì)：沖瀉質(zhì)是懸移質(zhì)泥沙的一部分，它由更小的泥沙顆粒組成，能長期的懸浮于水中而不沉淀，它在水中的數(shù)量多少，與水流的挾沙能力無關(guān)，只與流域內(nèi)的來沙條件有關(guān)；床沙質(zhì)是河床質(zhì)的一部分，與水力條件有關(guān)；當流速大時，可以成為推移質(zhì)和懸移質(zhì)，當流速小時，沉積不動成為河床質(zhì)。

因為泥沙運動受到本身特性和水力條件的影響，各種泥沙之間沒有嚴格的界限。當流速小時，懸移質(zhì)中一部分粗顆?？赡艹练e下來成為推移質(zhì)或河床質(zhì)。反之，推移質(zhì)或河床質(zhì)中的一部分在水流的作用下懸浮起來起成為懸移質(zhì)。隨著水力條件的不同，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，這也是泥沙治理困難的關(guān)鍵所在。

河流泥沙測驗的內(nèi)容包括懸移質(zhì)、推移質(zhì)的數(shù)量和顆粒級配，以及河床質(zhì)的顆粒級配。河流泥沙按其運動形式可分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)：懸移質(zhì)是5第四章泥沙測驗課件6與流速脈動一樣，泥沙也存在著脈動現(xiàn)象，而且脈動的強度更大。在水流穩(wěn)定的情況下，斷面內(nèi)某一點的含沙量是隨時在變化的，它不僅受流速脈動的影響，而且還與泥沙特性等因素有關(guān)。圖中是黃河上水文站進行懸移質(zhì)泥沙采樣器比較試驗時的實測資料，可見用橫式（屬于瞬時式）采樣器測得的含沙量有明顯的脈動現(xiàn)象，變化過程呈鋸齒形。而真空抽氣式（屬積時式）采樣器，變動不太大，長時間的平均值卻穩(wěn)定在某一數(shù)值上，即時均值是一個定值。

據(jù)研究，河流泥沙脈動強度與流速脈動強度及泥沙特性等因素有關(guān)，且大于流速脈動強度。泥沙脈動是影響泥沙測驗資料精度的一個重要因素，在進行泥沙測驗及其儀器的設(shè)計和制造時，必須充分考慮。與流速脈動一樣，泥沙也存在著脈動現(xiàn)象，而且脈動的強度更大7第四章泥沙測驗課件8懸移質(zhì)含沙量在垂線上的分布，一般是從水面向河底呈遞增趨勢。含沙量的變化梯度還隨泥沙顆粒粗細的不同而不同。顆粒越粗，變化越大。顆粒越細其梯度變化越小，這是細顆泥沙屬沖瀉質(zhì)，不受水力條件影響，能較長時間漂浮在水中不下沉所致。由于垂線上的含沙量包含所有粒徑的泥沙，故含沙量在垂線上的分布呈上小下大的曲線形態(tài)。

懸移質(zhì)含沙量沿斷面的橫向分布，隨河道情勢、橫斷面形狀和泥沙特性而變。如河道順直的單式斷面，水深較大時，含沙量橫向分布比較均勻。在復式斷面上，或有分流漫灘、水深較淺、沖淤頻繁的斷面上，含沙量的橫向分布將隨流速及水深的橫向變化而變。一般情況下，含沙量的橫向變化較流速橫向分布變化小，如岸邊流速趨近于零，而含沙量卻不趨近于零。這是由于流速等水力條件主要影響懸移質(zhì)中的粗顆粒泥沙及床沙質(zhì)的變化，而對懸移質(zhì)中的細顆粒（沖瀉質(zhì)）泥沙影響不大。因此，河流的懸移質(zhì)泥沙顆粒越細，含沙量的橫向分布就越均勻，否則相反。懸移質(zhì)含沙量在垂線上的分布，一般是從水面向河底呈遞增趨勢9第四章泥沙測驗課件10懸移質(zhì)泥沙測驗的目的在于測得通過河流測驗斷面懸移質(zhì)輸沙率及變化過程。由于輸沙率隨時間變化，要直接測獲連續(xù)變化過程無疑是困難的。通常是利用輸沙率（或斷面平均含沙量）和其它水文要素建立相關(guān)關(guān)系，有其它水文要素變化過程的資料通過相關(guān)關(guān)系求得輸沙率變化過程。我國絕大部分測站的實測資料分析表明，一般斷面平均含沙量與斷面上有代表性的某垂線或測點含沙量（即單位含沙量，簡稱單沙）存在著較好的相關(guān)關(guān)系。測斷面輸沙率的工作量大，測單沙簡單?？捎檬y單沙以控制河流的含沙量隨時間的變化過程。以較精確的方法，在全年施測一定數(shù)量的斷面輸沙率，建立相應(yīng)的單沙斷沙關(guān)系，然后通過相關(guān)關(guān)系由單沙過程資料推求斷沙過程資料，進而計算懸移質(zhì)的各種統(tǒng)計特征值。因此，懸移質(zhì)測驗的主要內(nèi)容除了測定流量外，還必須測定水流含沙量。懸移質(zhì)泥沙測驗包括斷面輸沙率測驗和單沙測驗。懸移質(zhì)泥沙測驗的目的在于測得通過河流測驗斷面懸移質(zhì)輸沙率及變11第四章泥沙測驗課件12第四章泥沙測驗課件131．橫式采樣器

橫式采樣器屬于瞬時采樣器，器身為一園管制成，容積為500～3000ml，兩端有筒蓋，筒蓋關(guān)閉后，儀器密封。取樣時張開兩蓋，將采樣器下放至測點位置，水樣自然的從筒內(nèi)流過，操縱開關(guān)，開關(guān)形式有拉索、錘擊和電磁吸閉三種。1．橫式采樣器

橫式采樣器屬于瞬時采樣器，器身為一園管制14２.普通瓶式采樣器

普通瓶式采樣器的結(jié)構(gòu)，使用容積為500～2000毫升的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上裝有進水管和出水管，調(diào)整進水管和出水管出口的高差ΔH，和選用粗細不同進水管和出水管，可以調(diào)整進口流速。采樣器最好設(shè)置有開關(guān)裝置，否則不適于逐點法取樣。瓶式采樣器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，屬于積時式的范疇，可以減少含沙量的脈動影響。２.普通瓶式采樣器普通瓶式采樣器的結(jié)構(gòu)，使用容積為50015第四章泥沙測驗課件16該儀器適用于纜道上同時進行測流、取沙。在一次行車過程中，測量斷面內(nèi)每個預定測點的流速，同時用全斷面混合法一次完成懸移質(zhì)泥沙的斷面平均含沙量測驗。儀器的結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)，有開關(guān)控制，主要有頭倉、鉛魚體、調(diào)壓艙、取樣艙、排氣管、控制艙和尾翼等部分組成。調(diào)壓系統(tǒng)包括調(diào)壓孔、調(diào)壓倉、水樣倉和排氣管等。

該儀器適用于纜道上同時進行測流、取沙。在一次行車過程中，測17第四章泥沙測驗課件18第四章泥沙測驗課件19第四章泥沙測驗課件20第四章泥沙測驗課件21第四章泥沙測驗課件22第四章泥沙測驗課件23第四章泥沙測驗課件24直接測量法：在一個測點上，用一個儀器直接測得時段平均懸移質(zhì)輸沙率。要求水流不受擾動，儀器進口流速等于或接近天然流速。單位面積上的時段平均懸移質(zhì)輸沙率由下式表示：

直接測量法：在一個測點上，用一個儀器直接測得時段平均25斷面輸沙率為：

間接測量法：在一個測點上，分別用兩個儀器幾乎同時進行時段平均含沙量和時段平均流速的測量，兩者乘積得測點輸沙率。

斷面輸沙率為：間接測量法：在一個測點上，分別用兩個儀器幾乎同26第四章泥沙測驗課件27第四章泥沙測驗課件28第四章泥沙測驗課件29第四章泥沙測驗課件30第四章泥沙測驗課件31第四章泥沙測驗課件32第四章泥沙測驗課件33第四章泥沙測驗課件34第四章泥沙測驗課件35第四章泥沙測驗課件36第四章泥沙測驗課件37第四章泥沙測驗課件38第四章泥沙測驗課件39第四章泥沙測驗課件40第四章泥沙測驗課件41第四章泥沙測驗課件42第四章泥沙測驗課件43第四章泥沙測驗課件44第四章泥沙測驗課件45第四章泥沙測驗課件46第四章泥沙測驗課件47第四章泥沙測驗課件48一、推移質(zhì)泥沙測驗的目的、工作內(nèi)容

（一）推移質(zhì)泥沙測驗的目的

推移質(zhì)泥沙運動是河流輸送泥沙的另一種基本形式，泥沙的推移質(zhì)數(shù)量一般比懸移質(zhì)少，但在一些上游山區(qū)河流，其推移量往往很大。由于推移質(zhì)泥沙顆粒較粗，常常淤塞水庫、灌渠及河道，不易沖走，對水利工程的管理運用、防洪航運等影響很大。為了研究和掌握推移質(zhì)運動規(guī)律，為修建港口、保護河道、興建水利工程、大型水庫閘壩設(shè)計、管理等提供依據(jù)，為驗證水工物理模型與推移質(zhì)理論公式提供分析資料，因此，開展推移質(zhì)測驗具有重要意義。第三節(jié)推移質(zhì)和河床質(zhì)泥沙測驗

一、推移質(zhì)泥沙測驗的目的、工作內(nèi)容

（一）推移質(zhì)泥沙測驗49（二）推移質(zhì)輸沙率測驗工作內(nèi)容1．在各垂線上采取推移質(zhì)沙樣。

2．確定推移質(zhì)移運地帶的邊界。3．采取單位推移質(zhì)水樣。4．進行各項附屬項目的觀測，包括取樣垂線的平均流速，取樣處的底速、比降、水位及水深，當樣品兼作顆粒分析時，加測水溫。5．推移質(zhì)水樣的處理，當推移質(zhì)測驗與流量、懸移質(zhì)輸沙率測驗同時進行時，上述大多數(shù)附屬項目可以從流量成果中獲得。

（二）推移質(zhì)輸沙率測驗工作內(nèi)容50（三）推移質(zhì)測驗中存在的問題

目前，國內(nèi)外對推移質(zhì)測驗普遍存在著測驗儀器不完善、測驗方法不成熟的問題。同時由于推移質(zhì)運動形式極為復雜，它的泥沙脈動現(xiàn)象遠比懸移質(zhì)大得多，在不同的水力條件下，推移質(zhì)顆粒變化范圍很大，小至0.01毫米的細沙，大至數(shù)十公斤的卵石，運動形式隨著流速的大小不同也不斷地變化，當流速小時，停頓下來成為河床質(zhì)，流速較大時，又可以懸浮起來變?yōu)閼乙瀑|(zhì)，所有這一切都給推移質(zhì)測驗帶來很大困難。

（三）推移質(zhì)測驗中存在的問題

目前，國內(nèi)外對推移質(zhì)測驗51

二、推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

（一）推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

1.對推移質(zhì)采樣器的性能要求

（1）儀器進口流速應(yīng)與測點位置河底流速接近（2）采樣器口門要伏貼河床，對附近床面不產(chǎn)生淘刷或淤積。

（3）取樣效率高，效率系數(shù)穩(wěn)定，進入器內(nèi)泥沙堆沙部位合理。

（4）外形合理、有足夠的取樣容積，并有一定的自重以保持取樣位置不因水流沖擊改變。

（5）結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作方便靈活。二、推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

（一）推移質(zhì)泥沙測522．采樣器種類

推移質(zhì)采樣器按用途分為卵石采樣器和沙質(zhì)采樣器兩類：（1）卵石推移質(zhì)采樣器

1）64型卵石推移質(zhì)采樣器。儀器底網(wǎng)用鋼絲編織而成，尾翼為雙直向尾翼，可控制儀器正對水流方向，加重鉛塊附在儀器兩側(cè)，形成封閉式。2）80型卵石推移質(zhì)采樣器，該儀器是在64型采樣器的基礎(chǔ)上作了某些改進，如儀器口門改成向外傾斜，骨架迎水面為唇刀形，加重鉛塊成流線形，網(wǎng)底改用許多小鋼板連接而成并適當加重底網(wǎng)重量，減少底網(wǎng)表面的粗糙度等。

3）大卵石推移質(zhì)采樣器，適用于粒徑較大的卵石推移質(zhì)測驗。根據(jù)采樣器口門形狀不同，又可分成矩形、傾口形、梯形等三種?，F(xiàn)常用的是矩形采樣器。儀器口門寬60cm，高50cm，長120cm，器身上部兩側(cè)和尾部由3～5cm孔徑的金屬鏈編成柔度較大的軟底，能較好地與河底相吻合，同時器頂無蓋，減少了采樣器對水流的阻力，加載鉛塊固定在器頂兩側(cè)。取樣效率系數(shù)為30%。

2．采樣器種類

推移質(zhì)采樣器按用途分為卵石采樣器和沙質(zhì)采53（2）沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（壓差式采樣器）

壓差式采樣器的設(shè)計原理：在采樣器的出口處制造一個壓力差，來抵消儀器進口處因阻力引起的能量損失。具體作法是將采樣器的器身制造成向下游方向擴散的形式，使儀器尾門所承受的壓力比進口處低，形成壓力差．1）黃河59型推移質(zhì)采樣器。采樣器的器身是一個向后方擴散的方匣，水流進入器內(nèi)后，流速減小，有利于泥沙的沉積。該儀器存在問題是口門不易吻貼河床，致使附近河床產(chǎn)生局部沖刷。

2）長江大型沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（Y78-1型）。

該儀器的特點是有合理的外型、阻水較小，器內(nèi)集沙穩(wěn)定，儀器前半身裝有加重鉛塊，尾部裝有浮筒，在口門底部裝有托板可防止因儀器頭部加重而下陷，托板前沿作成向前傾斜的刀口形（簡稱唇刀），使口門較好吻貼河床，儀器出口面積比進口面積大30%，由此所形成的壓力差可調(diào)節(jié)儀器近口流速接近于天然流速。該儀器目前被國內(nèi)外一致認為是一種較理想性能良好的沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器。（2）沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（壓差式采樣器）

壓差式采樣器的54（二）推移質(zhì)泥沙測驗的其它方法

除了用采樣器施測推移質(zhì)外，還有其它一些方法，簡述如下：

1．坑測法

在天然河道河床上設(shè)置測坑以測定推移質(zhì)。這是目前直接測定推移質(zhì)輸沙率最準確的方法，主要用來率定推移質(zhì)采樣器的效率系數(shù)?？訙y法有以下幾種型式：

（1）在卵石河床斷面上設(shè)置若干測坑，坑沿與河床高度齊平。洪水后，測量坑內(nèi)推移質(zhì)淤積體積，計算推移質(zhì)量。

（2）在沙質(zhì)河床斷面上埋設(shè)測坑，用抽泥泵連續(xù)吸取落入坑內(nèi)的推移質(zhì)。此法可施測到推移質(zhì)輸沙率的變化過程。

（3）沿整個河槽橫斷面設(shè)置集沙槽，槽內(nèi)分成若干小格，利用皮帶輸送裝置，把槽內(nèi)的推移質(zhì)泥沙輸送到岸上進行處理。

坑測法效率高，準確可靠，但投資大，維修困難，適用于洪峰歷時短，推移量不大的小河。

（二）推移質(zhì)泥沙測驗的其它方法

除了用采樣器施測推移質(zhì)552．沙波觀測法

沙質(zhì)河床的推移質(zhì)，常以輪廓分明的沙波形式運動，可用超聲波測深儀連續(xù)觀測斷面各垂線位置高度的變化，可以測定沙波的平均移動速度和平均高度，推算單位寬度移質(zhì)輸沙率。

2．沙波觀測法

沙質(zhì)河床的推移質(zhì)，常以輪廓分明的56（三）推移質(zhì)輸沙率測驗方法

用采樣器施測推移質(zhì)，因儀器不夠完善，測驗工作還確乏可靠的基礎(chǔ)，而且，測沙垂線的布設(shè)、取樣歷時，測次等尚無成熟經(jīng)驗?，F(xiàn)只能根據(jù)少數(shù)站開展推移質(zhì)測驗的情況，提出一些基本要求。

1.測次與取樣垂線

推移質(zhì)輸沙率的測次主要布設(shè)在汛期，應(yīng)能控制洪峰過程的轉(zhuǎn)折變化，并盡可能與懸移質(zhì)、流量、河床質(zhì)測驗同時進行，以便于資料的整理、比較和分析。

取樣垂線應(yīng)布設(shè)在有推移質(zhì)的范圍內(nèi)，以能控制推移質(zhì)輸沙率橫向變化，準確計算斷面推移質(zhì)輸沙率為原則。推移質(zhì)取樣垂線最好與懸移質(zhì)輸沙率取樣垂線相重合。（三）推移質(zhì)輸沙率測驗方法

用采樣器施測推移質(zhì)，因儀57

2.取樣歷時與重復取樣次數(shù)

為消除推移質(zhì)脈動影響，需要有足夠的取樣歷時并應(yīng)重復取樣。對沙質(zhì)推移質(zhì)，每條垂線需重復取樣三次以上，每次取樣歷時少于3～5分鐘，推移量甚很大時，也不應(yīng)少于30秒。對卵石推移質(zhì)強烈推移帶，每條垂線重復取樣2～5次，累積取樣歷時不少于10分鐘，其余垂線可只取樣一次，歷時3～5分鐘。每次取樣數(shù)量以不裝滿采樣器最大容積的三分之二為宜。

3．推移質(zhì)運動邊界的確定

一般用試深法確定推移質(zhì)運動的邊界。作法將采樣器置于靠近垂線的位置，若10分鐘以上仍未取到泥沙時，則認為該垂線無推移質(zhì)泥沙，然后繼續(xù)向河心移動試探，直至查明推移持泥沙移動地帶的邊界。對卵石推移質(zhì)，還可用空心鋼管插入河中，俯耳聽聲，判明卵石推移質(zhì)移邊界，該法適用于水深較淺，流速較小的河流。2.取樣歷時與重復取樣次數(shù)

為消除推移質(zhì)脈動影響，需58

4．采取單位推移輸沙率

為建立單位推移質(zhì)輸沙率與斷面推移質(zhì)輸沙率的相關(guān)關(guān)系，以便用較簡單的方法來控制斷面推移質(zhì)輸沙率的變化過程，可在斷面靠近中泓處選取1～2條垂線，作為單位推移質(zhì)取樣垂線，該垂線最好與斷面推移質(zhì)取樣垂線相重合，這樣，在進行推移質(zhì)測驗時，可不再另取單位推移質(zhì)沙樣。

4．采取單位推移輸沙率

為建立單位推移質(zhì)輸沙率與斷面59

三、

實測推移質(zhì)輸沙率的計算

用采樣器測定推移質(zhì)，輸沙率的計算方法分為圖解法與分析法兩種。這兩種方法均須首先計算各取樣垂線的單位寬度推移質(zhì)輸沙率，也叫做推移質(zhì)基本輸沙率。三、

實測推移質(zhì)輸沙率的計算

用采樣器測定推移質(zhì)，602．斷面輸沙率的計算

（1）圖解法

該法便于了解推移質(zhì)基本輸沙率沿斷面的分布情況，對于新開展推移質(zhì)測驗的測站，宜采用此法。作法是以各垂線基本輸沙率qh

2．斷面輸沙率的計算

（1）圖解法

該法便于了解推移61為縱坐標，以垂線起點距為橫坐標，繪制推移質(zhì)基本輸沙率沿斷面的分布曲線。

圖中左、右分界點為輸沙率零之處，如果未能測到邊界點位置，可在線兩端按趨勢延長繪出。在圖中應(yīng)并繪出底速分布曲線。

用求積儀或數(shù)方格法，量出基本輸沙分布曲與水面線所包圍的面積，按縱橫比例尺換算，即得修正前斷推移質(zhì)輸沙率。

實際斷面推移質(zhì)輸沙率按下式計算：

Qb=k·Q'b

式中：

Qb——斷面推移質(zhì)輸沙率（kg/s或t/s）；

Q'b——修正前斷面推移質(zhì)輸沙率（kg/s或t/s）；

K

——修正系數(shù)，采樣器采樣效率的倒數(shù)，通過率定樣器效率系數(shù)求得。

如果修正系數(shù)K未知時，可先不加修正，但在資料中應(yīng)加以說明。為縱坐標，以垂線起點距為橫坐標，繪制推移質(zhì)基本輸沙率沿斷62第四章泥沙測驗課件63第四節(jié)泥沙顆粒分析

一、泥沙顆粒分析的意義及內(nèi)容

泥沙顆粒級配是影響泥沙運動形式的重要因素，在水利工程的設(shè)計管理，水庫淤積部位的預測，異重流產(chǎn)生條件與排沙能力，河道整治與防洪、灌溉渠道沖淤平衡與船閘航運設(shè)計和水力機械的抗磨研究工作中，都離不開泥沙級配資料。泥沙顆粒分析，是確定泥沙樣品中各粒徑組泥沙量占樣品總量的百分數(shù)，并以此繪制級配曲線的操作過程。泥沙顆粒分析工作的內(nèi)容包括：懸移質(zhì)、推移質(zhì)及床沙質(zhì)的顆粒組成；在懸移質(zhì)中要分析測點、垂線（混合取樣）、單樣含沙量及輸沙率等水樣顆粒級配組成和繪顆粒級配曲線；計算并繪制面平均顆粒級配曲線；計算斷面平均粒徑和平均沉速等。某站實測資料顆粒級配曲線，縱坐標為對數(shù)坐標，代表泥沙粒徑，橫坐標為機率格坐標，代表小于某粒徑沙重的百分數(shù)。第四節(jié)泥沙顆粒分析一、泥沙顆粒分析的意義及內(nèi)容64二、

泥沙顆粒分析方法

泥沙顆粒分析方法，分為直接觀測法和水分析法兩類：直接觀測法中主要有卵石粒徑測定法，篩分析法；水分析法中主要有粒徑計法，移液法和消光法等。

（一）直接觀測法

1．卵石粒徑測定法

當顆分沙樣是大的卵石或礫石時，可用卡尺直接測量卵石的長（a）、寬（b）、高（c）三軸的尺寸，用幾何平均或算術(shù)平均法求其平均粒徑D：

或二、

泥沙顆粒分析方法

泥沙顆粒分析方法，分為直接觀65也可用等容粒徑法求卵石平均粒徑，等容粒徑法是將與卵石體積相等的球體直徑作為卵石粒徑。設(shè)卵石體積為，等容球體直徑為：

整理得：

也可用等容粒徑法求卵石平均粒徑，等容粒徑法是將與卵石體積相66

2．篩分析法

篩分析法適用于粒徑大于0.1毫米的泥沙，其主要設(shè)備有

粗篩一套：為園孔，各篩孔徑分別為200、100、60、40、20、5、2毫米。

細篩一套：為方孔，各篩孔徑分別為5.0、2.0、1.0、0.5、0.25、0.1毫米。

洗篩一只，孔徑為0.1毫米。其它還有烘箱、天平、振篩機等。分析、計算的主要方法和步驟如下：

（1）沙樣準備

篩分析所用沙樣的準備工作主要解決兩個問題，一是所用沙樣的重量不能過大，以

免破壞篩的標準規(guī)格，當沙樣過大時，應(yīng)進行均勻分樣，取其一部分進行篩分。二是估計所用細沙（小于0.1mm）的含量，然后確定是否使用水洗法作配合分析。當粒徑小于0.1毫米的沙重百分數(shù)大于10%時，此細沙應(yīng)過洗篩，然后用水分析法分析；否則全部沙樣用篩分析法。作篩分的泥沙必須將沙樣烘干后稱重。用水分析的沙樣先用置換法求其沙重。2．篩分析法

篩分析法適用于粒徑大于0.1毫米的泥沙67（2）過篩

取篩一套，按孔徑大小次序重疊放置（大孔徑在上小孔徑在下），將干沙倒入頂層，加蓋過篩（在震動機上震動15分鐘）。（3）分層累計稱重

將每個篩上的泥沙，從上到下依次倒入已編號的盛沙皿中，倒一個在天平上稱重一次，從而得到小于某粒徑泥沙的重量。（4）測記最大粒徑

在最上層的沙中，取其最大一顆沙粒，量其粒徑。（2）過篩

取篩一套，按孔徑大小次序重疊放置（大孔徑68（5）級配計算

當沙樣全部用篩分析法時，計算方法是：

當沙樣采用篩分析法和水分析法聯(lián)合分析時，計算方法是：

篩分析部分

水分析部分

（5）級配計算

當沙樣全部用篩分析法時，計算方法是：

69四、泥沙顆分資料的整理

泥沙顆分資料整理的主內(nèi)容是：推求懸移質(zhì)、推移質(zhì)和河床質(zhì)的斷面平均顆粒級配,斷面平均粒徑和斷面平均沉速，其整理計算方法如下：

（一）懸移質(zhì)垂線平均顆粒級配的計算

1．以垂線取樣分析的級配代表垂線平均級配

凡用積深法、垂線定比混合法和十字線法的各垂線取樣進行顆分的成果，以及推移質(zhì)、河床質(zhì)各取樣垂線的顆分成果都可以作為該垂線的平均顆粒級配。

2．以垂線取樣分析的級配計算垂線平均級配

凡用積點法取樣分析的垂線，垂線平均顆粒級配采用計算法求得。計算方法與計算垂線平均含沙量一樣，須用加權(quán)計算法才能合理地求得垂線平均顆粒級配?，F(xiàn)以三點法為例，介紹其計算方法：

四、泥沙顆分資料的整理

泥沙顆分資料整理的主內(nèi)容是：70

暢流期三點法分析成果推算垂線平均級配曲線示意圖。平均級配曲線的“小于粒徑Di沙重百分數(shù)Pm1”,必須用測點輸沙率加權(quán)計算，計算公式為：

暢流期三點法分析成果推算垂線平均級配曲線示意圖。平均級配曲71同理，粒徑D2的的垂線平均沙重百分數(shù)Pm2的計算公式為：小于其它粒徑D3、D4、D5、……Dn垂線平均沙重百分數(shù)Pm3、Pm4、Pm5、……Pmn計算公式類推。

有了Pm3、Pm4、Pm5、……Pmn數(shù)值后即可繪制垂線平均顆粒級配曲線。

同理，粒徑D2的的垂線平均沙重百分數(shù)Pm2的計算公式為：72（三）斷面平均粒徑的計算可按以下方法計算斷面平均粒徑,幾何平均法計算每一組的平均粒徑。（三）斷面平均粒徑的計算73第四章泥沙測驗課件74（四）懸移質(zhì)斷面平均沉降速度的計算

斷面平均沉降速度的計算與上述斷面平均粒徑的計算方法相同。作法是：（四）懸移質(zhì)斷面平均沉降速度的計算

斷面平均沉降速度75第四章泥沙測驗第四章泥沙測驗76第四章泥沙測驗課件77河流中挾帶不同數(shù)量的泥沙，泥沙淤積河道。使河床逐年抬高，容易造成河流的泛濫和游蕩，給河道治理帶來很大的困難。黃河因含沙量大，下游泥沙的長期沉積形成了舉世聞名的“懸河”；這正是水中含沙量大所制，水庫的淤積縮短了工程壽命，降低了工程的防洪、灌溉、發(fā)電能力；泥沙還可以加劇水力機械和水工建筑物的磨損，增加維修和工程造價的費用等。泥沙也有其有利的一面，粗顆粒是良好的建筑材料；細顆粒泥沙進行灌溉，可以改良土壤，使鹽堿沙荒變?yōu)榱继铮怀樗庞倏梢约庸檀蟮?，從而增強抗洪能力等?/p>

對一個流域或一個地區(qū)，為了達到興利除害的目的，就要了解泥沙的特性、來源、數(shù)量及其時空變化，為流域的開發(fā)和國民經(jīng)濟建設(shè)，提供可靠的依據(jù)。為此，必須開展泥沙測驗工作，系統(tǒng)地搜集泥沙資料。河流中挾帶不同數(shù)量的泥沙，泥沙淤積河道。使河床逐年抬78第四章泥沙測驗課件79河流泥沙按其運動形式可分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)：懸移質(zhì)是指懸浮于水中，隨水流一起運動的泥沙；推移質(zhì)是指在河底床表面，以滑動、滾動或跳躍形式前進的泥沙；河床質(zhì)是組成河床活動層處于相對靜止的泥沙。

河流泥沙按在河床中的位置可分為沖瀉質(zhì)和床沙質(zhì)：沖瀉質(zhì)是懸移質(zhì)泥沙的一部分，它由更小的泥沙顆粒組成，能長期的懸浮于水中而不沉淀，它在水中的數(shù)量多少，與水流的挾沙能力無關(guān)，只與流域內(nèi)的來沙條件有關(guān)；床沙質(zhì)是河床質(zhì)的一部分，與水力條件有關(guān)；當流速大時，可以成為推移質(zhì)和懸移質(zhì)，當流速小時，沉積不動成為河床質(zhì)。

因為泥沙運動受到本身特性和水力條件的影響，各種泥沙之間沒有嚴格的界限。當流速小時，懸移質(zhì)中一部分粗顆?？赡艹练e下來成為推移質(zhì)或河床質(zhì)。反之，推移質(zhì)或河床質(zhì)中的一部分在水流的作用下懸浮起來起成為懸移質(zhì)。隨著水力條件的不同，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，這也是泥沙治理困難的關(guān)鍵所在。

河流泥沙測驗的內(nèi)容包括懸移質(zhì)、推移質(zhì)的數(shù)量和顆粒級配，以及河床質(zhì)的顆粒級配。河流泥沙按其運動形式可分為懸移質(zhì)、推移質(zhì)、河床質(zhì)：懸移質(zhì)是80第四章泥沙測驗課件81與流速脈動一樣，泥沙也存在著脈動現(xiàn)象，而且脈動的強度更大。在水流穩(wěn)定的情況下，斷面內(nèi)某一點的含沙量是隨時在變化的，它不僅受流速脈動的影響，而且還與泥沙特性等因素有關(guān)。圖中是黃河上水文站進行懸移質(zhì)泥沙采樣器比較試驗時的實測資料，可見用橫式（屬于瞬時式）采樣器測得的含沙量有明顯的脈動現(xiàn)象，變化過程呈鋸齒形。而真空抽氣式（屬積時式）采樣器，變動不太大，長時間的平均值卻穩(wěn)定在某一數(shù)值上，即時均值是一個定值。

據(jù)研究，河流泥沙脈動強度與流速脈動強度及泥沙特性等因素有關(guān)，且大于流速脈動強度。泥沙脈動是影響泥沙測驗資料精度的一個重要因素，在進行泥沙測驗及其儀器的設(shè)計和制造時，必須充分考慮。與流速脈動一樣，泥沙也存在著脈動現(xiàn)象，而且脈動的強度更大82第四章泥沙測驗課件83懸移質(zhì)含沙量在垂線上的分布，一般是從水面向河底呈遞增趨勢。含沙量的變化梯度還隨泥沙顆粒粗細的不同而不同。顆粒越粗，變化越大。顆粒越細其梯度變化越小，這是細顆泥沙屬沖瀉質(zhì)，不受水力條件影響，能較長時間漂浮在水中不下沉所致。由于垂線上的含沙量包含所有粒徑的泥沙，故含沙量在垂線上的分布呈上小下大的曲線形態(tài)。

懸移質(zhì)含沙量沿斷面的橫向分布，隨河道情勢、橫斷面形狀和泥沙特性而變。如河道順直的單式斷面，水深較大時，含沙量橫向分布比較均勻。在復式斷面上，或有分流漫灘、水深較淺、沖淤頻繁的斷面上，含沙量的橫向分布將隨流速及水深的橫向變化而變。一般情況下，含沙量的橫向變化較流速橫向分布變化小，如岸邊流速趨近于零，而含沙量卻不趨近于零。這是由于流速等水力條件主要影響懸移質(zhì)中的粗顆粒泥沙及床沙質(zhì)的變化，而對懸移質(zhì)中的細顆粒（沖瀉質(zhì)）泥沙影響不大。因此，河流的懸移質(zhì)泥沙顆粒越細，含沙量的橫向分布就越均勻，否則相反。懸移質(zhì)含沙量在垂線上的分布，一般是從水面向河底呈遞增趨勢84第四章泥沙測驗課件85懸移質(zhì)泥沙測驗的目的在于測得通過河流測驗斷面懸移質(zhì)輸沙率及變化過程。由于輸沙率隨時間變化，要直接測獲連續(xù)變化過程無疑是困難的。通常是利用輸沙率（或斷面平均含沙量）和其它水文要素建立相關(guān)關(guān)系，有其它水文要素變化過程的資料通過相關(guān)關(guān)系求得輸沙率變化過程。我國絕大部分測站的實測資料分析表明，一般斷面平均含沙量與斷面上有代表性的某垂線或測點含沙量（即單位含沙量，簡稱單沙）存在著較好的相關(guān)關(guān)系。測斷面輸沙率的工作量大，測單沙簡單?？捎檬y單沙以控制河流的含沙量隨時間的變化過程。以較精確的方法，在全年施測一定數(shù)量的斷面輸沙率，建立相應(yīng)的單沙斷沙關(guān)系，然后通過相關(guān)關(guān)系由單沙過程資料推求斷沙過程資料，進而計算懸移質(zhì)的各種統(tǒng)計特征值。因此，懸移質(zhì)測驗的主要內(nèi)容除了測定流量外，還必須測定水流含沙量。懸移質(zhì)泥沙測驗包括斷面輸沙率測驗和單沙測驗。懸移質(zhì)泥沙測驗的目的在于測得通過河流測驗斷面懸移質(zhì)輸沙率及變86第四章泥沙測驗課件87第四章泥沙測驗課件881．橫式采樣器

橫式采樣器屬于瞬時采樣器，器身為一園管制成，容積為500～3000ml，兩端有筒蓋，筒蓋關(guān)閉后，儀器密封。取樣時張開兩蓋，將采樣器下放至測點位置，水樣自然的從筒內(nèi)流過，操縱開關(guān)，開關(guān)形式有拉索、錘擊和電磁吸閉三種。1．橫式采樣器

橫式采樣器屬于瞬時采樣器，器身為一園管制89２.普通瓶式采樣器

普通瓶式采樣器的結(jié)構(gòu)，使用容積為500～2000毫升的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上裝有進水管和出水管，調(diào)整進水管和出水管出口的高差ΔH，和選用粗細不同進水管和出水管，可以調(diào)整進口流速。采樣器最好設(shè)置有開關(guān)裝置，否則不適于逐點法取樣。瓶式采樣器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，屬于積時式的范疇，可以減少含沙量的脈動影響。２.普通瓶式采樣器普通瓶式采樣器的結(jié)構(gòu)，使用容積為50090第四章泥沙測驗課件91該儀器適用于纜道上同時進行測流、取沙。在一次行車過程中，測量斷面內(nèi)每個預定測點的流速，同時用全斷面混合法一次完成懸移質(zhì)泥沙的斷面平均含沙量測驗。儀器的結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)，有開關(guān)控制，主要有頭倉、鉛魚體、調(diào)壓艙、取樣艙、排氣管、控制艙和尾翼等部分組成。調(diào)壓系統(tǒng)包括調(diào)壓孔、調(diào)壓倉、水樣倉和排氣管等。

該儀器適用于纜道上同時進行測流、取沙。在一次行車過程中，測92第四章泥沙測驗課件93第四章泥沙測驗課件94第四章泥沙測驗課件95第四章泥沙測驗課件96第四章泥沙測驗課件97第四章泥沙測驗課件98第四章泥沙測驗課件99直接測量法：在一個測點上，用一個儀器直接測得時段平均懸移質(zhì)輸沙率。要求水流不受擾動，儀器進口流速等于或接近天然流速。單位面積上的時段平均懸移質(zhì)輸沙率由下式表示：

直接測量法：在一個測點上，用一個儀器直接測得時段平均100斷面輸沙率為：

間接測量法：在一個測點上，分別用兩個儀器幾乎同時進行時段平均含沙量和時段平均流速的測量，兩者乘積得測點輸沙率。

斷面輸沙率為：間接測量法：在一個測點上，分別用兩個儀器幾乎同101第四章泥沙測驗課件102第四章泥沙測驗課件103第四章泥沙測驗課件104第四章泥沙測驗課件105第四章泥沙測驗課件106第四章泥沙測驗課件107第四章泥沙測驗課件108第四章泥沙測驗課件109第四章泥沙測驗課件110第四章泥沙測驗課件111第四章泥沙測驗課件112第四章泥沙測驗課件113第四章泥沙測驗課件114第四章泥沙測驗課件115第四章泥沙測驗課件116第四章泥沙測驗課件117第四章泥沙測驗課件118第四章泥沙測驗課件119第四章泥沙測驗課件120第四章泥沙測驗課件121第四章泥沙測驗課件122第四章泥沙測驗課件123一、推移質(zhì)泥沙測驗的目的、工作內(nèi)容

（一）推移質(zhì)泥沙測驗的目的

推移質(zhì)泥沙運動是河流輸送泥沙的另一種基本形式，泥沙的推移質(zhì)數(shù)量一般比懸移質(zhì)少，但在一些上游山區(qū)河流，其推移量往往很大。由于推移質(zhì)泥沙顆粒較粗，常常淤塞水庫、灌渠及河道，不易沖走，對水利工程的管理運用、防洪航運等影響很大。為了研究和掌握推移質(zhì)運動規(guī)律，為修建港口、保護河道、興建水利工程、大型水庫閘壩設(shè)計、管理等提供依據(jù)，為驗證水工物理模型與推移質(zhì)理論公式提供分析資料，因此，開展推移質(zhì)測驗具有重要意義。第三節(jié)推移質(zhì)和河床質(zhì)泥沙測驗

一、推移質(zhì)泥沙測驗的目的、工作內(nèi)容

（一）推移質(zhì)泥沙測驗124（二）推移質(zhì)輸沙率測驗工作內(nèi)容1．在各垂線上采取推移質(zhì)沙樣。

2．確定推移質(zhì)移運地帶的邊界。3．采取單位推移質(zhì)水樣。4．進行各項附屬項目的觀測，包括取樣垂線的平均流速，取樣處的底速、比降、水位及水深，當樣品兼作顆粒分析時，加測水溫。5．推移質(zhì)水樣的處理，當推移質(zhì)測驗與流量、懸移質(zhì)輸沙率測驗同時進行時，上述大多數(shù)附屬項目可以從流量成果中獲得。

（二）推移質(zhì)輸沙率測驗工作內(nèi)容125（三）推移質(zhì)測驗中存在的問題

目前，國內(nèi)外對推移質(zhì)測驗普遍存在著測驗儀器不完善、測驗方法不成熟的問題。同時由于推移質(zhì)運動形式極為復雜，它的泥沙脈動現(xiàn)象遠比懸移質(zhì)大得多，在不同的水力條件下，推移質(zhì)顆粒變化范圍很大，小至0.01毫米的細沙，大至數(shù)十公斤的卵石，運動形式隨著流速的大小不同也不斷地變化，當流速小時，停頓下來成為河床質(zhì)，流速較大時，又可以懸浮起來變?yōu)閼乙瀑|(zhì)，所有這一切都給推移質(zhì)測驗帶來很大困難。

（三）推移質(zhì)測驗中存在的問題

目前，國內(nèi)外對推移質(zhì)測驗126

二、推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

（一）推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

1.對推移質(zhì)采樣器的性能要求

（1）儀器進口流速應(yīng)與測點位置河底流速接近（2）采樣器口門要伏貼河床，對附近床面不產(chǎn)生淘刷或淤積。

（3）取樣效率高，效率系數(shù)穩(wěn)定，進入器內(nèi)泥沙堆沙部位合理。

（4）外形合理、有足夠的取樣容積，并有一定的自重以保持取樣位置不因水流沖擊改變。

（5）結(jié)構(gòu)簡單、牢固、操作方便靈活。二、推移質(zhì)泥沙測驗儀器及測驗方法

（一）推移質(zhì)泥沙測1272．采樣器種類

推移質(zhì)采樣器按用途分為卵石采樣器和沙質(zhì)采樣器兩類：（1）卵石推移質(zhì)采樣器

1）64型卵石推移質(zhì)采樣器。儀器底網(wǎng)用鋼絲編織而成，尾翼為雙直向尾翼，可控制儀器正對水流方向，加重鉛塊附在儀器兩側(cè)，形成封閉式。2）80型卵石推移質(zhì)采樣器，該儀器是在64型采樣器的基礎(chǔ)上作了某些改進，如儀器口門改成向外傾斜，骨架迎水面為唇刀形，加重鉛塊成流線形，網(wǎng)底改用許多小鋼板連接而成并適當加重底網(wǎng)重量，減少底網(wǎng)表面的粗糙度等。

3）大卵石推移質(zhì)采樣器，適用于粒徑較大的卵石推移質(zhì)測驗。根據(jù)采樣器口門形狀不同，又可分成矩形、傾口形、梯形等三種。現(xiàn)常用的是矩形采樣器。儀器口門寬60cm，高50cm，長120cm，器身上部兩側(cè)和尾部由3～5cm孔徑的金屬鏈編成柔度較大的軟底，能較好地與河底相吻合，同時器頂無蓋，減少了采樣器對水流的阻力，加載鉛塊固定在器頂兩側(cè)。取樣效率系數(shù)為30%。

2．采樣器種類

推移質(zhì)采樣器按用途分為卵石采樣器和沙質(zhì)采128（2）沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（壓差式采樣器）

壓差式采樣器的設(shè)計原理：在采樣器的出口處制造一個壓力差，來抵消儀器進口處因阻力引起的能量損失。具體作法是將采樣器的器身制造成向下游方向擴散的形式，使儀器尾門所承受的壓力比進口處低，形成壓力差．1）黃河59型推移質(zhì)采樣器。采樣器的器身是一個向后方擴散的方匣，水流進入器內(nèi)后，流速減小，有利于泥沙的沉積。該儀器存在問題是口門不易吻貼河床，致使附近河床產(chǎn)生局部沖刷。

2）長江大型沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（Y78-1型）。

該儀器的特點是有合理的外型、阻水較小，器內(nèi)集沙穩(wěn)定，儀器前半身裝有加重鉛塊，尾部裝有浮筒，在口門底部裝有托板可防止因儀器頭部加重而下陷，托板前沿作成向前傾斜的刀口形（簡稱唇刀），使口門較好吻貼河床，儀器出口面積比進口面積大30%，由此所形成的壓力差可調(diào)節(jié)儀器近口流速接近于天然流速。該儀器目前被國內(nèi)外一致認為是一種較理想性能良好的沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器。（2）沙質(zhì)推移質(zhì)采樣器（壓差式采樣器）

壓差式采樣器的129（二）推移質(zhì)泥沙測驗的其它方法

除了用采樣器施測推移質(zhì)外，還有其它一些方法，簡述如下：

1．坑測法

在天然河道河床上設(shè)置測坑以測定推移質(zhì)。這是目前直接測定推移質(zhì)輸沙率最準確的方法，主要用來率定推移質(zhì)采樣器的效率系數(shù)。坑測法有以下幾種型式：

（1）在卵石河床斷面上設(shè)置若干測坑，坑沿與河床高度齊平。洪水后，測量坑內(nèi)推移質(zhì)淤積體積，計算推移質(zhì)量。

（2）在沙質(zhì)河床斷面上埋設(shè)測坑，用抽泥泵連續(xù)吸取落入坑內(nèi)的推移質(zhì)。此法可施測到推移質(zhì)輸沙率的變化過程。

（3）沿整個河槽橫斷面設(shè)置集沙槽，槽內(nèi)分成若干小格，利用皮帶輸送裝置，把槽內(nèi)的推移質(zhì)泥沙輸送到岸上進行處理。

坑測法效率高，準確可靠，但投資大，維修困難，適用于洪峰歷時短，推移量不大的小河。

（二）推移質(zhì)泥沙測驗的其它方法

除了用采樣器施測推移質(zhì)1302．沙波觀測法

沙質(zhì)河床的推移質(zhì)，常以輪廓分明的沙波形式運動，可用超聲波測深儀連續(xù)觀測斷面各垂線位置高度的變化，可以測定沙波的平均移動速度和平均高度，推算單位寬度移質(zhì)輸沙率。

2．沙波觀測法

沙質(zhì)河床的推移質(zhì)，常以輪廓分明的131（三）推移質(zhì)輸沙率測驗方法

用采樣器施測推移質(zhì)，因儀器不夠完善，測驗工作還確乏可靠的基礎(chǔ)，而且，測沙垂線的布設(shè)、取樣歷時，測次等尚無成熟經(jīng)驗?，F(xiàn)只能根據(jù)少數(shù)站開展推移質(zhì)測驗的情況，提出一些基本要求。

1.測次與取樣垂線

推移質(zhì)輸沙率的測次主要布設(shè)在汛期，應(yīng)能控制洪峰過程的轉(zhuǎn)折變化，并盡可能與懸移質(zhì)、流量、河床質(zhì)測驗同時進行，以便于資料的整理、比較和分析。

取樣垂線應(yīng)布設(shè)在有推移質(zhì)的范圍內(nèi)，以能控制推移質(zhì)輸沙率橫向變化，準確計算斷面推移質(zhì)輸沙率為原則。推移質(zhì)取樣垂線最好與懸移質(zhì)輸沙率取樣垂線相重合。（三）推移質(zhì)輸沙率測驗方法

用采樣器施測推移質(zhì)，因儀132

2.取樣歷時與重復取樣次數(shù)

為消除推移質(zhì)脈動影響，需要有足夠的取樣歷時并應(yīng)重復取樣。對沙質(zhì)推移質(zhì)，每條垂線需重復取樣三次以上，每次取樣歷時少于3～5分鐘，推移量甚很大時，也不應(yīng)少于30秒。對卵石推移質(zhì)強烈推移帶，每條垂線重復取樣2～5次，累積取樣歷時不少于10分鐘，其余垂線可只取樣一次，歷時3～5分鐘。每次取樣數(shù)量以不裝滿采樣器最大容積的三分之二為宜。

3．推移質(zhì)運動邊界的確定

一般用試深法確定推移質(zhì)運動的邊界。作法將采樣器置于靠近垂線的位置，若10分鐘以上仍未取到泥沙時，則認為該垂線無推移質(zhì)泥沙，然后繼續(xù)向河心移動試探，直至查明推移持泥沙移動地帶的邊界。對卵石推移質(zhì)，還可用空心鋼管插入河中，俯耳聽聲，判明卵石推移質(zhì)移邊界，該法適用于水深較淺，流速較小的河流。2.取樣歷時與重復取樣次數(shù)

為消除推移質(zhì)脈動影響，需133

4．采取單位推移輸沙率

為建立單位推移質(zhì)輸沙率與斷面推移質(zhì)輸沙率的相關(guān)關(guān)系，以便用較簡單的方法來控制斷面推移質(zhì)輸沙率的變化過程，可在斷面靠近中泓處選取1～2條垂線，作為單位推移質(zhì)取樣垂線，該垂線最好與斷面推移質(zhì)取樣垂線相重合，這樣，在進行推移質(zhì)測驗時，可不再另取單位推移質(zhì)沙樣。

4．采取單位推移輸沙率

為建立單位推移質(zhì)輸沙率與斷面134

三、

實測推移質(zhì)輸沙率的計算

用采樣器測定推移質(zhì)，輸沙率的計算方法分為圖解法與分析法兩種。這兩種方法均須首先計算各取樣垂線的單位寬度推移質(zhì)輸沙率，也叫做推移質(zhì)基本輸沙率。三、

實測推移質(zhì)輸沙率的計算

用采樣器測定推移質(zhì)，1352．斷面輸沙率的計算

（1）圖解法

該法便于了解推移質(zhì)基本輸沙率沿斷面的分布情況，對于新開展推移質(zhì)測驗的測站，宜采用此法。作法是以各垂線基本輸沙率qh

2．斷面輸沙率的計算

（1）圖解法

該法便于了解推移136為縱坐標，以垂線起點距為橫坐標，繪制推移質(zhì)基本輸沙率沿斷面的分布曲線。

圖中左、右分界點為輸沙率零之處，如果未能測到邊界點位置，可在線兩端按趨勢延長繪出。在圖中應(yīng)并繪出底速分布曲線。

用求積儀或數(shù)方格法，量出基本輸沙分布曲與水面線所包圍的面積，按縱橫比例尺換算，即得修正前斷推移質(zhì)輸沙率。

實際斷面推移質(zhì)輸沙率按下式計算：

Qb=k·Q'b

式中：

Qb——斷面推移質(zhì)輸沙率（kg/s或t/s）；

Q'b——修正前斷面推移質(zhì)輸沙率（kg/s或t/s）；

K

——修正系數(shù)，采樣器采樣效率的倒數(shù)，通過率定樣器效率系數(shù)求得。

如果修正系數(shù)K未知時，可先不加修正，但在資料中應(yīng)加以說明。為縱坐標，以垂線起點距為橫坐標，繪制推移質(zhì)基本輸沙率沿斷137第四章泥沙測驗課件138第四節(jié)泥沙顆粒分析

一、泥沙顆粒分析的意義及內(nèi)容

泥沙顆粒級配是影響泥沙運動形式的重要因素，在水利工程的設(shè)計管理，水庫淤積部位的預測，異重流產(chǎn)生條件與排沙能力，河道整治與防洪、灌溉渠道沖淤平衡與船閘航運設(shè)計和水力機械的抗磨研究工作中，都離不開泥沙級配資料。泥沙顆粒分析，是確定泥沙樣品中各粒徑組泥沙量占樣品總量的百分數(shù)，并以此繪制級配曲線的操作過程。泥沙顆粒分析工作的內(nèi)容包括：懸移質(zhì)、推移質(zhì)及床沙質(zhì)的顆粒組成；在懸移質(zhì)中要分析測點、垂線（混合取樣）、單樣含沙量及輸沙率等水樣顆粒級配組成和繪顆粒級配曲線；計算并繪制面平均顆粒級配曲線；計算斷面平均粒徑和平均沉速等。某站實測資料顆粒級配曲線，縱坐標為對數(shù)坐標，代表泥沙粒徑，橫坐標為機率格坐標，代表小于某粒徑沙重的百分數(shù)。第四節(jié)泥沙顆粒分析一、