过滤法测定悬移质含沙量在三水(二)水文站的应用前景探讨

３ 过滤法测定含沙量简介
过滤法是 « 河 流 悬 移 质 泥 沙 测 验 规 范»
[１]
( ＧＢ / Ｔ
５０１５９—２０１５) 推荐的水样处理方法之一ꎮ 规范有明确
的处理步骤、 过滤纸选用处理试验、 滤纸过滤泥沙注
意事项、 沙包烘干及沉重要求等ꎮ 过滤法的处理装置
包括: 真空泵抽滤装置、 滤纸、 量筒、 洗瓶、 不锈钢
第 １１ 期
２０１９ 年 １１ 月
Hale Waihona Puke 广东水利水电ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ
Ｎｏ １１
Ｎｏｖ. ２０１９
过滤法测定悬移质含沙量在三水( 二)
水文站的应用前景探讨
林晓婷
( 广东省水文局韶关水文分局ꎬ 广东 韶关 ５１２０２８)
摘 要: 通过在三水( 二) 水文站进行悬移质含沙量采样测验ꎬ 并分别使用烘干法和过滤法进行沙样分析处理ꎬ 以探讨过
共 ３０ 组数据( 见表 １) ꎮ 数据覆盖了三水( 二) 站整个前
过滤法处理水样步骤如下: ① 实验之前用纯净水
站所在北江干流水道发生超 １０ 年一遇洪水ꎬ 测得该站
冷却至室温ꎻ 最后滤纸称重ꎮ
润洗抽滤仪器ꎻ ② 将滤纸放置在滤孔上ꎬ 用纯净水润
洗ꎻ ③ 记录滤纸号和样品号对应号ꎬ 摇匀样品ꎬ 用量
横式采样器 ５ / １０ 垂线混合法施测全断面悬移质输沙
率 [３] ꎬ 单样含沙量( 单沙) 采用中间 ３ 条垂线混合法ꎬ
每条垂线泥沙独立分析处理ꎮ 泥沙样分析方式为烘干
法ꎬ 即每次施测全断面悬移质输沙率、 单沙需完成各
垂线的混合样沉淀、 烘干、 称重处理ꎬ 计算出每条垂
线平均含沙量ꎬ 再通过垂线间部分流量计算出断面平
镊子、 漏斗等ꎮ 过滤法泥沙处理装置如图 ２ 所示ꎮ
Ｎｏ １１ Ｎｏｖ. ２０１９
用少量清水将特浓缩水样全部冲入事先称好的烘杯里ꎬ
再沉淀水样 ４ ｄꎬ 然后浓缩水样ꎻ ⑤ 将装有泥沙的烘
杯放入烘箱内ꎬ 温度调节为 １００℃ ~ １１０℃ ꎬ 加热至无
流动水 为 止ꎬ 取 出 后 放 入 干 燥 器 冷 却 至 室 温ꎬ 然 后
图 １ 三水( 二) 站位置示意
三水 ( 二) 站历史实测最大悬移质含沙量发生于
１９８２ 年 ５ 月ꎬ 为 ４ ０７０ ｋｇ / ｍ３ ꎮ 由于近 １０ ａ 上游拦河
水利工程及水土保持工程建设ꎬ 三水( 二) 站测验断面
的水体含沙量降低明显ꎬ 近 １０ ａ 来实测最大悬移质泥
沙含沙量为 １ ４５０ ｋｇ / ｍ３ ꎬ 发生于 ２０１４ 年ꎮ
采样器进行常规泥沙测验ꎬ 在同一位置同时采集两份
沙样ꎬ 分别使用烘干法和过滤法对沙样进行处理ꎬ 获
得比对数据 ３０ 组( 见表 １ 所示) ꎮ 该比对测验方法最
大限度地减少了系统误差ꎬ 同时采样、 沙样处理、 分
图 ２
析计算过程严格遵守“ 随测、 随算、 随整理、 随分析”
三水( 二) 站过滤法处理装置
称重ꎮ
烘干法的计算公式如下:
ＣＳ ＝
Ｗ ｂｓ － Ｗ ｂ
Ｖ
(２)
式中 Ｃ Ｓ 为实测含沙量ꎬ ｋｇ / ｍ３ ꎻ Ｗ ｂｓ 为烘杯加泥沙重
量ꎬ ｋｇꎻ Ｗ ｂ 为烘杯重量ꎬ ｋｇꎻ Ｖ 为水样容量ꎬ ｍ３ ꎮ
５ 试验结果对比分析
为探讨过滤法在三水( 二) 站悬移质含沙量水样分
析中应用的可行性及准确性ꎬ 本文使用 ２ ０００ ｍＬ 横式
在实际应用中ꎬ 首先进行滤纸的预处理ꎬ 即滤纸
用纯净水浸泡 １２ ｈ 后放入培养皿中ꎬ 烘箱 ４５℃ 烘干
和“ 一算两校验” 的水文测验规范要求ꎬ 避免人为计算
误差ꎬ 保证数据可靠ꎮ
比对测验时段为 ２０１７ 年 ４ 月 １９ 日至 ８ 月 ２８ 日ꎬ
(４０℃ ~ ５０℃ ) ꎬ 恒温脱水 ６ ~ ８ ｈꎬ 取出后放入干燥器
滤法测定悬移质含沙量的应用前景ꎮ 比较测验结果表明ꎬ 烘干法工序复杂ꎬ 耗时长ꎬ 但测定结果更可靠ꎻ 过滤法操作简
便快捷ꎬ 可以迅速得到结果ꎬ 测定结果与烘干法关系良好ꎬ 但存在一定偏差ꎬ 其中低沙段偏差较小ꎬ 中高沙段偏差
较大ꎮ
关键词: 过滤法ꎻ 烘干法ꎻ 含沙量ꎻ 三水( 二) 站
中图分类号: Ｐ３３２ ５ 文献标识码: Ｂ 文章编号: １００８ － ０１１２(２０１９)１１ － ００３９ － ０３
收稿日期: ２０１９ － ０７ － １９ꎻ 修回日期: ２０１９ － ０８ － １８
作者简介: 林晓婷(１９８８ － ) ꎬ 女ꎬ 本科ꎬ 助理工程师ꎬ 主要从事水文资料整编及泥沙测验与分析工作ꎮ
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２０１９ 年 １１ 月 第 １１ 期
林晓婷: 过滤法测定悬移质含沙量在三水( 二) 水文站的应用前景探讨
流量测验过程相吻合ꎮ
测及自动测报ꎬ 但泥沙测验仍然采用传统人工的观测
方法ꎬ 如悬移质含沙量测验需要在规定的垂线现场取
样后ꎬ 通过长时间沉淀、 烘干、 称重等多道工序分析
河道含沙量ꎮ 该方法操作耗时长、 效率低ꎮ 过滤法是
一种采用真空泵抽滤装置、 滤纸等工具对水样进行过
滤处理后进行称重进而得到含沙量的方法 [２] ꎬ 对比烘
筒量取水样ꎬ 倒入抽滤器皿中ꎬ 润洗量筒 ２ ~ ３ 次ꎬ 再
润洗抽滤皿 ２ ~ ３ 次(冲洗器皿杯壁残留液体)ꎻ ④ 将装
有滤纸的蒸发皿放入烘箱内 ４５℃ (４０℃ ~ ５０℃ ) 恒温脱
水 ６ ~ ８ ｈꎬ 取出后放入干燥器冷却至室温ꎬ 然后称重ꎮ
过滤法计算公式如下:
１ 概述
广东水文观测始于 １８９９ 年三水水文站水位雨量观
测ꎮ 经过 １２０ 多年的跨越式发展ꎬ 广东水文水位、 雨
量、 流量、 气象等观测要素已基本实现了实时连续观
均输沙率ꎮ 这种方法使用了几十年ꎬ 是在多垂线多点
法悬移质泥沙测验精简分析后的最佳控制垂线及测点ꎬ
既能够控制悬移质泥沙变化过程ꎬ 也能够与流速仪法
干法ꎬ 操作简单ꎬ 耗时较短ꎮ
２ 三水( 二) 站概况
三水( 二) 站 位 于 珠 江 三 角 洲 河 网 区 顶 端 ( 见 图
１) ꎬ 是北江进入珠江三角洲河网区的首个控制站ꎬ 其
设站目的主要是研究北江经思贤滘与西江沟通调节后
水沙的变化规律ꎬ 满足防汛抗旱、 水资源评价以及水
质监测需要ꎮ
目前ꎬ 三水( 二) 站悬移质泥沙测验方法是ꎬ 采用