第5泥沙测验

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悬移质输沙率测验
2. 测验内容 （1）包含流量测验的全部项目：观测水位、比降、各垂线的水 深、起点距离及流速等； （2）在选定的测沙垂线上测取水样（测沙垂线应在测速垂线中 选取。 （3）采用单～断沙关系进行资料整编的测站，在测输沙率的同 时，测取相应单位水样。
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悬移质输沙率测验
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等部分流量等容积全断面混合法
（一）等部分流量等容积全断面混合法 该法简称等部分流量法，取样垂线可按“等部分流量中线法”布 设。该法适用于稳定河床和使用横式采样器的测站。 1. 原理 将断面流量划分成若干个大致相等的部分，在每个部分流量的中 间位置布设测沙垂线，测取水样。将断面内各测沙垂线测取的 水样混合在一起，作为一个水样，处理后求得的含沙量即为断 面平均含沙量。
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悬移质泥沙测验仪器
3.常用采样器介绍 （1）横式采样器 属瞬时采样器。适用于各种情 况下的逐点法或混合法取样。
（2）普通瓶式采样器 属积时式采样器。即使用于水 深1-5m双程积深和手工操作 取样。
（3）调压积时式采样器 用于积点法、垂线混合法和 积深法取样，也适用于缆道 上同时进行测流、取沙。
容积不得装满。 第四步：混合测定总沙重和容积，计算断面平均含沙量。
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等水面宽等速积深全断面混合法
（三）面积加权全断面混合法 该方法分为等部分面积和不等部分面积两种： 1.等部分面积全断面混合法 指按等部分面积中心线，在每条垂线上用同一种方法取样， 每条垂线取样历时相等，仪器进水管嘴不变，水样混合处理，即 得断面平均含沙量。 此法适用于河床稳定、测沙垂线固定并使用调压积时式采样 器取样的测站。
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悬移质输沙率测验
（2）垂线混合法 在测沙垂线的有关测点上，按规定的要求分别取样，混
合成一个水样，处理后的含沙量即为垂线平均含沙量。根据 仪器的不同，有以下两种取样方法。 A. 积时式采样器取样：使用此种仪器，可根据不同的测点， 按取样历时比例取样，然后进行混合。 B.横式采样器取样:可按一定容积比例取样，进行垂线混合。此 类粗沙部分常产生较大误差。
• 悬移质含沙量在垂线上的分布 一般是从水面向河底呈递增趋势。含沙量的变化梯度还随泥
沙颗粒粗细的不同而不同。 • 悬移质含沙量沿断面的横向分布
随河道情势、横断面形状和泥沙特性而变。如河道顺直的单 式断面，水深较大时，含沙量横向分布比较均匀。在复式断面 上，或有分流漫滩、水深较浅、冲淤频繁的断面上，含沙量的 横向分布将随流速及水深的横向变化而变。
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全断面混合法
全断面混合法，是指在断面上按一定的规则测取若干个水样， 混在一起处理求得含沙量，作为断面平均含沙量；再乘以取样时 相应的流量，求得断面输沙率。
对于以确定断面平均含沙量为主要目的的输沙率测验，不需 要同时施测流量。可使用：等部分流量等容积全断面混合法；等 水面宽、等速积深全断面混合法；面积、历时加权全断面混合法 等来施测断面平均含沙量。
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等水面宽等速积深全断面混合法
2．操作步骤 第一步：根据测沙垂线数等分河面宽，各测沙垂线位于各部分
宽的中间。 第二步：用积深法双程取样，采样器在各垂线的提放速度应相
等。 第三步：仪器的进口流速应等于天然流速，每次取样，采样器
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等部分流量等容积全断面混合法
部分流量累计百分数等值线
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等部分流量等容积全断面混合法
部分流量累计百分数曲线
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等水面宽等速积深全断面混合法
（二）等水面宽等速积深全断面混合法 简称等水面宽法，主要使用于稳定的单式河槽和使用积深采样
器的测站。其取样垂线位置按“等水面宽中心线法”确定。 1. 原理 在每条测沙垂线上用双程积深法取样。仪器应匀速升降。
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等部分流量等容积全断面混合法
2. 操作方法 利用实测资料，绘制部分流量累计百分数等值线图。在制作 等值线图时，根据测站情况不同，操作方法有以下两种： （1） 部分流量累计百分数等值线图法 该方法使用于单宽流量横向分布稳定的测站。 （2）部分流量累积百分数曲线法 该方法使用于主流摆动，断面冲淤较大用等部分流量法绘部 分流量累积百分数等值线图有困难的情况。
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等水面宽等速积深全断面混合法
2. 部分面积不等的全断面混合法 按部分面积的权重系数（即部分面积与总面积的比值）来
分配各垂线的取样历时。各垂线按分配的取样历时，再由采用 的某垂线混合法，确定各测点的取样历时，全断面取得的水样 混合处理，即得断面平均含沙量。
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单样含沙量测验
对用单断沙关系推算断沙的测站，应作单样含沙量测验。单 样含沙量测验的目的是控制含沙量随时间的变化过程，结合流量 资料推算不同时期的输沙量及特征值。
过滤法有一般过滤、直接过滤和强制过滤三种： 一般过滤是将滤纸铺在漏斗或专用的过滤筛上，将浓缩水样
倒在滤纸上自然过滤。 直接过滤是当水样容积不大，不经沉淀，将盛水样瓶倒置于
滤纸之上，内加通气管，靠水样自重流入滤纸上过滤。
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沙样处理方法
强制过滤是当含沙量很小时，特制的强制过滤器用气筒向 密封的盛水样容器内打气加压，使水样迅速通过滤纸过滤。 过滤后工序与烘干法相同:烘干、称重，减去滤纸重，即得干沙 重。
3. 测次要求 一年内悬移质输沙率的测次，应主要分布在洪水期。具体测次 与资料整编要求有关。
4.测沙垂线的布置 一般情况下，其分布应为大致均匀，中泓密，两边疏，以能控 制含沙量横向变化转折为原则。测沙垂线数目，一般应根据试 验资料分析确定：一类站不少于10条，二类站不少于7条，三 类站不少于3条。 用全断面混合法测输沙率时，测沙垂线的数目和位置应按全断 面混合法的要求布置。
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悬移质泥沙在断面内的分布
一般情况下，含沙量的横向变化较流速横向分布变化小， 如岸边流速趋近于零，而含沙量却不趋近于零。这是由于流速 等水力条件主要影响悬移质中的粗颗粒泥沙及床沙质的变化， 而对悬移质中的细颗粒（冲泻质）泥沙影响不大。
因此，河流的悬移质泥沙颗粒越细，含沙量的横向分布就 越均匀，否则相反。
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二、悬移质泥沙测验
• 几个概念 • 悬移质泥沙测验仪器 • 悬移质输沙率测验 • 全断面混合法 • 单样含沙量测验 • 水样处理 • 实测悬移质输沙率计算
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几个概念
1. 含沙量（Cs） 单位体积水样中所含干沙的重量。
（瞬时、日、月、年平均；单沙、相应单沙、垂线平均、部分及 断面平均含沙量）。单位：kg/m3、g/m3
沉淀后，吸出上部清水，称水样浓缩，水样浓缩时间应根据试 验确定，不得少于24小时，因沉淀时间不足而产生沙重损失的 相对误差，一、二、三类站，分别不得大于 1.0%、1.5%、和 2.0%，然后将浓缩后的水样倒入烘杯、滤纸或比重瓶中，经处 理再放入天平中称重。
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概述
沉淀可采用自然沉淀或加速沉淀两种。对于不作颗粒分析 的水样，可加入氯化钙或明矾以加速沉淀，凝聚剂的浓度及用 量应经试验确定。对于作颗粒分析的水样，不能用上述方法加 速沉淀。
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悬移质泥沙测验仪器
（4）皮囊积时式采样器 适用于高流速、大含沙量和不同水深条件下的积
点法、垂线混合法和积深法取样。 （5）同位素测沙仪 （6）光电测沙仪 （7）振动管测沙仪 （8）超声波测沙仪
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悬移质输沙率测验
1. 测验原理 实际测验时采取与流量模相同的概念，将断面分割
成许多平行的垂直部分块，计算每部分块的输沙率， 然后累加得断面输沙率。公式如下：
2.输沙率（Qs） 单位时间内通过某一断面的干沙重量，是断面流量与断面平均 含沙量的乘积。单位：t/s、kg/s
3.单沙 断面上有代表性的某垂线或测点含沙量。
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悬移质泥沙测验仪器
1. 分类：瞬时式、积时式、自记式3种。 2. 泥沙采样器的技术要求：
（1）仪器对水流干扰小。 （2）尽可能使采样器进口流速与天然流速一致。 （3）采取的水样应尽量减少脉动影响。 （4）仪器能取得接近河床床面的水样。 （5）减少积沙、器壁粘沙。 （6）取样时应无突然灌注现象。 （7）结构简单、安装容易、操作方便。
泥沙测验
一、概述 二、悬移质泥沙测验 三、推移质及河床质泥沙测验
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一、概述
• 泥沙测验的意义 • 河流泥沙的分类 • 河流泥沙的脉动现象 • 悬移质泥沙在断面内的分布
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泥沙测验的意义
1. 泥沙淤积的两面性 （1）不利方面
河床抬高，容易造成河流的泛滥和游荡；黄河因含沙量大， 下游泥沙的长期沉积形成了举世闻名的“悬河”；
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水样处理
• 概述 • 沙样处理方法
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概述
水样处理就是通过量积、沉淀、称重等工序，求得含沙量 的过程。
1．量积 为了避免水样蒸发、散失，一般在现场应及时量积，量积 的读数误差，不得大于水样容积的1%，所取水样应全部参加 处理，不得仅取其中的一部分。
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概述
2．水样沉淀、浓缩与称重 水样沉淀、浓缩是为称重作准备的，水样经过一定时间的
水库的淤积缩短了工程寿命，降低了工程的防洪、灌溉、 发电能力；
泥沙还可以加剧水力机械和水工建筑物的磨损，增加维修 和工程造价的费用等。
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泥沙测验的意义
（2）有利方面 泥沙也有其有利的一面，粗颗粒是良好的建
筑材料；细颗粒泥沙进行灌溉，可以改良，使盐 碱沙荒变为良田；抽水放淤可以加固大堤，从而 增强抗洪能力等。
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沙样处理方法
常用的沙样处理方法有：烘干法、过滤法、置换法等。 1.烘干法 将浓缩后的水样，倒入烘杯内，放入烘箱内进行烘干。冷却后， 用天平称出烘杯加泥沙的重量，再减去烘杯重量，即得干沙重量。 此法处理水样精度较高。