泥沙測(cè)驗(yàn)儀器

泥沙測(cè)驗(yàn) sediment measurement

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(yùn)動(dòng)規(guī)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(chǎn)沙過程等。泥沙測(cè)驗(yàn)在人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的許多方面有重要意義。

第一章 總則

第二章 懸移質(zhì)測(cè)驗(yàn)儀器的選擇和操作要求

第三章 懸移質(zhì)輸沙率及顆粒級(jí)配測(cè)驗(yàn)

第四章 單樣含沙量測(cè)驗(yàn)

第五章 高含沙水水流條件下的泥沙測(cè)驗(yàn)

第六章 懸移質(zhì)水樣處理

第七章 懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)資料的計(jì)算

第八章 懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)不確定度估算

附錄2100433B

泥沙測(cè)驗(yàn)懸移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)

懸浮在水中隨水流移動(dòng)的泥沙稱懸移質(zhì)。測(cè)驗(yàn)內(nèi)容包括斷面輸沙率測(cè)驗(yàn)和單位水樣含沙量(簡(jiǎn)稱單沙)測(cè)驗(yàn)。斷面輸沙率是指單位時(shí)間內(nèi)通過河渠某一斷面的懸移質(zhì)沙量，以噸/秒或公斤/秒計(jì)。單位水樣含沙量是指斷面上有代表性的垂線或測(cè)點(diǎn)的含沙量（見河流泥沙）。斷面輸沙率的測(cè)驗(yàn)是為了準(zhǔn)確推求斷面平均含沙量，測(cè)驗(yàn)時(shí)根據(jù)泥沙在橫向分布變化情況，布設(shè)若干條垂線。取樣方法有：在每條垂線的不同測(cè)點(diǎn)上,逐點(diǎn)取樣,稱積點(diǎn)法；各點(diǎn)按一定容積比例取樣，并予混合稱定比混合法；各點(diǎn)按其流速比例確定取樣容積，并予混合，稱流速比混合法；用瓶式或抽氣式采樣器在垂線上以均勻速度提放,采取整個(gè)垂線上的水樣,稱積深法等?？筛鶕?jù)水情、水深和測(cè)驗(yàn)設(shè)備條件合理選用。斷面輸沙率測(cè)驗(yàn)須與流量測(cè)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，需要進(jìn)行顆粒分析的測(cè)次，同時(shí)加測(cè)水溫。由于斷面輸沙率測(cè)驗(yàn)工作量大，費(fèi)時(shí)較多，不可能把斷面輸沙率變化的每一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)都實(shí)地測(cè)到，更不能在泥沙變化大時(shí)逐時(shí)實(shí)測(cè)。因此，運(yùn)用實(shí)測(cè)斷面輸沙率與測(cè)定單位水樣含沙量?jī)烧呦嘟Y(jié)合的方法,即在測(cè)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(wěn)定對(duì)應(yīng)關(guān)系；這樣,只要在此選定的1條或2～3條垂線的位置上測(cè)取水樣，求得此單位水樣含沙量后，通過上述穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即可求得斷面平均含沙量,并與相對(duì)應(yīng)的時(shí)段平均流量相乘,即得該時(shí)段的平均輸沙率,然后乘上所經(jīng)的歷時(shí)并累積相加，即得各種時(shí)段如日、月、年等的輸沙量。由于現(xiàn)有懸移質(zhì)泥沙采樣器不能測(cè)到臨近河底的沙樣，因此實(shí)測(cè)懸移質(zhì)輸沙率不能代表真實(shí)值，必須通過實(shí)測(cè)資料的試驗(yàn)與分析計(jì)算,改正實(shí)測(cè)懸移質(zhì)輸沙率,以便得到比較符合實(shí)際的數(shù)值。

泥沙測(cè)驗(yàn)推移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)

沿河床面滾動(dòng)、移動(dòng)和跳躍的沙礫稱推移質(zhì)；單位時(shí)間內(nèi)通過河渠某一斷面的推移質(zhì)沙量稱推移質(zhì)輸沙率,以公斤/秒計(jì)。推移質(zhì)測(cè)驗(yàn)的目的，一是提供實(shí)測(cè)推移質(zhì)輸沙率資料,直接推求總輸沙率;二是研究推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和輸沙率計(jì)算方法，為推求總輸沙率提供合理方法。直接進(jìn)行推移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)的方法有：①器測(cè)法，是將推移質(zhì)采樣器直接放在床面上采集推移質(zhì)樣品，這種方法應(yīng)用較廣。②坑測(cè)法，是在河床上設(shè)置測(cè)坑,測(cè)定推移質(zhì),只在特殊需要時(shí)采用。推移質(zhì)輸沙率的測(cè)次，隨著河床組成性質(zhì)不同而異。床沙粒徑小于2毫米的沙質(zhì)河床,由于沙質(zhì)推移質(zhì)輸沙率與水力因素存在密切關(guān)系,測(cè)次少些；床沙粒徑大于2毫米的礫石、卵石河床，因水力因素與推移質(zhì)輸沙率的關(guān)系往往不密切，測(cè)次一般按水位或流量變化過程而定。推移質(zhì)輸沙率測(cè)驗(yàn)垂線數(shù)量要反映推移質(zhì)輸沙率的橫向變化。在強(qiáng)烈推移帶，垂線加密。每條垂線上重復(fù)取樣2～3次，以消除推移質(zhì)的脈動(dòng)影響。用器測(cè)法施測(cè)推移質(zhì)，由于儀器放到床面后，改變了床面的水流結(jié)構(gòu)，因而測(cè)驗(yàn)成果不能完全反映實(shí)際情況，必須進(jìn)行修正。

推移質(zhì)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(zhì)輸沙率相差十分懸殊。因此，河流推移質(zhì)輸沙率資料，只在某些重點(diǎn)測(cè)站上通過直接測(cè)驗(yàn)加以收集。

泥沙測(cè)驗(yàn)河床質(zhì)測(cè)驗(yàn)

指河床質(zhì)（床沙）的取樣和顆粒分析。河床質(zhì)資料可用來研究河流造床泥沙的橫向和沿程分布，河床的沖淤變化和估算河床糙率等；根據(jù)河床質(zhì)的組成，還可分析泥沙的來源。河床質(zhì)取樣方法按河床組成的性質(zhì)不同而異。在沙質(zhì)河床，主要用采樣器（見泥沙測(cè)驗(yàn)儀器）取樣。對(duì)于卵石河床，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(wǎng)格取樣法，即將一網(wǎng)格置于卵石床面，采集恰好位于網(wǎng)格交叉點(diǎn)下的各個(gè)卵石作為樣品；面上取樣法,即在所選取的面積內(nèi),采取位于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表層以下樣品的采集方法有：體積法，將一圓桶狀的采樣器壓入卵石河床，然后取出桶內(nèi)全部樣品，如要采集不受擾動(dòng)的樣品，則用冰凍取樣法，即將一根管子壓入河床，然后注入二氧化碳低溫氣體，使管子附近的孔隙水凍結(jié)，再用絞車將管子連同樣品從河床中提起，對(duì)于大卵石河床，由于需要采集大量樣品，須用挖土機(jī)或類似設(shè)備挖取。

泥沙測(cè)驗(yàn)?zāi)嗌愁w粒分析

指測(cè)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。尺量法適用于大卵石的粒徑測(cè)量，篩分析法適用于分析粒徑在0.1～100毫米范圍內(nèi)的樣品。②間接法，是通過測(cè)定泥沙在水中的沉降速度，再根據(jù)沉降速度與泥沙粒徑的關(guān)系間接推求泥沙粒徑。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(jì)法和目測(cè)累積沉降管法，其所適用的沙樣粒徑范圍為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(jì)測(cè)定懸浮液中土粒分布的比重計(jì)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范圍一般為小于0.05毫米的粉砂和粘粒。

同位素測(cè)沙儀

應(yīng)用放射性穿透的原理制造的、能 直接在河流中測(cè)定懸移質(zhì)含沙量的儀器。

泥沙測(cè)驗(yàn)?zāi)嗌愁w粒分析儀器

是測(cè)定泥沙樣品的粒徑及各粒 徑組的沙重占樣品總重百分比的設(shè)備。主要儀器有：① 分析篩，由一組具有各種不同孔徑的篩子組成，按篩孔 孔徑大小自上而下相互套合疊放。它適用于分析粒徑為 0.1～100毫米的沙、礫和卵石樣品。②粒徑計(jì)，是一長(zhǎng) 110厘米、內(nèi)徑4.0厘米的玻璃管，用于分析粒徑為0.05 ～0.5毫米的泥沙樣品。與粒徑計(jì)相類似的分析設(shè)備,尚 有管徑為2.1～10.0厘米,管長(zhǎng)為120～180厘米的各種尺 寸的可見積累管，用于分析粒徑為 0.05～2.0毫米的粗、 細(xì)沙。③吸管分析設(shè)備,適用于粒徑小于0.1毫米及濃度 為0.3～2.0%的泥沙顆粒分析。④消光法分析儀，儀器 由光學(xué)系統(tǒng)、沉降盒和記錄顯示儀等部分組成。一般適 于分析粒徑小于 0.05毫米和含量為0.05～0.1%的泥沙 樣品。