无定河流域悬移质有效输沙流量分析
悬移质泥沙与流量异步测验方案探讨
悬 移 质 泥 沙 与 流 量 异 步 测 验 方 案 探 讨
任 芳 俊， 邹 涛 ， 辰 亮 ， 张 张 亿
（ 江 水 利 委 员会 长 江 三 峡 水 文 水 资 源 勘 测 局 湖 北 宜 昌 ４ ３ ０ ） 长 ４ ０ ０
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摘 要 ： 移 质 泥 沙 与 流 量 异 步 测 验 可提 高 工 作 效 率 ， 约 人 力 、 力 和 财 力 ， 时 也提 高 了悬 移 质 泥 沙测 验 的 悬 节 物 同 时效 性 、 确 性 和 可 靠 性 。 通 过 断 面平 均 含 沙 量 的 数 学模 型 探 讨 了 宜 昌站 悬 移 质 泥 沙 与 流 量 异 步 测 验 方 案 。 准
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符合 的不能作为断沙测验方 法。 目前 水 文 站 采 用 的悬 移 质 输 沙率 测 验 方 法 主 要 是 垂 线 混 合
关 键 词 ： 文 测 验 ；悬 移 质 泥 沙 与 流 量 ；异 步 测验 ；方 案 探 讨 水
无定河输沙量变化及其原因分析
无定河输沙量变化及其原因分析摘要:无定河输沙量的变化引起了人们的注意，那么引起无定河输沙量变化的原因有哪些呢？无定河输沙量的变化主要是由于自然原因和人为原因。
无定河流域位于黄土高原上，因此输沙量的变化是非常重要的也是十分值得研究。
无定河的输沙量变化对陕西地区的人民影响非常大的，输沙量变化会造成河流径流量也发生变化。
泥沙也会给河道和水库造成淤积，不仅会给水利工程带来很大困扰，而且给人们的工业、农业、生活带来了很大的影响。
因此，对输沙量的研究是非常必要的。
关键词:无定河；输沙量变化；输沙量变化原因分析引言当今社会上，由于气候的多变和人类活动的影响，世界上很多个国家都临着不同程度的水资源危机，水沙量发生了很明显的变化。
河流输沙量的变化受各方面的因素影响，例如:气候因素、环境因素、人为因素。
论文中主要阐述的是无定河流域的基本概况、无定河流域的变化以及引起无定河流域输沙量变化的原因。
河流的输沙量对于河流来说很重要，河流输沙量对生态环境也是相当重要的。
人们应该保护好生态环境，符合国家的可持续发展政策。
人们应该在各个方面来保护好生态环境，对河流的生态保护也是有一定的必要的。
一、无定河流域的基本概况无定河，在古代称为生水、朔水、奢延水。
因为流域内植被破坏十分严重，流量不定，深浅不定，水时而浑浊时而清澈，因此就有了恍惚都河、黄糊涂河和无定河之名。
这就是无定河名字的来历。
无定河流域是陕西榆林地区最大的河流，无定河发源于定边县白于山北麓，上游叫红柳河，因为河流经靖边县新桥后称为无定河，无定河经过米脂、绥德到清涧县川口以南20公里处注入黄河。
全长491.0公里，流域覆盖面积30260平方公里，陕西境内河长442.8公里，流域面积21049.3平方公里。
无定河流域各河道都有着明显的差异。
无定河流域水系分布十分不均匀，基本为一风倒树状水系。
无定河多年平均流量15.3亿立米，占黄河流域多年平均流量628亿立米的2..4%，流域面积占黄河流域面积的4.2%，因此该河的径流量相对来说比较贫乏的。
河流悬移质泥沙含沙量遥感监测方法的动态和前沿调研
河流悬移质泥沙含沙量遥感监测方法的动态和前沿调研泥沙中心屈丽琴，杜鹏飞，张婧，殷哲泥沙含量及其分布特征是河流系统中物理、化学、生物和环境过程交互作用研究的重要内容。
悬移质含沙量Suspended Sediment Concentration（SSC）用来表示单位水体中悬移质（指受重力作用和水流紊动作用悬浮于水中随水流前进的固体泥沙物质）的含量，一般用mg/l表示。
SSC是表征河流和坡面流中泥沙输移情况的重要指标。
长期以来，烘干称重法仍然是水流泥沙含量测定应用最广泛的方法。
这种方法测量周期长、劳动强度大、检测过程繁琐、且不能提供泥沙的动态过程和足够精度的空间分布信息。
可以通过建设监测网络体系和空间插值的途径获取河流泥沙的空间和动态信息，但是监测网络的建设和维护耗资巨大。
根据相关调查，全球范围内，大部分河流没有泥沙监测体系或监测数据不可用。
对少数具有泥沙观测数据的河流而言，泥沙观测的可靠性也往往被质疑。
根据亚马逊河泥沙含量动态变化特性的研究，受采样点代表性、操作可靠性和样品丢失等因素影响，河流泥沙观测网获取数据的有效性受很大限制。
鉴于传统泥沙观测方法存在的问题，相关学者开展了大量观测泥沙新技术的研究，这些方法在特定的实验室条件或实验流域的应用中都取得了一定的成功。
但总体而言，目前的大部分研究成果技术受精度、制造工艺、成本等方面的限制，还不能满足建立大尺度的连续泥沙观测网络的实践要求，更不能覆盖建站的河流断面。
遥感技术（RS）作为一种新的技术手段，能够方便及时地获取地球表面宏观信息，在城市规划建设、土地利用、农业、林业以及自然灾害预报等方面受到一定重视并得到了广泛应用。
随着遥感数据技术平台的不断升级更新，遥感数据质量和可获取性都在不断地提升，特别是WORLDVIEW,SPOT、QUICKBIRD、IKONOS航天、无人机等高分辨率遥感影像的出现，为遥感影像的分析和应用带来了更便利的数据源和更广泛的应用前景。
无定河输沙量长期变化趋势与变异点分析
无定河输沙量长期变化趋势与变异点分析摘要：采用 Mann-Kendall非参数秩次相关检验法, 对无定河干流白家川、赵家窑水文站的年降水量、年径流量和年输沙量变化趋势进行了分析, 利用降水量—径流量、降水量—输沙量和径流量—输沙量双累计曲线对径流量和输沙量的突变点进行了分析。
调查结果表明:白家川水文站的输沙量分别在 1966年、1972年和 1979年发生了突变，赵石窑站的输沙量分别在1966年、1979年发生了突变，其变异点基本相同。
无定河径流量和输沙量皆具有显著的减少趋势，但年降水量没有表现出明显的减少趋势，而导致这一变化的主要原因就是人类活动了。
关键词：无定河；输沙量；变化趋势；变异点；分析引言无定河，黄河一级支流，位于中国陕西省北部，是陕西榆林地区最大的河流，发源于定边县白于山北麓，上游叫红柳河，流经靖边新桥后称为无定河。
全长491公里，流经定边、靖边、米脂、绥德和清涧县，由西北向东南注入黄河。
上游红柳河源于定边东南长春梁东麓，东南流向，沿途纳榆溪河、芦河、大理河、淮宁河等支流，在清涧县河口注入黄河。
无定河粗沙输沙量多，是陕西输出粗沙最多的河流。
泥沙会造成河流和水道淤积，给水利工程和人民生活等带来了很大的影响。
故无定河输沙量的变化分析必不可少。
无定河输沙量的变化具有复杂的随机性和波动性,其变化受自然因素和人为因素的影响。
赫斯特(Hurst)提出的重标度极差分析法无疑是分析此类问题的一个有力工具, 其最大优势在于不管曲线是正态分布还是非正态分布, 分析结果的稳定性均不受影响。
笔者就是用此方法对上述无定河的问题进行分析。
一、数据的选取与分析方法1.1 数据的来源及选取白家川水文站是无定河下游干流上的控制水文站，而赵石窑水文站是无定河上游干流上的重要水文站。
故现选取无定河白家川、赵石窑水文站1956年到2005年的实际年降水量、年径流量以及年输沙量数据。
1.2数据的分析方法1.2.1 Mann-KendallMann-Kendall非参数秩次检验在数据趋势检测中极为有用，其特点表现为：（1）无需对数据系列进行特定的分布检验，对于极端值也可参与趋势检验；（2）允许系列有缺失值；（3）主要分析相对数量级而不是数字本身，这使得微量值或低于检测范围的值也可以参与分析；（4）在时间序列分析中，无需指定是否是线性趋势。
黄河中游支流无定河流域水沙情势与变异特性
黄河中游支流无定河流域水沙情势与变异特性张洪波;李娇娇;辛琛;李吉程【摘要】近年来,黄河中游支流无定河流域水沙情势发生了显著变化,径流量与输沙量都出现了急剧减少的现象,其年径流量与输沙量序列变异类型(尤其是趋势变异、均值跳跃变异及方差变异)的信息重叠问题尚没有有效的解决方案,导致很难给出较为准确的变异归因解释.为此,以无定河流域10个水文站的实测年径流量和输沙量序列为研究对象,采用经验模态分解、STARS法和迭代累积平方和(ICSS)法对年输沙量序列进行趋势变异、均值跳跃变异和方差变异检验,识别无定河流域年输沙量序列变异的类型构成.同时,采用双累积曲线探讨无定河流域的水沙关系变化,并结合流域实际,分析变异类型产生的原因.结果表明:无定河流域年输沙量序列的变异类型均为复合类型,且复杂多变,其中趋势变异主要为先减后增型,均值跳跃变异为向上向下型和下沉型,方差变异主要为振幅缩减型;归因分析结果显示,无定河流域的淤地坝建设驱动年输沙量序列的下沉型均值跳跃变异,与其他水土保持措施一起驱动序列的趋势变异和方差变异;年降水量及沙尘暴频率因变化较小,仅在趋势变异上有微弱影响;淤地坝施工期间强降水引发的水土流失和淤地坝拦沙后清水下泄引发的河道冲刷驱动年输沙量序列均值向上的跳跃性变化,而淤地坝群淤积库容随时间的衰减则应该是驱动年输沙量序列趋势变异的关键因子.【期刊名称】《地球科学与环境学报》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】12页(P241-252)【关键词】水文变异;输沙量;经验模态分解;STARS法;迭代累积平方和法;水沙情势;归因分析;无定河流域【作者】张洪波;李娇娇;辛琛;李吉程【作者单位】长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室,陕西西安710054;长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;陕西省江河水库管理局,陕西西安710018;长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P3330 引言黄河是世界上含沙量最大的河流，且具有水沙不同源的特征。
第5章悬移质运动和水流挟沙力
第六章 悬移质运动和水流挟沙力 多沙河流中的泥沙输运大部分是以悬移运动的形式进行的。
例如，在三峡水库蓄水前，长江宜昌站多年平均的卵石推移质(D>10mm)年输沙量约为76万t ，沙质推移质(D 50＝0.21mm)年输沙量约为862万t ，而悬移质(D 50＝0．031mm)年输沙量则达到5.26亿t 。
因此了解悬移质的运动机理、准确地计算悬移床沙质的输运量是河流动力学的一项重要内容。
6.1泥沙扩散方程悬移运动的泥沙颗粒具有较细的粒径，可以跟随水流的紊动在水体中随机运动。
在垂向上，泥沙颗粒的运动可以看成是两种运动的叠加，即重力驱动下的沉降运动和水流紊动驱动下的随机运动。
当颗粒的数量很大时，将形成泥沙垂向运动的宏观动态平衡，此时泥沙浓度在垂向上有一个稳定的分布。
基于泥沙颗粒在紊流中的随机运动来求解泥沙浓度垂向分布，称为扩散理论。
这一理论的基础是液体的紊动扩散理论，它是通过把泥沙颗粒或液体微团的运动与分子热运动相比拟而得出的，其基本方法都是用梯度型扩散(如Fick 扩散定律)来描述颗粒随机运动的宏观结果。
德国生物学家Fick 认为热在导体中的传导规律可用于解释盐分在溶液中的扩散现象，从而提出了经验性的Fick 第一定律：dndS D vt n n ε-= (5-1) 即单位时间内通过单位面积的溶解物质D n 与溶质浓度S vt 在该面积的法线(n)方向的梯度成正比。
式(5-1)中，n ε为n 方向的扩散系数；对于泥沙扩散的情况，S vt 即代表瞬时含沙浓度；负号表示溶解物质总是从浓度高的地方向低的地方扩散。
考虑二维水流的情况，令U t 、V t 分别代表纵向、垂向的瞬时流速。
将染色剂注入水体中，在水流的扩散作用下，染色剂在随着水流向前运动的时候，将不断向周围扩散，染色的水体范围不断扩大。
由于垂向上的时均流速为零，所以至少垂向上的染色水体范围扩大与时均运动无关，完全是由纯粹的扩散作用引起(纵向上的染色水体扩大与扩散作用和时均剪切离散作用都有关)。
海岸动力学7.4 悬移质含沙量和输沙率
m
0.5 f wM
1 2
0.007151
0.5285
8
例题
波浪正向入射,周期为5S,波高2米,床面平坦,在水深6米处, 泥沙颗粒直径0.2毫米,波数0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系 数0.007,根据Nielson,求含沙量沿水深分布?
S
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例题
波浪正向入射,周期为5S,波高2米,床面平坦,在水深6米处, 泥沙颗粒直径0.2毫米,波数0.3,沉降速度0.009m/s,波浪摩阻系 数0.007,根据Nielson,求含沙量沿水深分布?
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二、波浪作用下悬沙浓度分布之沙纹峰顶上表达式
S
z
S0
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z Ls
Ls 1.4H r 0.0825
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告悬移质输沙率是描述河流输沙特征的重要参数之一，准确测定悬移质输沙率对于有效掌握流域径流及泥沙输送规律具有重要意义。
本文以伍市水文站为例，对其悬移质输沙率进行测定分析，并对分析结果进行解读。
具体如下：一、数据来源及处理方法悬移质输沙率数据来自伍市水文站，采用定点取样法采集悬移质样品，利用标准筛分法测定其粒度组成，再结合物理模型计算悬移质输沙率。
数据时间范围为2010年至2020年，数据量为132组。
二、分析结果1.数据特征分析通过对伍市水文站悬移质输沙率数据进行统计分析，得出以下特征：（1）数据波动较大，年际变化明显，最小值为0.02t/（km^2·a），最大值为115.94t/（km^2·a），平均值为18.92t/（km^2·a），中位数为12.28t/（km^2·a）。
（2）数据分布不均，2011年和2012年的输沙量占比最大，分别为14.3%和13.5%，2018年和2020年输沙量占比最小，均为0.5%。
（3）数据呈现单峰分布，峰值出现在5~10t/（km^2·a）范围内，分布形态近似于正态分布。
2.相关分析（1）悬移质输沙率与流量呈现明显相关，相关系数达到0.72，表明流量是影响悬移质输沙率的主要因素。
三、结论及建议（1）伍市水文站悬移质输沙率呈现较大的波动性和年际变化，悬移质输沙率数据分布不均。
（2）流量是影响伍市水文站悬移质输沙率的主要因素，降雨对其影响相对较小。
（1）增加悬移质输沙率的采样点数量及采样频率，以充分反映悬移质输沙率的波动性和空间差异性。
（2）加强对流量的监测和预报，以便更加准确地估算悬移质输沙率。
（3）进一步开展相关因素对悬移质输沙率的影响研究，以完善对悬移质输沙率的认识。
无定河流域泥沙和径流变化研究
2020年11月第42卷第6期地下水Ground waterNov . ,2020Vol . 42 NO . 6D 01：10. 19807/j . cnki . D X S . 2020 -06 -055无定河流域泥沙和径流变化研究高夏晖1,高雨轩2(1.黄河水利委员会榆林水文水资源勘测局，陕西榆林719000;2.黄河水利委员会延安水文水资源勘测局， 陕西延安716000)[摘要]采用非参数M a n n - Kendall 分析了 1964 -2010年青阳岔站、李家河站和白家川站径流和泥沙负荷 的时空变化。
结果显示：自1990年以来，无定河流域泥沙的年际和年内分布发生了显著变化，青阳岔站泥沙和径流 量发生显著增加，而李家河站和白家川站的泥沙流量却发生了减少。
总体而言，年内径流分布格局一直保持稳定。
无定河的径流和泥沙负荷的时空变化归因于水电站的建设、土地利用变化和降水频率和强度。
研究结果可为无定河 流域环境保护和生态修复提供参考。
[关键词]无定河流域；径流；泥沙；Mann - Kendall [中图分类号]T V 148 + .1[文献标识码]A[文章编号]1004 - 1184(2020)06 -0167 -03Study on sediment and runoff change in Wuding River BasinGAO Xia - hui 1 ,GAO Yu - xuan 2(1. Yulin Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Yellow River Conservancy Commission , Yulin 719000, Shaanxi , China ； 2. Yan an Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Yellow River Conservancy Commission , Yan an716000, Shaanxi Province , China )Abstract ：The no parametric M a n n - Kendall i s analyzed from 1964 to 2010 young Yang bifurcation and Bai Jiachuan LiJiahe stand stand spatial and temporal variations of runoff and sediment load results show that since 1990, the Wuding river basin sediment distribution inter - annual and years changed dramatically , Qingyang branch station sediment and runoff in creased significantly , whereas the sediment flow Li Jiahe station and Bai Jiachuan station reduce overall , happened years run off distribution pattern have been stable spatial and temporal variations of the Wuding river runoff and sediment load due to the construction of Hydraulic electric generating station and precipitation frequency and intensity of land use change The results can provide reference for environmental protection and ecological restoration in Wuding River basin .Key words ： Wuding River Basin ；runoff；sediment ； Mann - Kendall黄河以较低的水含量和拥有大量的泥沙而闻名，贡献了全球所有河流系统沉积物产量的6% [|]。
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告一、研究背景悬移质输沙率是指水流中悬浮颗粒物质的流速。
它是评价河流泥沙输移能力和河道稳定性的重要指标之一。
伍市水文站位于伍市市中心，是该市重要的水文观测站之一。
近年来，伍市的土地利用发生了较大的变化，城市化进程快速推进，生产生活污水排放增加，对水环境产生了一定的影响。
针对悬移质输沙率的测分分析，有助于了解水生态环境变化和河道演变规律，为水资源管理和环境保护提供数据支持。
二、数据采集与处理本次研究选取了近5年伍市水文站的悬移质输沙率数据进行分析。
首先对水文站的数据进行了初步处理，包括缺失值填充、异常值剔除等。
然后利用统计学方法对数据进行了初步的描述性分析，探索了悬移质输沙率的变化趋势和季节性变化规律。
接着，利用相关分析和回归分析的方法，探讨了悬移质输沙率与一些主要的环境因素（如降雨量、河道流速等）之间的关系。
三、结果分析经过数据处理和分析，得到了以下结论：1.悬移质输沙率的季节性变化明显，一般在春夏季节较高，秋冬季节较低。
2. 悬移质输沙率与降雨量具有一定的正相关关系，降雨过程对悬移质输沙率的增加有明显的影响。
3. 河道流速对悬移质输沙率的影响程度较大，流速越大，悬移质输沙率越高。
4. 近5年来，伍市水文站的悬移质输沙率整体呈现上升趋势，说明河道中悬浮颗粒物质数量逐渐增多。
四、结论与建议根据数据分析的结果，可以得出以下结论和建议：1. 进一步加强对悬移质输沙率的监测和观测，及时掌握河道泥沙输移情况。
可以考虑增加水文站点，提高数据密度。
2. 精细化监测降雨量和河道流速对悬移质输沙率的影响，探索具体的定量关系，为河道管理和防洪工作提供科学依据。
3. 加强对水源地和河道的保护，减少城市污水和工业排放对水环境的影响，以降低悬移质输沙率。
本次关于伍市水文站悬移质输沙率的测分分析，为了解水生态环境变化和河道演变规律提供了一定的科学依据。
同时也为伍市水资源管理和环境保护提供了重要的数据支持和参考意见。
无定河——精选推荐
无定河无定河是黄河中游右岸的一条多沙支流，发源于陕西省北部自于山北麓定边县境，流经内蒙古伊克昭盟乌审旗境，流向东北，后转向东流，至鱼河堡，再转向东南，于陕西清涧县河口村注入黄河，全长491公里，流域面积30261平方公里。
据川口水文站1957~1967年实测资料统计，平均年径流量为15.35亿立方米，年输沙量2.17亿吨，平均含沙量141公斤每立方米，输沙总量仅次于渭河，居各支流第二位。
无定河流域地处黄土高原北部和毛乌素沙漠边缘，兼有这两种地貌特征。
按地貌和水土流失的特点，流域内可分为三个类型区：一是风沙区，位于流域西北部，面积l6446平方公里，占流域面积的54.3%，地面为第四系松散的沙土和沙质黄土所覆盖，地貌形态有流动、半固定、固定沙丘和滩地，水蚀轻微，风蚀剧烈。
二是河源梁间区，位于流域西南部，面积3454平方公里，占流域面积的11.4%，沟蚀特别严重，年侵蚀量占流域年输沙量的21.4%。
三是黄土丘陵沟整区，位于流域中下游，面积10361平方公里，占流域面积的34.396，水土流失严重，年侵蚀量占流域年输沙量的72.6%，是流域泥沙的主要来源区，侵蚀模数每平方公里高达1.77万吨。
多年来，无定河被列为水土保持治理的重点，全面开展综合治理，已经取得显著成效。
其中，榆林地区治沙成绩很大，流域内支流上修建了大量拦泥淤地坝库工程，特别是在无定河上游建成一系列蓄水拦泥的库坝，有效地拦减了泥沙。
通过综合治理，流域的水沙已经有所改变，据川口水文站实测资料分析，1971~1980年比1952~1960年平均径流量减少25.3%，年输沙量减少62. 4%(含降雨偏小影响)。
近年来，流域内发现储量巨大的天然气资源，并已进行开发。
1997年，无定河流域的天然气通过管道送到首都北京。
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告1. 引言1.1 研究背景在过去的几十年里，悬移质输沙率一直是水文学和河流动力学领域的研究热点之一。
悬移质是河流中悬浮的固态颗粒，其输沙率是指单位时间内河流中悬移质的输送量。
研究悬移质输沙率的变化规律对于了解河流泥沙运移和水力特性具有重要意义。
近年来，随着人类活动的增加和环境变化的加剧，伍市水文站周围的河流悬移质输沙率也呈现出明显的变化趋势。
由于水资源的重要性和生态环境的恶化，对伍市水文站悬移质输沙率进行深入研究已经成为当务之急。
本研究旨在通过对该水文站周边悬移质输沙率的测定和分析，探讨不同季节、降雨量、流速变化以及河床形态对悬移质输沙率的影响，为更好地理解和利用河流资源提供科学依据。
1.2 研究目的本研究的目的是通过对伍市水文站悬移质输沙率的测定和分析，探讨不同季节、降雨量、流速变化和河床形态对悬移质输沙率的影响，从而全面了解该水文站输沙的情况。
具体目的包括：1. 探讨伍市水文站悬移质输沙率的测定方法，为后续研究奠定基础；2. 分析不同季节下的悬移质输沙率变化规律，揭示季节性对输沙率的影响；3. 研究降雨量对悬移质输沙率的影响，分析降雨事件对输沙率的激发作用；4.探讨流速变化对悬移质输沙率的影响，揭示流速变化对输沙过程的影响机制；5. 研究河床形态对悬移质输沙率的影响，分析河床变化对输沙率的影响。
通过这些研究目的，可以全面了解伍市水文站悬移质输沙率的规律和影响因素，为水资源管理和防灾减灾工作提供科学依据。
2. 正文2.1 伍市水文站悬移质输沙率测定方法伍市水文站是一个重要的地表水监测站点，为了研究悬移质输沙率的变化情况，我们采用了以下测定方法：1. 底栖采样法：通过在河流底部放置底栖采样器，收集底部颗粒物质，然后通过称重和筛分的方法，确定悬移质的含量。
2. 水样采集法：利用自动水采器，定时采集河水样本，然后通过过滤和比色法测定水中的悬移质含量。
3. 流速测定法：采用流速仪器在不同流速下测定水流的速度，结合流量计算方法，确定水流中的悬移质含量。
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告
伍市水文站悬移质输沙率间测分析报告
悬移质输沙率是指河流中悬浮物或悬浮颗粒物质在单位时间内通过一个固定截面的输送量，是研究河流输沙能力的一个重要指标。
为了更好地了解伍市水文站悬移质输沙率的变化规律，我们进行了相关的测量和分析。
我们在伍市水文站选取了合适的测点，使用悬移质在线监测仪器进行连续监测，以获取每日的悬移质输沙率数据。
在测量过程中，我们注意到水文站内外的气象条件、河水水位和流速等因素都可能对悬移质输沙率产生影响，因此我们同时记录了这些因素的变化情况。
通过对连续监测数据的分析，我们发现伍市水文站悬移质输沙率存在明显的日变化特征。
一般来说，悬移质输沙率在白天相对较高，夜晚相对较低。
这种变化规律主要是由于白天河流中的水动力和水位变化较大，悬移质更容易被悬浮在水中，从而导致悬移质输沙率的增加；夜晚水流较为平缓，悬移质沉降速度加快，导致输沙率下降。
我们还对悬移质输沙率与其他因素的相关性进行了分析。
结果表明，悬移质输沙率与河水流速呈正相关关系，即水流速度越快，悬移质输沙率越高。
这是因为快速的水流会带动悬移质的悬浮和输送。
我们还发现悬移质输沙率与河水水位的关系不明显，可能是因为河水水位的变化对悬移质输送的影响较小。
伍市水文站悬移质输沙率存在明显的日变化特征，白天相对较高，夜晚相对较低。
悬移质输沙率与河水流速呈正相关关系，与河水水位的关系不明显。
这些分析结果对于深入研究河流输沙能力、灾害预测和水资源管理具有一定的参考价值。
悬移质日平均输沙率计算方法的改进
悬移质日平均输沙率计算方法的改进
刘纯义;赵志贡;朱岐武
【期刊名称】《人民黄河》
【年(卷),期】2002(024)009
【摘要】在流量和含沙量变化较大的情况下,<水文资料整编规范>中有两种用流量加权计算悬移质日平均输沙率的方法.而在生产实践中,这两种方法的计算结果与理论计算结果相比都会有一定的误差,且误差的大小也难以控制.特别在涨水涨沙和落水落沙的情况下,会造成单向系统计算误差.为了提高悬移质日平均输沙率的计算精度,在原计算方法的基础上提出了改进意见,设计了计算表.采用改进后的计算方法可以直接得到理论计算结果,避免了计算方法造成的误差,而且即使在流量、含沙量最大涨落段也无需进行直线内插便可求出相对精确的计算结果.改进后的计算表和原来的基本一致,便于测验记录、分析整理资料和推广使用.
【总页数】3页(P25-26,29)
【作者】刘纯义;赵志贡;朱岐武
【作者单位】黄河水利职业技术学院,河南,开封,475001;黄河水利职业技术学院,河南,开封,475001;黄河水利职业技术学院,河南,开封,475001
【正文语种】中文
【中图分类】TV142
【相关文献】
1.含沙量与输沙率逐日平均表相关问题的探讨 [J], 胡俊波;李德才
2.日平均输沙率96加权法改进探讨 [J], 王燕;谭成志;孙兰兰;林瑛;闫照喜
3.日平均输沙率不同计算方法比较分析 [J], 赖厚桂;周波
4.切德克水文站悬移质输沙率间测问题探讨 [J], 王颖
5.洪水期悬移质日平均输沙率计算方法的分析研究 [J], 王卫东;赵志贡;荣晓明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
无定河流域悬移质有效输沙流量分析
泥沙研究 2010年6月Journal of Sedi m ent Research第3期收稿日期:2008207207基金项目:国家自然科学基金项目(40788001,40677019)作者简介:马元旭(1980-),男,山东泰安人,博士后,主要从事河流地貌研究。
无定河流域悬移质有效输沙流量分析马元旭,许炯心,黄河清(中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室,北京 100101)摘要:本文利用无定河实施水土保持措施前11年(1959-1969年)的日平均流量和日平均含沙量资料,计算了无定河及其支流共12条河流的有效输沙流量。
由于流量之间的不连续性,首先将各站所有的流量分为两组:小流量级和大流量级。
将小流量级别的流量分别以该流量级的1、3/4、1/2、1/4标准差为间隔进行分级。
对于大流量,如果相邻的流量差在对应的小流量间隔内,将其归为一级。
然后计算每级流量的输沙量,最大输沙量对应的流量为有效输沙流量。
结果发现风沙区河流的有效输沙流量与黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量之间存在着很大的区域差异。
在四种分级间隔下,黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量一般均出现在大洪水流量范围内,风沙区河流的有效输沙流量出现在小流量范围内。
流量分级间隔的大小对风沙区河流的有效输沙流量的历时百分比有着较大的影响。
不同地貌区域河流有效输沙流量的差异主要与流量过程和含沙量有关。
关键词:无定河;有效输沙流量;水流历时;流量分级;流量过程;高含沙水流中图分类号:T V 143.6 文献标识码:A 文献编号:04682155X (2010)03200732081 前言河道形态的调整往往取决于河道的某一特征流量,而这一特征流量与河道的输沙有着极为密切的关系。
Wol m an &M iller (1960)将力学中“功”的概念应用到地貌营力的有效作用分析中,提出了“有效输沙流量”(Q e )这一概念[1]。
悬移质水流挟沙能力与输沙特性
悬移质水流挟沙能力与输沙特性费祥俊( 清华大学 )摘要：悬移质水流挟沙能力与输沙特性对于冲积河流泥沙冲淤、河床演变影响很大。
作者在对我国广泛应用的悬移质挟沙力半经验性公式进行分析基础上，指出了这类公式应用的局限性，并通过试验研究提出了悬移质水流挟沙能力的新关系式，同时对输沙平衡时的临界不淤流速及临界坡降等表达式进行了探讨，文中结论的应用限于S＝２～４０kg/m3中低含沙量的情况。
关键词：悬移质；挟沙能力；不淤流速；临界坡降1 引言悬移质单宽的垂线平均悬移质输沙率一般表达式应是（1）式(1)中h为水深，a为离床面距离，s y，u y分别是垂线上y处的含沙量及流速。
含沙量垂线分布的确定已有扩散理论及重力理论，还有最新的倪晋仁等［１］的研究成果，流速垂线分布也有不同的观点，主要是对数流速分布规律在主流区是否也有效及对数分布式中的卡门常数与含沙量关系等问题。
前人在这方面作了大量研究，这里不赘。
由于按式(1)来计算悬移质输沙率存在上述复杂问题，为避开上述含沙量及流速分布细节，人们采用另一途径，即能量平衡原理来推求悬移质输沙能力，认为悬移质输沙消耗的是水流的紊动动能中的一小部分，其他大部分的动能通过沿程阻力转化为热能而消耗掉，而水流紊动动能又是水流势能扣除当地粘性消耗后取得的。
如在水流中含沙量较小时，水流能量表示为E1=γU J（2）消耗于悬浮泥沙运动作功的能量表示为E s=(γs-γ)S vω（3）式(2)、(3)中，γsγ分别为泥沙及清水的容重，S v为含沙量浓度的体积百分比计，U，ω，分别为水流速度及颗粒沉速。
J为能坡，这样根据能量平衡原理有E s=e s k t E1 （4）式中k t为动能的转换系数，e s为泥沙悬浮能量占水流动能之比值，又称悬移效率系数。
这样由以上关系式可得悬移质输沙浓度为（5）或（6）这里困难问题是系数e s,k t如何取值，尤其是e s，其绝对值很小，对于S v的相对误差必然很大。
无定河流域概况
⽆定河流域概况⽆定河流域⽔沙变化分析⼀、基本概念河流泥沙主要分为悬移质和推移质两类。
悬移质泥沙是那些颗粒较⼩的泥沙，由于受紊流的向上分⼒作⽤⽽悬浮在⽔中随⽔流⽽下。
推移质泥沙是那些沿着河床或接近河床运动的颗粒较⼤的泥沙。
推移质泥沙虽然也是参与河道冲淤变化的泥沙的重要组成部分，但它的数量远⽐悬移质泥沙少，因此我们常说的泥沙是指悬移质泥沙。
影响河流泥沙来源的因素包括⽓候因素和流域下垫⾯因素。
⽓候因素主要表现在降⽔、风⼒、⽓温等要素的变动上⾯。
暴⾬是产⽣⼟壤侵蚀的动⼒，黄河中游地区⽔⼟流失主要是由暴⾬形成的。
暴⾬直接冲击和侵溅地表，并形成地表径流冲刷着表层⼟壤，由⽚状侵蚀逐渐扩⼤为沟状侵蚀。
流域下垫⾯因素主要是指流域地形、植被、⼟壤等特性。
地形起伏较⼤的流域，由于下渗量⼩和汇流速度⼤，⼟壤的侵蚀也就加⼤。
植被情况良好的流域，其坡⾯侵蚀量较⼩，进⼊河流的泥沙也⼤为减少。
流域⼟壤的特性和结构不同，对于各种动⼒侵蚀作⽤的反应也不同。
⼆、流域概况⽆定河是黄河中游⼀⽀较⼤的多沙⽀流，发源于陕西省靖边、定边、吴旗三县交界处的⽩于⼭，由西向东流经内蒙古伊克昭盟和陕西省榆林、延安地区，于清涧县河⼝村汇⼊黄河。
⼲流全长491.2km，全河⽐降为1.97‰，流域内总⾯积为30261km2，其中⽔⼟流失⾯积13137km2，达76%，年均侵蚀模数达7900t/km。
汇⼊的较⼤⽀流有纳林河、海流兔河、芦河、⿊⽊头川、榆溪河、马湖峪、⼤理河、⼩理河、义合沟等。
流域西北为⽑乌素沙漠腹地，约占全⾯积的54%；西南部为河源梁涧区，约占全⾯积的11%；东南为黄⼟丘陵沟壑区，约占全⾯积的35%。
（⼀）风沙区风沙区位于流域西北部，区内⾯积16446km2，其中8639km2位于内蒙古伊克昭盟，7807km2位于陕西省榆林地区。
区内⽓候⼲燥，⽔系⽹稀少，地⾯起伏平缓，以风蚀为主，年输沙量约0.15亿t,占全流域的5.9%，年侵蚀模数为912t/km2。
实测流量悬移质输沙率计算
实测流量、悬移质输沙率计算第一题（一）根据表1提供的资料，计算垂线平均流速、垂线平均含沙量。
表1 垂线测速测沙记录表(二)用表1的计算结果与表2提供的数据，计算实测流量、悬移质输沙率（测流开始时的水位为25.18m；结束时水位为25.17m；岸边系数采用0.7）。
表2实测流量、悬移质输沙率计算表(三)由以上计算结果，推求1、水道断面面积；2、断面平均水深；3、断面流量；4、断面平均流速；5、断面输沙率；6、断面平均含沙量；7、相应水位。
第二题1根据表1提供的资料，计算垂线平均流速(流速仪最近检定时公式中的Ｋ=0.685，Ｃ=0.006)、垂线平均含沙量（二）用表1的计算结果与表2提供的数据，计算实测流量、悬移质输沙率（测流开始时水位为16.75 m；结束时水位为16.73 m；岸边系数采用0.7）。
三）由以上计算结果，推求: 1、水道断面积；2、断面平均水深；3、断面流量；4、断面平均流速；5、断面输沙率；6、断面平均含沙量；7、相应水位。
表2 实测流量、悬移质输沙率计算表第三题根据表1提供的资料，计算垂线平均流速、垂线平均含沙量。
表1 垂线测速测沙记录表二）用表2提供的数据，计算下列数值。
（测流开始时的水位为45.27m；结束时水位为45.24m；岸边系数采用0.7）。
表2 实测流量、悬移质输沙率计算表1、水道断面面积；2、断面平均水深；3、断面流量；4、断面平均流速；5、断面输沙率；6、断面平均含沙量；7、相应水位第四题计算下表流量和糙率n（请准备规格25×50cm米格纸一张）第五题相应水位计算表第七题某水文站一次测流中的数据见下表，试计算断面平均水深H、断面平均流速V、水面比降I和糙率n。
第八题流速及含沙量计算某水文站某次悬移质输沙率测验的部分记录如下表： (1)计算0.6一点法测速的相对误差(2)计算垂线平均含沙量-关系曲线及定第九题10、某水文站为水库站，其北干渠节制闸为平底闸，自由式孔流采用公式形式Q=，相关关系/e hu M线资料见下表，请进行误差评定。
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泥沙研究 2010年6月Journal of Sedi m ent Research第3期收稿日期:2008207207基金项目:国家自然科学基金项目(40788001,40677019)作者简介:马元旭(1980-),男,山东泰安人,博士后,主要从事河流地貌研究。
无定河流域悬移质有效输沙流量分析马元旭,许炯心,黄河清(中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点实验室,北京 100101)摘要:本文利用无定河实施水土保持措施前11年(1959-1969年)的日平均流量和日平均含沙量资料,计算了无定河及其支流共12条河流的有效输沙流量。
由于流量之间的不连续性,首先将各站所有的流量分为两组:小流量级和大流量级。
将小流量级别的流量分别以该流量级的1、3/4、1/2、1/4标准差为间隔进行分级。
对于大流量,如果相邻的流量差在对应的小流量间隔内,将其归为一级。
然后计算每级流量的输沙量,最大输沙量对应的流量为有效输沙流量。
结果发现风沙区河流的有效输沙流量与黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量之间存在着很大的区域差异。
在四种分级间隔下,黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量一般均出现在大洪水流量范围内,风沙区河流的有效输沙流量出现在小流量范围内。
流量分级间隔的大小对风沙区河流的有效输沙流量的历时百分比有着较大的影响。
不同地貌区域河流有效输沙流量的差异主要与流量过程和含沙量有关。
关键词:无定河;有效输沙流量;水流历时;流量分级;流量过程;高含沙水流中图分类号:T V 143.6 文献标识码:A 文献编号:04682155X (2010)03200732081 前言河道形态的调整往往取决于河道的某一特征流量,而这一特征流量与河道的输沙有着极为密切的关系。
Wol m an &M iller (1960)将力学中“功”的概念应用到地貌营力的有效作用分析中,提出了“有效输沙流量”(Q e )这一概念[1]。
所谓有效输沙流量,是指在所有的流量级别中,输沙量达到最大所对应的某一级别的流量。
Wol m an &M iller (1960)将有效输沙流量与平滩流量的重现期进行了比较,发现两者之间比较近似,之后的很多学者对有效输沙流量以及两种特征流量之间的关系进行了研究。
Wol m an &M iller (1960)的分析表明有效输沙流量与平滩流量的重现期大多在1-2年左右。
通过对美国怀俄明州和科罗拉多州的15条河流的分析,Andere ws (1980)也发现有效输沙流量和平滩流量几乎是一致的,重现期介于1.18～3.26年之间[2]。
而对于有效输沙流量与平滩流量或者具有某一重现期的流量是否一致,一些学者提出了不同的见解。
Bens on &Thomas (1976),Pickup and W arner (1976)指出有效输沙流量与平滩流量之间存在着显著差别。
Pickup and W arner (1976)的研究表明有效流量具有1.15～1.40年的重现期,相对于1.58年一遇的洪水要小得多,而平滩流量为4～10年一遇。
平滩流量与造床流量之间也存在着较大的区别(陈建国,2006)。
可见,有效输沙流量的大小和重现期以及其与平滩流量、造床流量之间的关系一直是存在争议的问题。
本文以无定河及其支流为例,利用逐日平均流量和逐日平均含沙量分析:(1)四种不同流量分级方案下无定河的有效输沙流量,(2)无定河不同地貌区的河流有效输沙流量的差异。
372 研究区概况无定河是黄河中游的一条重要支流,自然环境和水沙条件复杂多样,是黄河下游粗泥沙沉积的主要来源区。
其流域面积为30261km2,干流全长491km,主河道平均比降为1.97%。
流域位于毛乌素沙漠南缘与黄土高原北部的交界地区,是风沙-黄土过渡地带。
流域年平均降水量为409.1mm,属于暖温带半干旱气候。
西北部为风沙区,占全流域面积的54.3%,河源区为厚层黄土覆盖,沟壑切割深度为50.3m。
整个无定河流域的流量和含沙量年内变差较大,但是风沙区与丘陵沟壑区相比而言,其年内变差相对较小。
无定河流域根据地貌类型可以大致分为风沙区、河源梁涧区和黄土丘陵沟壑区(图1)。
不同的地貌区域,其地表物质组成、降水特征以及水沙过程都存在着较大的差别。
风沙区主要以沙地为主,属风成地貌,物质组成较粗;黄土丘陵沟壑区地表物质组成主要是黄土,颗粒较细;而河源沟峁梁涧区物质组成为与黄土丘陵沟壑区类似,但是地貌差异较大,河流已经深切到基岩。
3 数据和计算方法本文所用的数据均来源于1959-1969年期间的黄河流域水文资料。
该时期水土保持措施实施前的“基准期”[6],人类活动较弱,可以分析准自然条件下河道输沙过程和特征对流域侵蚀产沙的反映。
由于测站设立时间的差别,不同测站水文资料的时间系列不尽相同,一般具有6-11年的时间系列,详细情况如表1所示。
由于赵石窑站水沙主要来源于风沙区河流,丁家沟和川口站水沙主要来自于黄土丘陵沟壑区,因此分别将这三个站划分到风沙区和黄土丘陵沟壑区[9]。
表1 无定河测站数据概况Table1 Su mmary of the data of W uding R iver and its tributaries站名河流地貌区域时段年数数据点数丁家沟无定河黄土丘陵沟壑区1959-1969114018川口无定河黄土丘陵沟壑区1959-1969114018横山芦河黄土丘陵沟壑区1959-1969113837殿市黑木头川黄土丘陵沟壑区1959-1969113776马湖峪马湖峪河黄土丘陵沟壑区1963-1966,1968-196962192绥德大理河黄土丘陵沟壑区1960-1961,1964-196992893李家河小理河黄土丘陵沟壑区1959-1969113806青阳岔大理河梁峁沟涧区1959-1969113745靖边芦河梁峁沟涧区1959-1969113770赵石窑无定河风沙区1959-1969114018韩家峁海流兔河风沙区1959-1969113837榆林榆溪河风沙区1959-196792923 不同研究中所使用的流量和含沙量的资料的时间精度不尽一致。
有些研究使用了以5-15分钟为间隔的实测流量和含沙量资料,这种数据精度高,但是花费较大;而对于有些地区,仅仅有一些零散的实测流量和含沙量资料,而且含沙量资料比较缺乏,所以大部分情况下流量对应的含沙量是根据已有流量与含沙量之间的幂函数关系插值计算而得到的。
较多的研究采用日平均流量和日平均含沙量,这种日平均数据可以满足有效输沙流量计算的需要,每级流量的含沙量为该级流量内所有含沙量的平均值。
流量的分级在有效输沙流量的计算过程中起着重要的作用。
在Wol m an&M iller(1960)最初的研究中,并没有考虑流量等级划分的数目[1]。
而以后的研究发现,有效流量不是一个单一的流量,而是某一级别的流量,因此有必要对所有的流量分成若干等级。
每级流量之间具有相同的间隔,每级流量的大47小以该流量区间的中间值来代表。
目前,对于流量分级数目还没有一种较为客观的方法,因此流量的分级还具有一定的任意性和不确定性。
Anders on(1980)根据Yevjevich将流量分为20个等级[2],Pickup and W arner(1976)将所有的流量统一分为33个等级[4]。
但这些流量分级数目在某些河流上不适用[7]。
Cr owder and Knapp(2005)提出了一种新的计算方法,即对所有的流量以相等的间隔进行分级,要求每一级内至少包含一个流量,而且有效输沙流量不能发生在最小的流量级别内,符合该要求的最大分级数目即为所需要的分级数目[8]。
图1 无定河站点分布图Fig11 Locati ons of the hydr ometric stati ons ofW uding R iver and its tributaries由于研究区域流量变率较大,大洪水之间的间隔较大,按照Cr owder and Knapp(2005)的方法对所有的流量进行分级不够合理。
由于流量之间的不连续性,首先将各站所有的逐日平均流量分为两组:小流量级和大流量级。
将小流量级别的流量分别以该流量级的1、3/4、1/2、1/4标准差为间隔进行分级。
对于大流量,如果相邻的流量差在对应的小流量间隔内,将其归为一级。
然后计算每级流量的输沙量,对各个级别的输沙量绘制柱状图,最大值所对应的流量的中值即为有效输沙流量。
4 结果与分析411 四种计算方案的有效输沙流量根据以上的计算方法,我们计算了无定河流域12条支流的有效输沙流量和流量历时百分比(表2)。
其中对于丁家沟和川口两个站点,由于S、3S/4所划分出来的级数较少(<10),我们没有给出计算结果。
从以上的计算结果可以看出,无论采用哪种流量分级方法,风沙区河流的有效输沙流量与黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量之间存在着很大的差异。
风沙区河流的有效输沙流量出现在小流量区间,对应的流量历时百分比为26.36%-30.63%;除了个别情况外,黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量均出现在大洪水时间期间,水流历时百分比在0.025%-3.34%,大多数站点的有效输沙流量为该时期内最大洪水流量。
已有的研究表明,风沙区的河流相对于黄土丘陵沟壑区的河流而言,其月平均流量的变率较小,大洪水发生的频率较少,而且含沙量不高[9],因此汛期洪水的输沙量相对较少,这就使得有效输沙流量落在以发生频次较多的中小流量之间。
黄土丘陵沟壑区的河流,降雨后地表下渗强度较小,容易形成直接的径流,因此在汛期会出现大洪水。
而且由于黄土、57基岩风化物和风成沙等特殊的物质组成及风水两相作用,使汛期暴雨形成的洪水含沙量很高,尽管洪水的发生频次较少和历时较短,但是输沙率却相当大。
以丁家沟和川口为代表的整个无定河流域,其有效输沙流量为时段最大洪水流量,这与黄土丘陵沟壑区的其它支流类似,说明无定河出口河道的有效输沙流量主要取决于黄土丘陵沟壑区的洪水和高含沙水流,风沙区河流的输水输沙对整个无定河贡献很小。
由有效输沙流量的历时百分比变化可以看出,四种流量分级大小对风沙区的河流有着较大的影响。
在不同的流量分级下,分沙区河流有效输沙流量的历时百分比变化幅度较大,而黄土丘陵沟壑区和河源梁峁沟涧区河流的有效输沙流量历时百分比相对很小。
表2 四种方案下无定河及其支流有效输沙流量Table2 Effective discharge for trans porting sedi m ent of W uding R iver and its tributaries under four sche mesS3S/4S/2S/4站名Q max/m3・s-1 Q e/m3・s-1F D/%Q e/m3・s-1F D/%Q e/m3・s-1F D/%Q e/m3・s-1F D/%丁家沟38.5123.229310.025931川口19700.02519700.0251970横山63.230.1864.30.1063.90.1390.80.026118殿市1010.0271010.0271010.0271010.027101马湖峪48.450.09190.20.04690.20.04690.20.04690.2绥德45.47 1.5265.42 1.282040.1732040.173335李家河7.66 1.768.05 1.768.43 1.761180.026118青阳岔1460.0271460.0271460.0271460.027146靖边8.760.72 1.80 3.348.360.8853.90.02753.9赵石窑17.5926.3630.717.3920.5126.3621.9626.36245韩家峁 3.3253.66 4.0111.86 3.7814.15 3.1027.55288榆林10.7521.7713.2614.7512.4221.7711.5930.63142412 输沙量柱状图形态传统的研究中输沙量柱状图的形态一般为非常明显的单峰,而A sh more的研究(1988)表明有输沙量的柱状图存在多种形式,即明显的单峰、不明显的宽峰、多峰等形式[10]。