1、第四章 泥沙测验,河流中挟带不同数量的泥沙，泥沙淤积河道。使河床逐年抬高，容易造成河流的泛滥和游荡，给河道治理带来很大的困难。黄河因含沙量大，下游泥沙的长期沉积形成了举世闻名的“悬河”；这正是水中含沙量大所制，水库的淤积缩短了工程寿命，降低了工程的防洪、灌溉、发电能力；泥沙还可以加剧水力机械和水工建筑物的磨损，增加维修和工程造价的费用等。泥沙也有其有利的一面，粗颗粒是良好的建筑材料；细颗粒泥沙进行灌溉，可以改良土壤，使盐碱沙荒变为良田；抽水放淤可以加固大堤，从而增强抗洪能力等。 对一个流域或一个地区，为了达到兴利除害的目的，就要了解泥沙的特性、来源、数量及其时空变化，为流域的开发和国民经济建设
2、，提供可靠的依据。为此，必须开展泥沙测验工作，系统地搜集泥沙资料。,河流泥沙按其运动形式可分为悬移质、推移质、河床质：悬移质是指悬浮于水中，随水流一起运动的泥沙；推移质是指在河底床表面，以滑动、滚动或跳跃形式前进的泥沙；河床质是组成河床活动层处于相对静止的泥沙。 河流泥沙按在河床中的位置可分为冲泻质和床沙质：冲泻质是悬移质泥沙的一部分，它由更小的泥沙颗粒组成，能长期的悬浮于水中而不沉淀，它在水中的数量多少，与水流的挟沙能力无关，只与流域内的来沙条件有关；床沙质是河床质的一部分，与水力条件有关；当流速大时，可以成为推移质和悬移质，当流速小时，沉积不动成为河床质。 因为泥沙运动受到本身特性和水力条
3、件的影响，各种泥沙之间没有严格的界限。当流速小时，悬移质中一部分粗颗粒可能沉积下来成为推移质或河床质。反之，推移质或河床质中的一部分在水流的作用下悬浮起来起成为悬移质。随着水力条件的不同，它们之间可以相互转化，这也是泥沙治理困难的关键所在。 河流泥沙测验的内容包括悬移质、推移质的数量和颗粒级配，以及河床质的颗粒级配。,与流速脉动一样，泥沙也存在着脉动现象，而且脉动的强度更大。在水流稳定的情况下，断面内某一点的含沙量是随时在变化的，它不仅受流速脉动的影响，而且还与泥沙特性等因素有关。图中是黄河上水文站进行悬移质泥沙采样器比较试验时的实测资料，可见用横式（属于瞬时式）采样器测得的含沙量有明显的脉动
4、现象，变化过程呈锯齿形。而真空抽气式（属积时式）采样器，变动不太大，长时间的平均值却稳定在某一数值上，即时均值是一个定值。 据研究，河流泥沙脉动强度与流速脉动强度及泥沙特性等因素有关，且大于流速脉动强度。泥沙脉动是影响泥沙测验资料精度的一个重要因素，在进行泥沙测验及其仪器的设计和制造时，必须充分考虑。,悬移质含沙量在垂线上的分布，一般是从水面向河底呈递增趋势。含沙量的变化梯度还随泥沙颗粒粗细的不同而不同。颗粒越粗，变化越大。颗粒越细其梯度变化越小，这是细颗泥沙属冲泻质，不受水力条件影响，能较长时间漂浮在水中不下沉所致。由于垂线上的含沙量包含所有粒径的泥沙，故含沙量在垂线上的分布呈上小下大的曲线
5、形态。 悬移质含沙量沿断面的横向分布，随河道情势、横断面形状和泥沙特性而变。如河道顺直的单式断面，水深较大时，含沙量横向分布比较均匀。在复式断面上，或有分流漫滩、水深较浅、冲淤频繁的断面上，含沙量的横向分布将随流速及水深的横向变化而变。一般情况下，含沙量的横向变化较流速横向分布变化小，如岸边流速趋近于零，而含沙量却不趋近于零。这是由于流速等水力条件主要影响悬移质中的粗颗粒泥沙及床沙质的变化，而对悬移质中的细颗粒（冲泻质）泥沙影响不大。因此，河流的悬移质泥沙颗粒越细，含沙量的横向分布就越均匀，否则相反。,悬移质泥沙测验的目的在于测得通过河流测验断面悬移质输沙率及变化过程。由于输沙率随时间变化，要
6、直接测获连续变化过程无疑是困难的。通常是利用输沙率（或断面平均含沙量）和其它水文要素建立相关关系，有其它水文要素变化过程的资料通过相关关系求得输沙率变化过程。我国绝大部分测站的实测资料分析表明，一般断面平均含沙量与断面上有代表性的某垂线或测点含沙量（即单位含沙量，简称单沙）存在着较好的相关关系。测断面输沙率的工作量大，测单沙简单。可用施测单沙以控制河流的含沙量随时间的变化过程。以较精确的方法，在全年施测一定数量的断面输沙率，建立相应的单沙断沙关系，然后通过相关关系由单沙过程资料推求断沙过程资料，进而计算悬移质的各种统计特征值。因此，悬移质测验的主要内容除了测定流量外，还必须测定水流含沙量。悬移
7、质泥沙测验包括断面输沙率测验和单沙测验。,1横式采样器 横式采样器属于瞬时采样器，器身为一园管制成，容积为5003000ml，两端有筒盖，筒盖关闭后，仪器密封。取样时张开两盖，将采样器下放至测点位置，水样自然的从筒内流过，操纵开关，开关形式有拉索、锤击和电磁吸闭三种。,.普通瓶式采样器,普通瓶式采样器的结构，使用容积为5002000毫升的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上装有进水管和出水管，调整进水管和出水管出口的高差H，和选用粗细不同进水管和出水管，可以调整进口流速。采样器最好设置有开关装置，否则不适于逐点法取样。 瓶式采样器结构简单，操作方便，属于积时式的范畴，可以减少含沙量的脉动影响。,该仪器适用于缆道上同时进行测流、取沙。在一次行车过程中，测量断面内每个预定测点的流速，同时用全断面混合法一次完成悬移质泥沙的断面平均含沙量测验。仪器的结构如图所示，设置调压系统，有开关控制，主要有头仓、铅鱼体、调压舱、取样舱、排气管、控制舱和尾翼等部分组成。调压系统包括调压孔、调压仓、水样仓和排气管等。,直接测量法：在一个测点上，用一个仪器直接测得时段平均悬移质输沙率。要求水流不受扰动，仪器进口流速等于或接近天然流速。单位面积上的时段平均悬移质输沙率由下式表示：,断面输沙率为：,间接测量法：在一个测点上，分别用两个仪器几乎同时进行时段平均含沙量和时段平均流速的测量，两者乘积得测点输沙率。,
