泥沙，是指在土壤侵蝕過程中，隨水流輸移和沉積的土體、礦物岩石等固體顆粒。泥沙顆粒的大小通常用泥沙的直徑來表示，但由於泥沙形狀不規則，直徑不易直接測定，理論上採用等容粒徑，即與泥沙顆粒體積相等的球體直接來表示。等容粒徑簡稱粒徑，常用單位是mm。
基本介紹
- 中文名：泥沙
- 外文名：sediment
- 拼音：ní shā
- 詞義：泥土沙石
- 出自：《東陽金華山棲志》
- 單位：噸/平方公里
簡介,特徵,泥沙運動,分布與變化,
簡介
天然水流中所挾帶的固體顆粒。主要來源於流域內水流對地表物質的侵蝕，包括風蝕，在入海河流的河口段還有沿岸海流漲潮時帶入的泥沙。從流域地表沖蝕下來的泥沙數量，通常用侵蝕模數（也稱輸沙量模數）衡量，單位為噸/平方公里。
特徵
河流泥沙的礦物成分依流域地質條件而定。主要是氧化矽，其次為氧化鋁、氧化鐵。鈣、鎂、磷的氧化物含量極微。較粗的泥沙顆粒，由於經常沿河底運動，相互碰撞和摩擦，故呈圓形或橢圓形；較細的顆粒，因經常懸浮於水中，其中大多數又是較粗顆粒破碎後的堅硬部分，故常呈不規則的稜角狀。
泥沙顆粒的大小，通常用泥沙的直徑來表示。但由於泥沙形狀不規則，直徑不易直接測定，理論上採用等容粒徑，即與泥沙顆粒體積相等的球體直徑來表示。等容粒徑簡稱粒徑，常用單位為毫米，較大的用厘米。單位體積泥沙的重量稱為容重，單位為噸/立方米或克/立方厘米。泥沙在靜水中下沉到一定程度，泥沙重力等於阻力時，泥沙會勻速下沉。泥沙在靜水中的均勻沉降的速度稱為泥沙的水力粗度，以厘米/分或厘米/時表示。泥沙的顆粒組成特徵可用泥沙的粒配曲線表示。此曲線的橫坐標表示泥沙顆粒直徑，縱坐標表示小於此種粒徑的泥沙在全部泥沙中所占的百分數，常繪在對數機率坐標紙上。
泥沙運動
根據泥沙運動情況，可將泥沙區分為推移質、躍移質和懸移質。由於躍移質是推移質和懸移質之間的物質，因此有時把躍移質合併在推移質中，而只將泥沙區分為推移質和懸移質兩種。
懸移質是泥沙運動的重要方式，引起泥沙懸浮的主要因素是紊動作用。懸移質運動的形式是隨水漂流。懸移質運動時受到兩種力的作用：一是重力，使泥沙向河底沉降;另一是水流推動力,使泥沙沿河向下游運動。泥沙向下游運動的速度與水流速度有關，泥沙輸送量可間接代表泥沙向下游運動的速度，流量越大，可帶走的泥沙量也越多。泥沙的運動常受河底地形和水流內摩擦等的影響產生渦流。懸移質在沉降過程中被渦流帶回上層，使泥沙上下漂移，沉降速度變慢，因此細顆粒泥沙往往被帶到下游很遠的地方。
推移質以沙波形式運動。它的運動可用艾里定律來說明，即河底滾動的推移質的直徑與水流速度的平方成正比，推移質重量與水流速度的六次方成正比。河流上遊河段的流速變化很大,洪水時常能推動巨大的礫石,洪水稍為退落，推動力迅速減弱，巨礫當即停留不動，故上遊河段及其附近河槽，常見巨礫堆積。
含沙量每立方米達到數百以至1000千克以上的高含沙水流，有兩種基本的流態：一種是高強度紊流，另一種是湍流。高含沙水流攜帶大量泥沙，當進入下遊河段，比降減小，流速變緩時，就容易大量淤積。在山區，還有一種含沙量極高的突發性高速水流，即土石流。它挾帶大量的泥沙和石塊，含沙量高達1300～2300千克/立方米，破壞力很強。
分布與變化
水中含有泥沙的多少用含沙量表示，即每立方米水中所含懸沙的重量，以千克/立方米計。河流中任一點的瞬時含沙量與瞬時流速一樣,都是脈動的,而且變化幅度比流速大得多，越近河底，脈動越劇烈。河流泥沙沿垂線的分布，通常自水面向河底逐漸增加，泥沙顆粒越小，沿垂線的分布越均勻，顆粒越大則越不均勻。斷面上含沙量的橫向分布一般是靠近主流和局部沖刷處比河流兩岸為大。河流含沙量沿河長的變化總趨勢是向下遊方向逐漸變小，但與多種因素有關，如黃河中游流經水土流失嚴重的黃土高原地區，含沙量遠比其上下游都大。河流含沙量隨時間的變化比較複雜，一般隨著流量的增加，含沙量也相對增加。中國大部分河流一年中最小含沙量和輸沙率通常出現在冬季，而最大含沙量和輸沙率則出現在夏季。第一次大洪水時，最大沙峰往往出現在最大洪峰之前。河口區由於潮流流速呈周期性變化，含沙量相應也呈周期性變化，情況更加複雜。
單位時間內流過河流某斷面的泥沙重量，稱輸沙率，單位以千克/秒或噸/秒計。一定時段內通過某斷面的泥沙總量稱輸沙量，以噸或千克計。由於輸沙率測驗工作十分複雜，所以輸沙量通常由平均流量通過相關關係求出。
