泥沙測驗

泥沙測驗，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。

基本介紹

• 中文名：泥沙測驗
• 外文名：sediment measurement
• 定義：水文測驗項目之一
• 意義：確定水庫的使用壽命

概要

泥沙測驗 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。

項目

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布變化情況，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後，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，這種方法套用較廣。②坑測法，是在河床上設定測坑,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，由於儀器放到床面後，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布，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：格線取樣法，即將一格線置於卵石床面，採集恰好位於格線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布的比重計法。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。

同位素測沙儀

套用放射性穿透的原理製造的、能 直接在河流中測定懸移質含沙量的儀器。

泥沙顆粒分析儀器

是測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。它適用於分析粒徑為 0.1～100毫米的沙、礫和卵石樣品。②粒徑計，是一長 110厘米、內徑4.0厘米的玻璃管，用於分析粒徑為0.05 ～0.5毫米的泥沙樣品。與粒徑計相類似的分析設備,尚 有管徑為2.1～10.0厘米,管長為120～180厘米的各種尺 寸的可見積累管，用於分析粒徑為 0.05～2.0毫米的粗、 細沙。③吸管分析設備,適用於粒徑小於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 由光學系統、沉降盒和記錄顯示儀等部分組成。一般適 於分析粒徑小於 0.05毫米和含量為0.05～0.1%的泥沙 樣品。