含沙量测量方法及比较分析

度相同时 ，谐振棒振动周期 ）与含沙量 Ｐ近似 呈
线 性 正 比关 系 ：
ｐ＝ａＴ＋ｂ
（３）
式 中 ：ａ，６一 为 常 数 ，可通 过 实 验 事 先率 定 。
试 验证 实对 于材 料 一 定 的谐 振 棒 ，棒 体 密度
与其振动周期的平方成正 比。 由于实际测量中棒
体 的运 动 受 水深 、水 流速 度 影 响较 大 ，测 量 设 备一
ｐｍ． ￣ｏ，Ｐ ／（１—ｐ ）Ｐ。 ，
（沙 比 重 ； ＝
１．０ｘ１０３ ｋｇ／ｍ３，为清 水 密度 。
随 着 电子 天 平 的 使 用 ，称 重 精 度得 到 很 大提
高 ，烘 干 法测 量 含 沙 量 被 认 为 是 目前 最 准 确 的 方
流速的影响 ，使得 电容 法的适用条件受到一定限
制。在 自然条件下坡 面侵蚀过程中 ，通过测量电容
变化来确定含沙量变化难 以实现 。
３）振 动法 。利 用振 动 学原 理 ，根据 谐 振棒 在不
同含 沙量 的泥水 中的振 动 周 期不 同来推 求含沙
量。在泥沙比重、粒径 组成一定 ，泥沙颗粒运动速
２０１０年第 ９期
一一 一丕 型 鱼
［文章编号 】１００２—０６２４（２０１０）０９—００３５—０２
水 利科 研
含沙量测量方法及比较分析
付 艳 红 ，时铁 彬 ，徐 岩
（吉林 省 水文 水 资 源局 白城 分 局 ，吉 林 白城 １３７０００）
【摘 要 ］土壤侵蚀 中的径流含 沙量是衡量坡 地水 土流失的重要 参数之一 ，文章从 测量 原理 出 发 ．对 含 沙 量 各 种 测 量 方 法 的 适 用环 境 、测 量 精 度 及 其 局 限 性 进 行 了比 较 分析 ，研 究 了坡 面径
１）烘 干 法 。烘 干 法 又称 称 重法 ，即取 一定 量 的 样 品，测量其原重和烘干后的重量 ，从而确定泥水 中的含沙量。采用烘干 法可 测量两种形式的含沙 量 ：重量含沙量 ｐ （ｋｇ／ｋ 和体积含沙量 ｐ．（ｍ３／ｍ３）， 两者的关系可用式（１）表示 ：
ｐ： ｐ－ｐ ，￣
（２）
用此 方 法 测 量 含 沙 量所 用 设 备 简单 ，测 量 方
法更快更直接。但在含沙量较高时 ，由于量筒 的数
据很难读准 ，一定程度上 影响了测量结果 的精度。 就测量精度而言 ，烘干法较 比重法精度更高 。
１．２ 间接 测量 方 法
１）分光光度法和红外线法。可测量 的含沙量
极低 ，由于坡面侵蚀 中径流含沙量变化 幅度较大 ，
流 含 沙 量 的 测 量 方 法 。
［关键词 ］泥 沙含 量 ；测 量方法 ；坡面侵蚀 【中 图 分 类 号 】Ｓ１５７
【文献标识码 】Ａ
土壤 侵 蚀 中 的径 流 含 沙 量 是 衡 量 水 土 流 失 的 重 要参 数之 一 。 无论 是 评 价 流 域 还 是 河道 的侵 蚀 程度 ，都 必须 测 定 其 含沙 量 。只有 合 理 测定 含 沙 量 才 有可 能准 确 模 拟 土壤 侵 蚀 动 力过 程 ，并 为 水 土 流失治理决策提供合理 的科学依据。 目前测量含 沙 量 的 方 法较 多 ，由于 其 测 量原 理 不 同 ，测 量适 用 的范 围和 精 度 也 不 同 ，加 之 现 有 测 量方 法 中还
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水利科 研
东 北水利 水 电
２０１０年第 ９期
因此 无法 使 用 。
２）电容法。 电容法利用泥水混合物 中泥沙含
量 的变化会 引起其介 电常数 变化这一 电物理学性
质 ，通过测量电容的变化来测量含沙量变化。由于
电容受温度影响较大 ，电容两端输 出电压随温度、
土壤含盐量升高而呈非线 形增加趋势 ，加之径流
法 之一 。但 由于 烘 干 法需 对待 测样 品 进行 烘 干 ，而
烘 干温 度 一般 为 １０５℃ ，加 热 需 １０ ｈ以上 ，高温
有 一 些 方法 处 于 研 究探 索阶 段 ，在 实 际 测 量 条件 与 长 期加 热 会 造 成 土 壤 中有 机 质被 碳 化 ，而使 测
下 可采 用 的方 法 并 不 多。 在 此 对 含 沙 量各 种 测 量 方 法进 行 对 比 ，分 析各 种 方 法 的测 量 原 理 ，研 究 其 适 用范 围、精度 ，以为人们在不 同环境 下 ，选择合 适 的测量方法提供参考依据 ，也为现有测 量方法 的提 高 与 改进 提 供 一定 的思 路 。
水 的 密度 ，由管 体 密 度 与 振 动 周 期 间 的关 系 ，通 过
式（３）可计算 出泥水含沙量。
２）比 重法 。 比重 法 是 根 据 泥 沙 对 比重 的影 响 来 确 定 含 沙 量 ，测量 时 可 采 用 比重 计 ，也 可 用 天平 和 量 筒 进行 测 量 ，如 测得样 品的 总 重量 为 Ｇ（ｋｇ），体 积为 Ｖ（ｍ３），则样 品中的含沙ｌ（ｋｇ／ｍ３）：Ｙ￣３：
为：直接测量方法和间接方法。直接测量方法包括 ： 烘干 法和 比重 法 ：间接 方 法 有光 度 法 、红 外线 法 、电 容法、振动法 、超声波法、激光法和 射线法。 １．１ 直 接 测 量方 法
１ 含沙量 测量方 法原理 分析及 比较
根 据 测 量 原 理 的不 同 ，含 沙 量 测 量方 法可 分
量 的含 沙 量 偏 小 ，对 烘 干 温 度 和 加热 时 间 的要 求 也 使 得 整 个 测 量 过 程 费 时 费 力 。 因 而在 野 外 测 量 中人 们 一般 采 用 比重法 。
般采用金属空管代 替谐振棒 ，当含沙水流进入 管
体 时 ，由于 管子 材 料 和 体 积 一 定 ，测 量管 的密 度 完
全 由管 中液体 的密度决定 。如 果水流 中的含沙量
发 生 变化 ，相 当于 整个 管体 的 密 度 发 生 了变 化 ，则
管体 的振 动 周 期 也 随 之发 生 变 化 ，此 时 测 量 出泥