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单位体积浑水中所含泥沙的数量称含沙量,单位为千克/米3。一定时段内通过河道某断面的泥沙数量称为该时段的输沙量,单位为千克或吨。表2为中国某些河流多年平均含沙量和输沙量。 输移泥沙的时空分布 河流含沙量随时间而变化。一年中最大含沙量出现在汛期,最小含沙量在枯水期。在一次洪水过程中,最大含沙量称沙峰。沙峰不一定与洪峰同时出现,一年中首场大洪水的沙峰常比洪峰出现早,以后则可能同时出现,也可能沙峰滞后于洪峰(图2)
含沙量沿水深的分布,通常在水面处最小,河底处最大。悬移质中粗粒泥沙含量近河底很大。自河底向上则急剧减小。较细的颗粒,如粉砂和粘土,沿水深的分布则较均匀。含沙量沿水深基本呈某种指数曲线分布,指数值与泥沙颗粒的大小和水流条件有关。由于水内各种副流的影响,最大的含沙量也可能不在靠近河底,而是在河底以上的某一位置。
含沙量在河流横断面上的分布随断面上水流情况不同而异。如水流在断面上的分布比较均匀,含沙量的横向分布较均匀。如水流情况较复杂,则含沙量的横向分布往往很不均匀。含沙量沿河长的分布,一般从上游向下游递减,也取决于流域产沙特性、河道特性和支流汇入等因素的影响程度。黄河中游流经黄土高原,沿途有高含沙量的支流汇入,因而含沙量反而沿程增加,下游河床开阔,大量泥沙落淤,含沙量才趋向减小。
泥沙按粒径特性和输移特性分类。按粒径特性分类较著名的有:阿特尔贝里分类,创于19世纪初期,1927年为国际土壤学会所采纳,在欧洲广泛应用;温特沃思分类,1947年美国地球物理学会制订的新分类标准与温特沃思分类基本相同。
按泥沙输移特性分为推移质和悬移质(见河流泥沙运动)。在悬移质泥沙中,部分细颗粒泥沙随水流一泻千里,不在河槽中沉降,不参与河床泥沙的交换,称冲泻质或非造床质;其余较粗颗粒则参与河床泥沙的交换和冲淤变化,称为床沙质或造床质。推移质一般仅占悬移质泥沙的5~10%,在山区河流,有时可占10~20%或更多。
中国沙玉清于1947年研究泥沙分类,在传统分类的基础上提出了比较全面的泥沙分类(表1)。
有泥沙颗粒的特性和泥沙群体的特性两种。泥沙颗粒的特性主要有:
①重度,单位体积泥沙颗粒的重量,以千克/米3表示,其数值随泥沙的岩性不同而异,矿物成分主要是石英和长石,泥沙的重度一般约2650千克/米3。
②粒径,泥沙颗粒大小的一种量度,有不同方法表示。常用的有等容粒径即体积与泥沙颗粒相等的球体的直径;筛径,即用具有不同孔径的标准筛,对泥沙进行分筛求出的粒径;沉降粒径,即根据粒径与沉降速度的关系算出的粒径等。
③沉速,指泥沙颗粒在无边界静水内的沉降速度,以米/秒或毫米/秒表示。它也可作为泥沙颗粒大小的一种量度,故又称泥沙的水力粗度。沉速综合反映颗粒和水的特性,因 而是泥沙运动的一个重要参数。
④细粒泥沙表面的物理化学性质,主要决定于颗粒表面双电层和吸附水膜的性质。细颗粒泥沙的絮凝(见河口泥沙运动)和分散等现象都与双电层和吸附水膜的结构有关。
中国河流泥沙公报.2005 作者:中华人民共和国水利部 编 出版社:水利水电出版社 出版日期:2006-10-01 个人简介 内容简介 本期公报的编报范围包括长江、黄河、淮河、海河、珠江、松花江、辽河...
低于4亿吨,如今的黄河治理,退耕还林,幻草等办法,已经将黄河的泥沙量大大降低,
高考通过的泥沙量一般的都是用流量计来测量的,一般的沟口的话都用流量计,这样测量的来说相对来说还是比较准确的。
中国黄河是世界著名的多沙河流,《汉书·沟洫志》记:"河水重浊,号为一石水而六斗泥",表明中国古时对黄河泥沙已有定量的认识。
包括泥沙的沉速、泥沙的起动、河流的沙波运动、河道阻力、推移质运动、悬移质运动以及水流挟沙力等。河流泥沙运动的特殊形态还有高含沙水流、泥石流、异重流和波浪作用下的泥沙运动等。根据河流中泥沙运动的形式,把泥沙区分为推移质泥沙和悬移质泥沙。推移质泥沙是指在河床面上滑动、滚动或短时间跃离然后又落回床面的泥沙颗粒;悬移质泥沙是悬浮在水流中随水流运动的泥沙颗粒。在一定水流条件下,这两类泥沙可能同时存在,它们相互之间以及和床沙之间不断存在着交换。冲积河流中挟沙水流的运动是一种相当复杂的现象。在运动过程中,水流和泥沙相互发生作用。一方面水流通过消耗其紊动能量挟带和输送泥沙;另一方面,泥沙的存在又反过来改变水流的物理性质和水流结构,从而影响水流中能量、流速和含沙浓度。特别当水流中泥沙含量较高时,不能忽视泥沙对水流结构的影响。
泥沙从静止到起动时的临界流速叫起动流速。泥沙从运动到静止时的临界流速叫止动流速。在观测和试验基础上建立的起动流速公式很多,各有其适用条件。
沙波又称沙浪,是天然河流中泥沙运动的一种形式,沙波的迎水面流速较大,是冲刷区。波峰以后,流速减小,出现横轴旋涡,部分泥沙沉积在波谷,为淤积区。沙波迎水面冲刷,背央淤积,使沙波大体上呈不变外形,以缓慢速度向下游移动。这一推移过程也是推移质向下游输沙的过程,故推移质输沙率和沙波现象有密切的关系。沙波是在泥沙起动后出现的。如果流速加大,泥沙运动加尉到某一程度后,沙波会自行消失。所以,沙波现象只是泥沙运动到某一阶段产生的现象,而不是泥沙运动必然有的现象。沙波的出现加大了河床的频率,影响了水流的结构,而水流结构又影响泥沙运动。这种互为因果的现象,对于了解河道水流阻力和水头损失是十分重要的。
悬移质泥沙的含沙量,在垂线方向上的分布是不均匀的,断面上的分布通常水面小而河底大,自水面向河底逐步增加。由于水流的脉动和紊流能量变化的影响,断面上某一固定位置的水流含沙量也有脉动现象。因此,进行含沙量测验时,要有足够的取样时间,以消除脉动影响。
河流中悬移质泥沙,在随水流运动的过程中,可能有细颗粒悬浮起来,也可能会有粗颗粒沉积下去。如果下沉的颗粒多于悬浮的颗粒,则河床发生淤积;相反,则河床发生冲刷。如二者相等,就说明水流含沙达到饱和,这种饱和含沙量叫做水流挟沙能力。在天然河流中,推移质的数量一般占的比重不大,并且在水文测验与分析计算中对悬移质和推移质是分别进行的,因此通常所指的挟沙能力仅指悬移质泥沙而言。水流挟沙能力是水流、泥沙和河床条件综合影响的结果,是一项十分复杂的课题。目前,研究这个问题大致有两种方式:一是从能量平衡观点建立通用公式,二是从实测资料分析建立经验公式。
(1)泥沙在水库中沉积会侵占水库的调节库容,减少水库调节能力,降低水库的防洪能力和兴利效益。水库中泥沙的沉积还会使水库回水上延,抬高上游地区的洪水位,增加淹没损失和浸没损失。(2)泥沙在水库变动回水区淤积可能导致航深不足,发生碍航现象。(3)低水头枢纽或已淤至平衡阶段的水库,泥沙推进至坝前,可能产生电站进水口淤堵,泥沙进入水轮机组造成磨损等问题。(4)对于具有通航建筑物的水利枢纽,通航建筑物上下游引航道中的泥沙淤积会引起通航的困难。(5)泥沙在引水渠系中的淤积会导致引水流量不足,供水效益降低,并耗费大量清淤的人力和物力。(6)在水库拦蓄泥沙后,清水下泄可能造成下游河道的冲刷下切及河道展宽,甚至引起河势变化,影响堤防、护岸、取水建筑物等工程设施的安全和效益。(7)平原河道中累积性的泥沙淤积会抬高洪水位,降低河道宣泄洪水的能力,增加洪水的灾害和损失。(8)航道港口及河口的泥沙淤积,影响航运及河口演变。
可以概括成3个方面:①室内的水槽试验和实物模型的试验研究;②通过数学模型对泥沙问题进行计算和分析;③利用野外观测资料和已建工程的原型观测资料进行分析。目前泥沙理论还不够成熟,通过不同途径,对生产中的泥沙问题进行多方面的综合研究是必要的。
河流泥沙工程学——混沌高效遗传算法在水库含沙量预报中的应用
利用混沌映射的遍历性和实编码遗传算法的全局优化性,通过在遗传进化过程中加入混沌变异操作,在变量的定义域内投放大量的混沌初始群体,在实编码遗传算法进化过程中加入单纯形法学习算子,建立了一种新的混沌高效遗传算法(chaos higher efficient genetic algofithra,CHEGA)。应用该法对3个非线性、高维、多峰值测试函数进行了仿真,在收敛速度和全局优化方面好于现有的简单遗传算法和改进的遗传算法。
浊度仪在河流悬移质含沙量测验过程的研究
浊度仪在悬移质含沙量测验过程中是应用光学原理,能快速、快捷测定河流悬移质的含沙量,与传统的含沙量测法采用烘干称重法相比,操作简便、实用。本文指在通过北碚水文站收集的悬移质资料,建立浊度仪悬移质测验与传统方法悬移质测验的相关性,从而研究浊度仪在河流悬移质测验的可行性,提高水文测验方式方法的技术创新。
《中华人民共和国水利行业标准(SL 42-2010·替代SL 42-92):河流泥沙颗粒分析规程》由中国水利水电出版社出版。
根据水利部水利行业标准制修订计划,按照《水利技术标准编写规定》(SL 1-2002)的要求,修订了《河流泥沙颗粒分析规程》(SL42-92),修订后标准名称不变。
本标准共7章27节113条和10个附录,主要技术内容有:
——分析方法选择、粒径分级等基本规定;
——分析方法的操作技术;
——级配计算与资料整理等。
本次修订的主要内容有:
——调整了章节编排顺序等结构;
——增加了激光法分析技术及相关内容;
——补充完善了误差试验统计分析内容;
——增加了两种分析方法级配成果互换关系建立和使用内容;
——增加了泥沙分析室质量管理体系技术要求内容。
本标准替代标准的历次版本为:——SL42——92
《中华人民共和国水利行业标准(SL 474-2010):河流泥沙公报编制规程》根据水利部水利行业标准制定计划,按照《水利技术标准编写规定》(SL 1-2002)的要求编制本标准。本标准共9章12节92条和4个附录,主要包括以下技术内容:——总则;——术语;——一般规定;——资料选用与编制要求;
——综述与概述
——径流量与输沙量
——重点河段的冲淤变化
——重要水库与湖泊的冲淤变化
——重要泥沙事件