河流泥沙特性及其相关测定
河道泥沙分析报告
河道泥沙分析报告1. 引言本报告旨在对某河道的泥沙状况进行分析,通过对河道的泥沙特征和组成成分的研究,提供有关河道健康和环境保护的重要信息。
本报告采用Markdown文本格式输出,以确保易读性和可扩展性。
2. 背景河道的泥沙状况对流域生态系统和人类活动具有重要影响。
泥沙的运动和沉积过程直接影响水体的水质、水深以及河床稳定性。
因此,对河道泥沙的分析和评估对于生态恢复和环境管理至关重要。
3. 数据收集与处理为了进行河道泥沙分析,我们采集了河道的泥沙样本。
样本采集点位于河道的不同位置,并覆盖了不同的流速和水深条件。
采集的样本经过精确称量,并进行物理和化学性质的测试。
4. 泥沙特征分析对采集的泥沙样本进行了以下特征分析:4.1 泥沙粒径分布利用激光粒度分析仪,我们测量了泥沙样本中不同粒径的比例。
结果显示,河道泥沙主要由细沙和粉沙组成,占总体比例的70%。
粗沙和粒径较大的颗粒仅占30%左右。
4.2 泥沙颗粒形状通过电子显微镜观察,我们发现河道泥沙颗粒呈现不规则形状。
这种形状特征使得泥沙颗粒之间的黏附力增强,导致泥沙具有较高的聚结性。
4.3 泥沙颗粒密度通过浸水法测量,我们确定了泥沙颗粒的密度。
结果表明,河道泥沙颗粒的平均密度约为2.65 g/cm³,与一般的沉积物相似。
5. 泥沙组成分析通过化学测试和X射线衍射分析,我们对泥沙样本的组成进行了分析。
5.1 有机质含量化学测试结果显示,河道泥沙样本中的有机质含量较低,约为1.5%。
这可能是由于岩石颗粒和水动力作用导致的物质重分布。
5.2 矿物成分通过X射线衍射分析,我们确定了泥沙样本中的主要矿物成分。
结果显示,河道泥沙主要由石英、长石和云母组成。
这些矿物对泥沙的力学性质和稳定性具有重要影响。
6. 结论与建议基于对河道泥沙的分析,我们得出以下结论和建议:•河道泥沙主要由细沙和粉沙组成,粗沙和粒径较大的颗粒占比较小。
•泥沙颗粒形状不规则,具有较高的聚结性。
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Chap1 泥沙特性本章知识要点:泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象●泥沙来源:①流域地表冲蚀而来;②从原河床上冲起的。
●土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域,相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度,加上人类活动,如盲目开垦等,含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流,年均含沙量高达300公斤/m 2以上,而南部一些省份,年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1-1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径●泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关,较粗的沿河底推移前进,碰撞机会多,动量较大易磨损;反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同,必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式●球度系数:(因为泥沙接近于球体,所以以球体作参照物)与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比(与球接近的程度)。
研究表明,球度系数相等的两颗泥沙,在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定(V 可用排水、称重法确定,但表面积难以测定),常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c,按下式近似表示:Φ=(1942年克来拜因提出)●形状系数:ab c S P =1、等容粒径:泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示,泥沙颗粒形状不规则,难以确定泥沙的粒径,实际中采用等容粒径来表示。
即:与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
(泥沙体积可用称重、排水等方法测出:W V g ρ=)——对比水力学中表面粗糙度∆的确定136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中:V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径:用长、中、短轴(a 、b 、c )的算数平均值来表征泥沙粒径1()3d a b c =++3、几何平均粒径:d = 当泥沙形状为椭球体时,等容粒径与几何平均粒径相同(V=лabc/6=лd 3/6)4、中轴长度:接近而偏大于几何平均粒径(较粗天然沙测量的结果)5、筛径:仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重,再除以泥沙的重率,得到体积而后求其等容粒径,或直接量测其三轴长度,再求其平均值。
泥沙检测技术方案
泥沙检测技术方案引言泥沙是由于水流或风力等因素带动而悬浮在水体中的颗粒物质。
在河流、湖泊和海洋等水域,泥沙的存在对水质与河床的稳定性具有重要影响。
因此,为了进行水环境监测和有效管理,泥沙的检测显得尤为重要。
本文将介绍一种泥沙检测技术方案,以提供参考和指导。
技术原理泥沙检测技术主要基于颗粒物质的浓度测量。
常用的泥沙浓度测量方法包括传统的物理测量法和现代的电子测量法。
物理测量法物理测量法通常依赖于浊度(Turbidity)测量。
浊度是一种表征水中颗粒物质浓度的物理量。
当水中存在泥沙时,泥沙颗粒会散射光线,从而使得水的透明度下降,即浊度增加。
物理测量法通过测量入射光线的散射和透射光强之间的关系,反推出水中泥沙的浓度。
电子测量法电子测量法常用的技术包括激光散射法和电导率法。
激光散射法利用激光束照射泥沙颗粒,通过测量散射角度和光散射强度,可以精确地获得泥沙颗粒的浓度信息。
电导率法则基于泥沙颗粒对电流的导电特性,在水中施加电流,并测量电导率的变化,进而推算出泥沙的浓度。
技术方案鉴于物理测量法和电子测量法各有优劣,建议综合应用两种方法以获得更准确的泥沙浓度测量结果。
方案一:物理测量法与电子测量法联合应用1.步骤一:首先,采用物理测量法测量泥沙浓度的初步估计值。
可以使用市售的浊度测量仪器,如激光浊度计。
根据测量结果,得到一个粗略的泥沙浓度预估值。
2.步骤二:在步骤一的基础上,选取合适的颗粒物浓度测量装置,如激光散射仪或电导率测量仪,进行进一步的精确测量。
将测量数据与步骤一的初步估计值进行比对,以验证测量结果的准确性。
方案二:物理测量法与电子测量法并行应用1.步骤一:同样采用物理测量法测量泥沙浓度的初步估计值,得到粗略的泥沙浓度预估值。
2.步骤二:同时采用电子测量法进行泥沙浓度的测量,如使用激光散射仪或电导率测量仪。
将测量结果与步骤一的估计值进行比对,并进行数据分析,以获得更加准确的泥沙浓度值。
结论本文提出了两种泥沙检测技术方案,包括物理测量法与电子测量法的联合应用和并行应用。
河流泥沙测验方法
河流泥沙测验方法河流中的泥沙,按其运动形式可分三类:悬移质泥沙浮于水中并随之运动;推移质泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动;河床质泥沙则相对静止而停留在河床上。
三者没有严格的界线,随水流条件的变化而相互转化。
一般情况,河流中泥沙以悬移质为主。
描述河流中悬移质的情况,常用的两个定量指标是含沙量和输沙率。
单位体积内所含干沙的质量,称为含沙量,用Cs表示,单位为kg/m3。
单位时间流过河流某断面的干沙质量,称为输沙率,以Qs表示,单位为kg/s。
断面输沙率是通过断面上含沙量测验配合断面流量测量来推求的。
(一)含沙量的测量含沙量测验,一般需要采样器从水流中采取水样。
我国目前使用较多的采样器有横式采样器和瓶式采样器。
不论用何种方式取得的水样,都要经过量积、沉淀、过滤、烘干、称重等手续,才能得出一定体积浑水中的干沙重量。
水样的含沙量可按式计算:式中:Cs --- 水样含沙量,g/L 或kg/m3;Ws --- 水样中的干沙重量,g 或kg;V --- 水样体积,L或m3;(二)输沙率测验输沙率测验是由含沙量测定与流量测验两部分工作组成的。
为了测出含沙量在断面上的变化情况,由于断面内各点含沙量不同,因此输沙率测验和流量测验相似,需在断面上布置适当数量的取样垂线,通过测定各垂线测点流速及含沙量,计算垂线平均流速及垂线平均含沙量,然后计算部分流量及部分输沙率。
对于取样垂线的数目,当河宽大于50m时,取样垂线不少于5条;水面宽小于50m时,取样垂线不应少于3条。
垂线上测点的分布,视水深大小以及要求的精度而不同。
(三)悬移质输沙量的计算人们从不断的实践中发现,当断面比较稳定、主流摆动不大时,断面平均含沙量(简称断沙)与断面某一垂线或某一测点的含沙量(简称单沙)之间有稳定关系。
通过多次实测资料的分析,建立其相关关系。
这样经常性的泥沙取样工作可只在此选定的垂线(或其上的一个测点)上进行,便大大地简化了测验工作。
根据多次实测的断面平均含沙量和单样含沙量的成果,以单沙为纵坐标,以相应断沙为横坐标,点绘单沙与断沙的关系点,并通过点群中心绘出单沙与断沙的关系线。
第三节 河流泥沙的基本特性
第三节河流泥沙的基本特性一、几何特性泥沙的几何特性指泥沙颗粒的形状、粒径及其组成。
泥沙的形状棱角峥嵘、极不规则,常可近似地视为球体或椭球体。
泥沙粒径的求法:对于较大颗粒的卵石、砾石,可以通过称重求其等容粒径。
所谓等容粒径,就是体积V与泥沙颗粒体积相等的球体的直径,即d=(6V/π)1/3。
或者,通过量出颗粒的长轴a、中轴b、短轴c,算其几何平均粒径 d=abc,这实际上是将泥沙颗粒视为椭球体而求得的椭球体的等容粒径。
对于较细颗粒的泥沙,实际工作中,通常采取筛分析法或沉降分析法求其粒径。
筛析法的作法是,将孔径不同的公制标准筛,按孔径上大下小原则叠置在一起,放在振动机上,将沙样倒在最上一级筛上,把经振动后恰通过的筛孔孔径作为该颗粒的粒径,并称此粒径为筛径。
采用沉降法求其粒径并称为沉降Array粒径,其原理是,通过测量沙粒在静水中的沉降速度,按照粒径与沉速的关系式((3-2))反算出粒径。
泥沙的组成常用粒配曲线表示。
即通过沙样颗粒分析,求出其中各粒径级泥沙的重量及小于某粒径泥沙的总重量,算出小于某粒径的泥沙占总沙样的重量百分数,在半对数纸上图3-3 半对数纸上的泥沙粒配曲线绘制如图3-3 所示的泥沙粒配曲线。
据此粒配曲线,可反映沙样粒径的粗细及其组成的均匀性。
如图3-3 所示,Ⅰ、Ⅱ两组沙样相比较,沙样Ⅰ的组成要粗些、均匀些;沙样Ⅱ的组成要细些、不均匀些。
根据图3-2示粒配曲线,易于确知沙样的中值粒径d50。
它的意义是,沙样中大于和小于这一粒径的泥沙重量各占50%。
在实际工作中,通常可以中值粒径d50作为沙样的代表粒径。
二、重力特性1.泥沙的容重与密度泥沙颗粒实有重量与实有体积的比值,称为泥沙的容重γS,单位为N/m3。
泥沙颗粒实有质量与实有体积的比值,称为泥沙的密度ρs,单位为t/m3或kg /m3。
泥沙的容重γS 与密度ρs 的关系:γS =ρs .g 。
这里g 为重力加速度。
工程上,泥沙密度常取ρs =2.65t/m 3 = 2650 kg /m 3由于河流泥沙处在水中运动,其实际容重应为(γS -γ),因此在工作中,常采用有效容重系数a 表示其重力特性。
河流泥沙含量的测量方法
河流泥沙含量的测量方法1. 河流泥沙的重要性说到河流,大家可能首先想到的是它的美丽与宁静,但其实,河流背后还有个“隐秘的英雄”——泥沙!没错,泥沙不仅仅是水流中的小颗粒,它们可关系到生态环境、河流健康,还有我们的生活。
想象一下,如果河水清澈见底,鱼儿在水中欢快地游,那是多么美妙的画面呀!但如果泥沙过多,不但影响水质,还可能导致洪水、淤积等问题,真是让人头疼。
1.1 什么是泥沙含量?泥沙含量,简单来说,就是单位水体中泥沙颗粒的多少。
就像是汤里的盐,太多了咸得难以下咽,太少了又淡得没味。
泥沙含量的高低直接影响水的流动性,水质的好坏,甚至还会影响周围的生态系统。
所以,搞清楚河流泥沙的含量,真的是一件大事儿。
1.2 为什么要测量泥沙含量?你可能会问,测量泥沙含量到底有什么用呢?嘿,这可是个大问题!首先,泥沙含量的监测能帮助我们了解河流的健康状况,预测洪水的发生,真是“未雨绸缪”!其次,这些数据还能为水资源管理、生态修复提供科学依据。
总之,河流的“健康档案”离不开泥沙含量的测量。
2. 测量泥沙含量的方法那么,泥沙含量到底是怎么测的呢?这里有几个常用的方法,大家可以一起瞧瞧。
2.1 过滤法首先就是经典的过滤法。
这个方法就像我们在厨房中过滤咖啡一样。
我们把一段河水倒入过滤器中,等泥沙沉淀下来,再把滤出来的水倒掉,剩下的就是泥沙了。
接着,我们用称重的方法,量一量泥沙的重量,最后根据水的体积就能算出泥沙含量了。
这种方法简单易懂,几乎是人人都能上手的。
不过,讲真,时间稍微有点长,耐心可是个必备技能哦!2.2 浊度法再来说说浊度法。
这个方法有点像喝饮料时看看杯子里的泡泡。
我们用一个浊度计,把水放进去,仪器会给出一个数值,告诉我们水的浑浊程度。
水越浑浊,泥沙含量就越高。
简单快捷,不过可惜的是,有时候浊度和泥沙的关系不那么简单,得多加分析才行。
3. 注意事项当然,测量泥沙含量的时候可不是“走马观花”,还有一些小细节需要注意。
水文信息学第六章-泥沙测验
第二节 悬移质泥沙测验 河流中悬移质泥沙的多少及其变化规律是通过测定 水流中悬沙的浓度(即含沙量)来确定的。 水流中悬沙的浓度(即含沙量)来确定的。所谓含 沙量是指单位体积浑水中所含悬移质干沙的质量, 沙量是指单位体积浑水中所含悬移质干沙的质量, 实际应用时,不考虑各地区重力加速度的差异,以 实际应用时,不考虑各地区重力加速度的差异, Ws 重量代替质量, 重量代替质量,其公式为 Cs = (6(6-1) V 单位时间内通过河渠某一测验断面的悬移质干沙的 质量,称断面悬移质输沙率 悬移质输沙率。 质量,称断面悬移质输沙率。断面悬移质输沙率是 断面流量和断面平均含沙量之积, 断面流量和断面平均含沙量之积,即 (6(6-2) Q = Qcs
第六章 泥 沙 测 验
天然河流挟带的泥沙,直接影响河道的演变,也影 响着人类的发展。世界上很多河流挟带的泥沙,形 成的冲积平原、河谷和河口地区的三角洲大多是工 农业发达地区;同时,河床泥沙也可作为自然资源 加以利用,例如,可以改良土壤和作为建筑材料等。 但河流泥沙也给人类带来了一定的问题,例如,泥 沙在河渠、湖泊和水库等淤积,常给防洪、发电和 航运等造成困难;河床冲刷、水土流失会使生态失 去平衡。为达到兴利除害、解决泥沙问题,必须系 统地掌握河道泥沙信息,掌握时空变化规律,因此, 进行泥沙测验是十分必要的。
三、 悬移质泥沙的断面分布 悬移质含沙量在垂线上的分布,一般是自水面向河 底逐渐增加,近河底处含沙量最大。垂线上含沙量 分布的特征与泥沙的脉动及泥沙的自重影响是相应 的。垂线含沙量的分布还随着泥沙颗粒大小的不同 而变化。底部的粗沙较上层多,且粗沙的垂直分布 不均匀,而泥沙愈细,垂直分布就愈趋均匀。
3 垂线含沙量的测验方法 1) 积点法:在垂线上不同测点位置采取水样,分 别处理。取样测点数及各测点相对水深位置按水深 及仪器悬吊方法而定。和测速相同,畅流期有五点 法、三点法、二点法和一点法;封冻期有六点法、 二点法和一点法。开始进行输沙率测验的测站,宜 用多点法,以便为简化取样方法的分析积累资料。 用多点法不仅可以测得断面上含沙量的变化,且便 于对各测点的沙样进行颗粒分析。
水文学原理-第11章 河流泥沙
随水流运动以及构成河床的固体颗粒称为河流泥沙,又称固 体径流,它不仅包括在水流中运动或相对静止的粗细泥沙, 还包括河道中的砾石与卵石。
泥沙运动和沉积是河流中重要的水文现象,对河流水文情势、 河流发育以及河床演变影响极大。鉴于我国大多数河流挟带 泥沙,兴修水利工程(防洪、航运、灌溉、发电、港口码头) 和进行流域治理时,不仅需要研究河流水文情势,也要考虑 与之相伴的泥沙运动状况。
2020年2月1日
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上述泥沙粒径频率分布曲线与泥沙粒径累积频率分布曲线统称为泥 沙粒径级配曲线。 天然河流河床的泥沙粒径级配曲线形态会因河流类型不同而不同。
许多山区河流河床泥沙粒径频率分布曲线存在明显的双峰,一个 峰对应粗卵石和细砾石,另一个峰对应粗砂,相应累积频率曲线 呈现为板凳状。这是因为除了较难冲动的粗大卵石以外,细小的 砂子可以填塞到粗大卵石组成的骨架空隙中,冲刷较少,因而含 量较高。当然也有的山区河流床的泥沙粒径频率分布曲线只有一 个单峰。
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比重——固体泥沙颗粒重量与同体积4℃水的重量之比。无量纲,
一般泥沙比重:=2.65
有效容重系数(有效密度系数):泥沙在水中运动状态,既与泥沙
容重有关,又与水的容重有关,在分析计算时,常出现相对数值,为
简便起见,常取a=1.65.
a s
a s
4
1、坡面侵蚀 流域表层的土壤或岩石碎屑在风吹日晒、水冲以及地球重力的 作用下,从原来所处状态剥离、冲刷、搬运而随径流注入河道 的水土流失过程,称为坡面侵蚀。 坡面侵蚀从形态上又有层状、沟状、陷穴、滑坡、塌岸等侵蚀 类型。
2020年2月1日
当降水发生在较为平整、植被 较差的坡面上所形成的漫流会 将土壤或岩石碎屑成层剥蚀, 即层状侵蚀。
河流动力学2泥沙特性
Chap1 泥沙特性本章知识要点:泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象● 泥沙来源:①流域地表冲蚀而来;②从原河床上冲起的。
● 土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域,相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度,加上人类活动,如盲目开垦等,含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流,年均含沙量高达300公斤/m 2以上,而南部一些省份,年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1-1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径● 泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关,较粗的沿河底推移前进,碰撞机会多,动量较大易磨损;反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同,必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式● 球度系数:(因为泥沙接近于球体,所以以球体作参照物)与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比(与球接近的程度)。
研究表明,球度系数相等的两颗泥沙,在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定(V 可用排水、称重法确定,但表面积难以测定),常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c ,按下式近似表示:Φ=1942年克来拜因提出)● 形状系数:ab c S P = 1、 等容粒径:泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示,泥沙颗粒形状不规则,难以确定泥沙的粒径,实际中采用等容粒径来表示。
即:与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
(泥沙体积可用称重、排水等方法测出:W V g ρ=)——对比水力学中表面粗糙度∆的确定 136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中:V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径:用长、中、短轴(a 、b 、c )的算数平均值来表征泥沙粒径3、几何平均粒径:d =当泥沙形状为椭球体时,等容粒径与几何平均粒径相同(V=лabc/6=лd 3/6)4、中轴长度:接近而偏大于几何平均粒径(较粗天然沙测量的结果)5、筛径:仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重,再除以泥沙的重率,得到体积而后求其等容粒径,或直接量测其三轴长度,再求其平均值。
河流动力学2-泥沙特性
Chap1 泥沙特性本章知识要点:泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象● 泥沙来源:①流域地表冲蚀而来;②从原河床上冲起的。
● 土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域,相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度,加上人类活动,如盲目开垦等,含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流,年均含沙量高达300公斤/m 2以上,而南部一些省份,年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1-1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径● 泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关,较粗的沿河底推移前进,碰撞机会多,动量较大易磨损;反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同,必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式● 球度系数:(因为泥沙接近于球体,所以以球体作参照物)与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比(与球接近的程度)。
研究表明,球度系数相等的两颗泥沙,在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定(V 可用排水、称重法确定,但表面积难以测定),常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c ,按下式近似表示:Φ=1942年克来拜因提出)● 形状系数:ab c S P = 1、 等容粒径:泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示,泥沙颗粒形状不规则,难以确定泥沙的粒径,实际中采用等容粒径来表示。
即:与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
(泥沙体积可用称重、排水等方法测出:W V g ρ=)——对比水力学中表面粗糙度的∆确定 136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中:V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径:用长、中、短轴(a 、b 、c )的算数平均值来表征泥沙粒径1()3d a b c =++3、几何平均粒径:d =当泥沙形状为椭球体时,等容粒径与几何平均粒径相同(V=лabc/6=лd 3/6)4、中轴长度:接近而偏大于几何平均粒径(较粗天然沙测量的结果)5、筛径:仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重,再除以泥沙的重率,得到体积而后求其等容粒径,或直接量测其三轴长度,再求其平均值。
河流泥沙测验方法
河流泥沙测验方法河流中的泥沙,按其运动形式可分三类:悬移质泥沙浮于水中并随之运动;推移质泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动;河床质泥沙则相对静止而停留在河床上。
三者没有严格的界线,随水流条件的变化而相互转化。
一般情况,河流中泥沙以悬移质为主。
描述河流中悬移质的情况,常用的两个定量指标是含沙量和输沙率。
单位体积内所含干沙的质量,称为含沙量,用Cs表示,单位为kg/m3。
单位时间流过河流某断面的干沙质量,称为输沙率,以Qs表示,单位为kg/s。
断面输沙率是通过断面上含沙量测验配合断面流量测量来推求的。
(一)含沙量的测量含沙量测验,一般需要采样器从水流中采取水样。
我国目前使用较多的采样器有横式采样器和瓶式采样器。
不论用何种方式取得的水样,都要经过量积、沉淀、过滤、烘干、称重等手续,才能得出一定体积浑水中的干沙重量。
水样的含沙量可按式计算:式中:Cs --- 水样含沙量,g/L 或kg/m3;Ws --- 水样中的干沙重量,g 或kg;V --- 水样体积,L或m3;(二)输沙率测验输沙率测验是由含沙量测定与流量测验两部分工作组成的。
为了测出含沙量在断面上的变化情况,由于断面内各点含沙量不同,因此输沙率测验和流量测验相似,需在断面上布置适当数量的取样垂线,通过测定各垂线测点流速及含沙量,计算垂线平均流速及垂线平均含沙量,然后计算部分流量及部分输沙率。
对于取样垂线的数目,当河宽大于50m时,取样垂线不少于5条;水面宽小于50m时,取样垂线不应少于3条。
垂线上测点的分布,视水深大小以及要求的精度而不同。
(三)悬移质输沙量的计算人们从不断的实践中发现,当断面比较稳定、主流摆动不大时,断面平均含沙量(简称断沙)与断面某一垂线或某一测点的含沙量(简称单沙)之间有稳定关系。
通过多次实测资料的分析,建立其相关关系。
这样经常性的泥沙取样工作可只在此选定的垂线(或其上的一个测点)上进行,便大大地简化了测验工作。
根据多次实测的断面平均含沙量和单样含沙量的成果,以单沙为纵坐标,以相应断沙为横坐标,点绘单沙与断沙的关系点,并通过点群中心绘出单沙与断沙的关系线。
泥沙测验
五、河流泥沙测验的内容 • 悬移质、推移质的数量 • 悬移质、推移质的颗粒级配 • 河床质的颗粒级配
六、 测验方法介绍 (一)分析法:通过采样器采样分析。经过量积、沉淀、 过滤、烘干、称重等手续,得出一定体积浑水中的干沙 重量,即测点含沙量。 采样器: 横式采样器、普通瓶式采样器、皮囊积式采样
器等。
泥沙颗粒级配曲线: 以粒径级为纵坐标,小于某粒径沙重的百分数为横坐标. 点绘在几率格纸上或单对数格纸上。
泥沙颗粒分析方法 (一)直接观测法 1.卵石粒径测定法(粒径大于20mm) 当颗分沙样是大的卵石或砾石时,可用卡尺直接测量卵石的长(a)、 宽(b)、高(c)三轴的尺寸,用几何平均或算术平均法求其平均粒径D: 适用条件:粒径大于20mm的推移质和河床质. 2.筛分析法(粒径=0.062~32mm) 3.显微镜法 4.称重法:依粒径大小排列称得各组的粒径的重量。 (二)水分析法 根据不同粒径的泥沙在静水中的沉降速度不同,利用有关沉速公 式,测定泥沙颗粒级配的一种方法。 粒径计法、移液管法和消光法等。
•测次布置:主要布置在洪水期,平枯水期适当布置.
•取样容积:保证精度 •精度要求:一类站单、断沙关系线的比例系数在0.95~1.05之间,二、 三类站在0.93~1.07之间。
四.悬移质水样处理
水样处理:量积、沉淀、称重(沙样处理),求得含沙量.
沙样处理: 烘干法、过滤法、置换法。
•烘干法:将浓缩后的水样放入烘箱进行烘干,冷却后称 得干沙重。 •过滤法: 将滤纸铺在漏斗或专用的过滤筛上,将水样倒 在滤纸上自然过滤;过滤后烘干、称重后减去滤纸重,
积时式采样器历时比例
采样 方法 采样位置(相对水深) 说明
水面下
二点法 三点法
0.2t/2 t/30Fra bibliotek60.8
水文泥沙测量 指南 最新版
水文泥沙测量指南最新版在水资源管理、水利工程建设以及河流生态保护等领域,水文泥沙测量是一项至关重要的工作。
它能够为我们提供有关水流中泥沙含量、颗粒大小分布以及泥沙运动规律等关键信息,对于评估河道冲淤变化、预测洪水灾害以及保障水利设施的安全运行都具有不可替代的作用。
接下来,让我们详细了解一下水文泥沙测量的相关知识和方法。
一、测量目的与意义水文泥沙测量的主要目的在于获取河流中泥沙的特性和运动规律,从而为以下方面提供科学依据:1、水利工程规划与设计了解泥沙的输移情况,有助于合理设计水库库容、大坝结构以及河道整治工程,以减少泥沙淤积对工程效益的影响。
2、防洪减灾准确预测泥沙在洪水过程中的运动,对于评估河道行洪能力、防范洪水灾害具有重要意义。
3、水资源保护与利用掌握泥沙对水质的影响,有助于优化水资源的调配和保护。
4、河流生态系统研究泥沙是河流生态系统的重要组成部分,其变化会对水生生物的栖息地和生态平衡产生影响。
二、测量准备工作在进行水文泥沙测量之前,需要做好充分的准备工作:1、确定测量地点和时间根据研究目的和河流的特点,选择具有代表性的测量断面,并合理安排测量时间,以获取准确可靠的数据。
2、仪器设备的选择与校准常见的水文泥沙测量仪器包括悬移质泥沙采样器、推移质泥沙采样器、流速仪、泥沙粒度分析仪等。
在使用前,必须对仪器进行校准和检查,确保其性能良好、测量精度符合要求。
3、人员培训测量人员应熟悉测量方法和仪器操作,掌握数据处理和质量控制的基本知识,确保测量工作的顺利进行。
4、安全保障措施在测量现场,要做好安全防护工作,配备必要的安全装备,如救生衣、安全帽等,同时制定应急预案,以应对可能出现的突发情况。
三、悬移质泥沙测量悬移质泥沙是指在水流中悬浮运动的泥沙颗粒。
悬移质泥沙测量的主要方法包括:1、水样采集使用横式采样器、瓶式采样器等设备,按照规定的垂线和测点位置,采集一定体积的水样。
采样频率应根据水流条件和测量目的确定,通常在洪水期加密采样,枯水期适当减少。
河流悬移质泥沙测验规范
河流悬移质泥沙测验规范河流悬移质泥沙的测验是指测定河流的悬移质的物理性质及化学性质,也可以称之为河流悬移质测验规范。
近几十年来,河流悬移质的测验技术在水文学、环境科技等领域取得了重大进展,并在污染防控、水资源保护等领域有着重要的应用价值。
本文分析了河流悬移质的测验原理,并提出了河流悬移质测验规范的具体要求。
一、河流悬移质测验原理河流悬移质测验技术的基础是河流悬移质与流体流动性状态之间关系的综合研究。
测验原理可总结为三点。
1.流体流速、浓度和悬移质物理性质之间的关系:悬移质的浓度以重力线形式表示,悬移质的大小和形态及流速、浓度之间存在一定的关系,测量这种关系可以对悬移质的类型和量进行判断。
2.悬移质物理及化学性质之间的关系:悬移质的类型及量与它的物理及化学性质有着密切的关系,如悬移质的颗粒度、溶度、表面张力、离子强度、旋光率等物理、化学及毒理性质。
3.水体污染物的移动及其与流体特性的关系:污染物的迁移与流体的特性密切相关,如流速、浓度、粒径、温度及污染物的分解情况等。
测量污染物移动情况可以了解污染物的源、转移及河流水质的变化趋势。
二、河流悬移质测验规范1.采样要求:根据测量河流悬移质的要求,采样方法可分为取表面样和取深底样两种,测试时需尽量采用多点多次采样,最少采样三次以上。
2.样品容器要求:采集及运输悬移质样品时应选用不含氯离子、不会形成腐蚀性氢气的容器。
3.测验参数:测验中测量的悬移质参数涉及大小、形态、物理性质、化学性质等多个方面,如悬移质粒径、密度、浊度、水分、溶解性气体、酸碱度、离子强度、表面张力、各种溶解无机离子等。
4.检测方法:悬移质的测试可采用原子吸收、紫外分光光度折射、荧光分析、胶体金电泳等测试方法。
三、结论河流悬移质的测验是河流水质的重要监测技术,它不仅能够反映河流悬移质的状态,而且在污染防控等领域具有重要的应用价值。
依据河流悬移质测验规范,每一次测量应采用多点多次采样,并以容器要求、测验参数、检测方法等为基础,不断完善和提高河流悬移质测验技术,以保障河流的正常运行。
北江干流河道水文、泥沙特性及泥沙沉积量分析
14.62
10.48
16.92 1955 年 7 月 22 日
9.32 1987 年 2 月 23 日
6 4 26
1.2 来沙特性 (1)悬移质泥沙 北江的水沙特性呈水沙峰相适应状态,一次洪峰过程伴随着一次大的输沙过程,但有时沙峰
滞后于洪峰。北江干流中下游的主要泥沙来自武水、浈水,并接纳沿程两岸支流的泥沙,以悬移 质泥沙输移为主。北江干流与其主要支流的多年平均含沙量相差不大,干流含沙量较小,其主要 支流的含沙量较干流大,且上游的含沙量大于下游含沙量。北江干流与其主要支流的多年最大平 均含沙量相差较大,其中,武水的犁市最大,其次为连江的高道,干流的石角最小。从其年内的 输移特性来看,输沙主要集中在汛期,汛期(4 月~9 月)输沙量约占全年输沙量的 92.1%,其中 4 月~6 月的输沙量占全年总沙量的 75.0%,1 月~2 月输沙量小,特殊年份输沙量为零,非汛期 (10 月~翌年 3 月)平均输沙量占全年输沙量的 7.9%。
1973 年
70.9
91.14
23
8.98
1963 年
1963 年
1963 年
1963 年
1.2
0.95
1.13
1.76
0.14
0.13
0.16
0.17
151.82
183.89
31.43
35.82
河流泥沙特性及其相关测定
河流泥沙理化特征及其测定方和效应分析摘要:本文就河流泥沙的理化特征及其测定方法进行介绍,并通过河流泥沙在运输过程中与水体污染物的相互作用,讨论河流泥沙对重金属、氮、磷和其他污染物的影响,并最终影响河流水质。
最后讨论了泥沙的环境效应,并对不同季节,不同河流的泥沙环境效应进行简要叙述。
关键词:河流泥沙理化特征吸附环境效应一、引言对河流水环境和水质而言,河流泥沙不仅其本身就是水体污染物,而且河流泥沙通常具有较大的比表面,并含有大量活性官能团,因而成为水体中微量污染物的主要载体,在很大程度上决定着这些污染物在水体中的迁移、转化和生物效应等。
因此,河流水环境研究和水资源保护不能忽视河流泥沙。
二、河流泥沙的理化特征及测定方法河流泥沙的理化特征包括:几何特性,如:粒度大小、比表面积和粒径分布;水力特性,如:泥沙沉速;泥沙的重度:如容重和密度,干容重和干密度;以及泥沙的化学组成和电化学特性,泥沙絮团的压密特性,河流含沙量等。
1、粒径大小和粒径分布及其测定泥沙颗粒的大小通常用粒径D表示,按照粒径大小,将泥沙颗粒分为:粘粒、粉砂、沙粒、砾石、卵石和漂石。
粒径较大的泥沙通常被限制在河床底部随水流以滑动、滚动或跳跃的形式运动,而粒径较小的泥沙是在水流的紊动扩散作用下悬浮于水体中的泥沙, 在水体中的空间分布范围非常大, 与进入水体中的污染物的接触面比推移质要大得多, 它对进入水体中的污染物具有很强的吸附作用。
粒径的测量方法有超声测量法等。
超声法测粒是指利用声波在介质传播中的声能衰减、颗粒对声波的散射、以及相速度的改变等效应测量颗粒粒度及浓度。
由于超声频率具备较宽的频带,可以确保测量从纳米级到毫米级的很宽范围的颗粒。
且声波穿透率强, 因此, 超声法在高浓度颗粒两相介质测量方面具备了很多其他测粒方法所不具备的特点和无可比拟的优越性, 该特性使其在无须稀释、快速、可靠的在线颗粒测量时可以得到很好的应用。
对于泥沙的粒径分布目前可用超声衰减谱法测量颗粒两相流粒径分布,过程可以概括为:基于一个合适的理论模型对已知物性参数的颗粒两相流预测其声衰减谱,再根据实测的系统声衰减谱,结合颗粒系和声衰减谱对应的模型矩阵进行数据反演,最终得到颗粒两相流系统的真实粒度分布。
河流泥沙测验方法
河流泥沙测验方法第一步:采样点选择在进行河流泥沙测验之前,首先需要选择合适的采样点。
采样点应根据具体要求选定,一般选择河流中程或下游位置,在流速均匀、泥沙较为集中的地方进行。
同时也要考虑到实际情况,选取方便取样的地点,如河岸陡峭或河滩平坦的地方。
如果想研究不同位置的泥沙分析变化规律,可以选择多个采样点。
第二步:采样工具准备进行河流泥沙测验需要准备一些常用的采样工具,比如流速仪、测深杆、采样器等。
流速仪用于测量水流速度,测深杆用于测量河水深度,采样器用于采集泥沙样品。
此外,还需要一些标本袋、洗涤器具、实验器具等。
第三步:测量水流速度和河水深度在选定的采样点,首先使用流速仪测量水流速度。
流速仪通常是一种小型装置,可通过浮标或浮球来测量水流速度。
在水流速测量时,需要将流速仪浸入水中,保持一段时间,确保水流对浮标或浮球的作用力达到平衡,然后根据流速表上的刻度读数,得到水流速度的数据。
然后使用测深杆将水流深度测量出来。
测深杆是一个带有刻度尺的杆状物,通过将浸入水中,观察刻度尺上的读数来测量水深。
需要在不同位置进行多次测量,取平均值作为实际水深。
第四步:采集泥沙样品使用采样器进行泥沙样品采集。
采样器通常是一个中空的管状器具,一头连着长柄,一头有开口。
在采样点附近的泥沙堆积处,将采样器插入河床,然后用手或脚踩实河床,将一定量的泥沙填满采样器。
然后取出采样器,用塑料袋或含有封口装置的容器将泥沙样品包装好,避免空气进入。
第五步:泥沙样品处理将采集的泥沙样品带回实验室,进行处理。
首先需要将样品中的杂质,如石块、植物残体等进行筛分,得到纯泥沙样品。
然后将泥沙样品进行干燥处理,以去除含水量。
采用恒温恒湿的器具,将泥沙样品放置一段时间,待样品完全干燥后,再进行下一步处理。
第六步:泥沙粒径分析对干燥的泥沙样品进行粒径分析,可以采用不同的方法,如筛分法、沉降法、激光粒度仪等。
筛分法是将干燥的泥沙样品通过一系列精密筛网进行筛分,得到各个粒径级别的泥沙颗粒。
河流动力学课程报告专题一泥沙的特性
《河流动力学》课程报告专题一:泥沙的特性一、概述泥沙运动的基本规律和河道的演变基本规律是河流动力学这一学科的主要部分。
因此研究泥沙的特性,并对影响泥沙运动特性直接相关的因素进行概念定义、参数化和尺度化等工作,显得十分重要。
以此为基础可以更有效集中的来分析其中的规律性。
当然这其中也应该考虑到泥沙运动本身的复杂性,孤立因素的考虑必须与整体实际分析相结合,本部分概念的介绍以及相关参数的确定过程体现了这一理念。
本部分主要涉及泥沙的粒径、密实重率、干容重和水力粗度这几个概念。
二、主要知识要点1.泥沙粒径的确定方法、特征值及其意义泥沙的粒径是用以量度泥沙颗粒的大小的。
由于泥沙颗粒本身形状不规则,大小不等,所以需要用等容粒径(或球状粒径)来表示泥沙颗粒的大小。
等容粒径即是容积与泥沙相等的球体的直径,可测出容积后用相关数学公式进行换算。
不过测容积本身比较复杂,实际工作中常用筛分析法、比重法等来确定泥沙的粒径。
并用粒配曲线来更清晰地表明泥沙各大小颗粒的组成情况,可以清楚地判断其粒配是否均匀。
根据粒配曲线,可以采用粒径的某种特征值来表达沙样粒径的相对大小,常用的有两个,一个是中值粒径(粒配曲线中与纵坐标50%相应的粒径),一个是平均粒径(分组并加权平均计算的方法得出)。
粒径大小是泥沙的一个重要特性。
粗粒泥沙没有粘粒,细沙则具有粘性,因此粒径不同会表现出不同的运动状态;较细的泥沙有较大的空隙率和较小的干容重,泥沙多半是棱角峥嵘的。
应注意问题:(1)粒径分析应该细致进行,保证结果的精度,以建立可靠的粒径资料。
(2)天然河道往往上有泥沙粗下游细,不能把泥沙的沿程磨损作为主要因素去解释这一现象,主要原因可归结到不同的水流情况。
2. 泥沙的密实重率、干容重以及影响干容重的因素泥沙的密实重率,是泥沙各个颗粒实有的重量与泥沙各个颗粒实有的体积的壁纸,一般说来变化不大,常取γs=2650kg/m3泥沙的干容重γ'是沙样烘干后的重量与原状沙样的整个体积(包括泥沙颗粒实体和空隙)的比值。
河流泥沙含量实验报告
一、实验目的1. 了解河流泥沙含量的基本概念和测量方法。
2. 掌握使用泥沙含量测量仪器进行实际测量的操作技能。
3. 分析河流泥沙含量的影响因素,探讨泥沙来源及分布规律。
二、实验原理河流泥沙含量是指单位体积河水中所含泥沙的质量。
本实验采用体积法测量河流泥沙含量,即通过测定一定体积的河水中的泥沙质量,计算出泥沙含量。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:泥沙含量测定仪、采样瓶、水桶、尺子、天平、滤纸、镊子等。
2. 试剂:无。
四、实验步骤1. 采样:选择实验河流,使用采样瓶采集一定体积的河水。
2. 过滤:将采集的河水倒入滤纸上,用镊子将泥沙从滤纸上取出。
3. 称重:将泥沙放入天平中,准确称量其质量。
4. 计算泥沙含量:根据采样体积和泥沙质量,计算泥沙含量。
五、实验数据及结果1. 采样体积:1L2. 泥沙质量:50g3. 泥沙含量:50g/L六、实验结果分析1. 实验结果表明,本实验所选河流的泥沙含量为50g/L。
2. 影响河流泥沙含量的因素主要有以下几点:(1)河流的径流量:径流量越大,携带的泥沙量也越多。
(2)河流的流速:流速越快,携带的泥沙量也越多。
(3)河流的流域面积:流域面积越大,河流携带的泥沙量也越多。
(4)流域内的地质、地貌、土壤、植被、气候等自然因素:如黄土高原地区水土流失严重,导致河流泥沙含量较高。
七、实验结论1. 本实验成功测定了实验河流的泥沙含量,掌握了泥沙含量测量的基本操作技能。
2. 河流泥沙含量受多种因素影响,其中流域内的自然因素是主要影响因素。
3. 了解河流泥沙含量对水资源管理、水环境保护具有重要意义。
八、实验注意事项1. 实验过程中要确保采样体积准确,避免因体积误差影响实验结果。
2. 在称量泥沙时,要避免因操作不当导致泥沙损失。
3. 实验数据要准确记录,以便后续分析。
九、实验总结通过本次实验,我们对河流泥沙含量有了更深入的了解,掌握了泥沙含量测量的基本操作技能。
同时,也认识到河流泥沙含量对水资源管理、水环境保护的重要性。
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河流泥沙理化特征及其测定方和效应分析摘要:本文就河流泥沙的理化特征及其测定方法进行介绍,并通过河流泥沙在运输过程中与水体污染物的相互作用,讨论河流泥沙对重金属、氮、磷和其他污染物的影响,并最终影响河流水质。
最后讨论了泥沙的环境效应,并对不同季节,不同河流的泥沙环境效应进行简要叙述。
关键词:河流泥沙理化特征吸附环境效应一、引言对河流水环境和水质而言,河流泥沙不仅其本身就是水体污染物,而且河流泥沙通常具有较大的比表面,并含有大量活性官能团,因而成为水体中微量污染物的主要载体,在很大程度上决定着这些污染物在水体中的迁移、转化和生物效应等。
因此,河流水环境研究和水资源保护不能忽视河流泥沙。
二、河流泥沙的理化特征及测定方法河流泥沙的理化特征包括:几何特性,如:粒度大小、比表面积和粒径分布;水力特性,如:泥沙沉速;泥沙的重度:如容重和密度,干容重和干密度;以及泥沙的化学组成和电化学特性,泥沙絮团的压密特性,河流含沙量等。
1、粒径大小和粒径分布及其测定泥沙颗粒的大小通常用粒径D表示,按照粒径大小,将泥沙颗粒分为:粘粒、粉砂、沙粒、砾石、卵石和漂石。
粒径较大的泥沙通常被限制在河床底部随水流以滑动、滚动或跳跃的形式运动,而粒径较小的泥沙是在水流的紊动扩散作用下悬浮于水体中的泥沙, 在水体中的空间分布范围非常大, 与进入水体中的污染物的接触面比推移质要大得多, 它对进入水体中的污染物具有很强的吸附作用。
粒径的测量方法有超声测量法等。
超声法测粒是指利用声波在介质传播中的声能衰减、颗粒对声波的散射、以及相速度的改变等效应测量颗粒粒度及浓度。
由于超声频率具备较宽的频带,可以确保测量从纳米级到毫米级的很宽范围的颗粒。
且声波穿透率强, 因此, 超声法在高浓度颗粒两相介质测量方面具备了很多其他测粒方法所不具备的特点和无可比拟的优越性, 该特性使其在无须稀释、快速、可靠的在线颗粒测量时可以得到很好的应用。
对于泥沙的粒径分布目前可用超声衰减谱法测量颗粒两相流粒径分布,过程可以概括为:基于一个合适的理论模型对已知物性参数的颗粒两相流预测其声衰减谱,再根据实测的系统声衰减谱,结合颗粒系和声衰减谱对应的模型矩阵进行数据反演,最终得到颗粒两相流系统的真实粒度分布。
黄河泥沙的颗粒级配:进入黄河河道的泥沙以悬移质为主,而推移质所占百分比很小. 黄河中游悬移质泥沙的粒度组成中, 小于01007 mm的粘粒、01007~01025 mm的粉粒以及01025~0105 mm的粉砂3 部分之和占5618 %~7114 % ,而大于0110 mm 的砂粒仅占317 %~11 %. 这说明黄河中游悬浮泥沙的粒度偏细。
悬移质泥沙颗粒级配的季节性变化十分明显,汛期悬移质泥沙颗粒的中值粒径明显小于非汛期. 这是因为汛期悬移质主要来自暴雨造成的流域面上土壤侵蚀(水土流失) ,而非汛期特别是枯水期的悬移质泥沙多来自河床冲刷.2、河流泥沙浓度及其测定河流泥沙的检测主要包括其浓度和粒径分布的测量。
单位体积浑水中所含泥沙的数量称含沙量。
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。
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, 如粉沙和粘土, 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。
目前对于泥沙浓度测量的方法主要有振动法、光电法、γ射线法、超声法以及激光法。
由于超声波穿透率强,并且具有较宽的频带,因此对于较高浓度的泥沙进行在线测量时,超声法具有无需稀释、快速、实时等优势。
3、比表面积及其测定泥沙成分主要为有机质和矿物质, 颗粒表面还附着一定的微生物, 所以泥沙颗粒的吸附有物理吸附和化学吸附2 种类型。
物理吸附主要与泥沙的比表面积( 面积/ 体积) 有关, 化学吸附则与泥沙所含活性成分有关。
一般说, 泥沙颗粒的粒径越小, 比表面积越大; 所含活性成分越多, 有机物或重金属的吸附量越大。
测定粒子比表面积的方法及仪器很多,本文采用透气法, 它是依据气体流过固定厚度的不同形状和粒径的泥沙时,所受到的阻力不同而引起流速的变化来测定泥沙的比表面积的. 采用透气法能较好地测定出细颗粒泥沙的比表面积的大小. 这为准确测定泥沙的物理特性提供了新的研究途径。
4、泥沙沉速及其测定泥沙因其容重较为水大,在水中必然往下沉降。
泥沙的沉降特性是指,泥沙在水中下沉时的状态及其沉降速度。
泥沙的沉速定义为,泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度。
泥沙的沉速是河流泥沙沉速的重要特征之一。
许多情况下,它反映着泥沙在与水流相互作用时对运动的抗拒能力,在同样的水流条件下,水流中的泥沙沉速越大,则泥沙发生沉降的倾向越大,河床上的泥沙沉速越大,则泥沙参与运动的倾向越小。
目前主要实验方法有沉降法和流态化法。
这两种方法均非直接测量泥沙沉速, 且测量范围和精度有限。
激光测量仪器PIV( Part icle Image Velocimetr y) , 即激光粒子速度场仪,测定泥沙的沉速。
用于沉速试验时, PIV 有测量范围广, 测量精度高的优点。
能够直接精确测出极微小的泥沙沉速, 且在泥沙发生初步絮凝时即凝结成絮团的时候,可以在不破坏絮凝的情况下测出絮团的沉速。
5、泥沙重度泥沙重度与泥沙颗粒大小、形状、均匀程度和沉积历时有关. 由于受诸多因素的影响, 泥沙重度不是一个确定的数;且泥沙重度随沉积历时的增长而增大, 且初期增大较快, 经缓慢增大后将趋于稳定, 这又是泥沙重度稳定性的一面.就现有对泥沙重度的研究成果而言, 都是基于某些特定的情况. 在进行有关泥沙运动的模型试验和数值计算时, 宜采用实验的方法来测定泥沙重度,并可以根据模型实验来获得泥沙重度的表达式。
泥沙干容重是反映泥沙重力特性的一个非常重要的物理指标, 对与泥沙冲淤有关的分析计算, 如水库的有效库容、淤积物对坝闸的压力、淤积体积淤积重量的相互换算等, 都是一项重要的资料。
干容重的很小变化, 都会对计算结果产生很大影响[ 46、电化学特性细颗粒泥沙在含有电解质的水中,周围会形成双电层,即吸附层和扩散层。
细颗粒主要成分为粘土矿物,其表面常带有负离子,吸引不纯净水中的正离子,这种牢固吸附在颗粒表面周围的反离子层,称为吸附层。
:吸附层离子电荷不足以平衡颗粒表面的全部电荷,因此在吸附层外还有一层反离子层,即扩散层。
可以用颗粒表面电位滴定的方法来测定泥沙的电化学特性。
颗粒表面由于存在电荷, 会产生静电作用力, 又因为表面水膜存在而产生水膜作用力。
由表面电荷引起的静电作用力和水膜引起的水膜粘滞阻力是泥沙颗粒在相互结合时的主要相互作用力, 当水体中离子浓度变化时, 这两种力都会发生变化。
当清水中加入少量阳离子时, 泥沙颗粒表面双电层和水膜均发生变化, 而且发生极化作用, 泥沙颗粒间静电斥力增加, 阻止泥沙颗粒粘结( 当然此时颗粒间必然会产生水膜粘结力, 不过此时比较小) , 因此淤积体积变大, 由清水中加入少量阳离子后泥沙初期淤积干容重会有所减小。
随着离子浓度的增加, 泥沙颗粒表面负电荷减少, 说明阳离子中和了部分电荷, 颗粒间静电斥力减小, 双层结构被压缩, 而此时水膜粘滞力也在增加, 不过静电斥力减小量比水膜粘滞力增加量要大, 使得淤积体积减小, 干容重变大, 直至到最大值。
干容重达最大值后, 再增加阳离子浓度, 颗粒表面电荷进一步减少, 静电斥力也继续减小, 而随着离子浓度的增加, 表面水膜粘滞阻力也继续增加, 而且慢慢占据主导地位, 因此使得阻止泥沙进一步结合的作用要大, 淤积体积变大, 干容重变小。
当阳离子浓度达到一定时, 泥沙颗粒表面电荷基本不变, 而此时水膜作用力也处于基本稳定状态, 因此泥沙颗粒表面作用力稳定, 从而淤积体积稳定, 淤积干容重趋于不变。
黄河泥沙的电化学特性:黄河泥沙的电化学特性显著. 泥沙中矿物颗粒物因同置换或晶格缺陷而可带有永久电荷. 当固体颗粒物的界面官能团和聚合电解质的可离解官能团在溶液中发生质子迁移或其他化学反应时,可以生成随溶液条件变化的电荷. 颗粒物优先吸附一些带电荷的物质. 因此,大多数泥沙颗粒物带有一定电荷成为它们的基本特性,而且有时电荷的数量很大,在溶液中构成复杂的双电层,强烈地影响着颗粒物本身的稳定性和各个方面的相互作用特性. 在pH 值大于7 的黄河水环境条件下,泥沙中的细颗粒比表面积大,负电荷量也大,吸附作用就越大,特别是对正离子的吸附作用就越强. 伴随泥沙颗粒表面的吸附和解吸过程,表现出泥沙的离子交换性能. 交换性能的大小由介质中离子的价态和离子的相对浓度差决定,大致有如下的顺序:Fe3 + > Al3 + > H+ > Hg2 + > K+ > NH4+ > Na + .当水体中有大量电解质存在时,如遇到高盐度的海水时,已被吸附于泥沙表面的污染物因离子的交换性能可被解吸下来,从而带来二次污染. 在水体氧化还原条件变化、天然的或合成的络合物排入、水温变化以及发生光化学作用等情况下,也能使泥沙和污染物的吸附与解吸平衡遭到破坏. 氧化作用使水质得到改善,还原作用使污染物增加,水温升高可使污染物降解,但也使溶解氧含量降低.7、泥沙的酸碱性及其测定河流泥沙主要来源是流域地表冲蚀土壤而来。
由于地理气候的影响,土壤有酸性土壤及碱性土壤之别,因此泥沙也有酸性泥沙及碱性泥沙之别,而我国江河水据统计120 个测站多年平均值大都为碱性水,无酸性水。
一般说来,碱性泥沙河道水流较混浊,符合一般物理沉淀规律。
酸性泥沙河道较清,它除了符合一般物理沉淀规律外还能进行絮凝沉降,因此河道清浊也与其酸性程度有关。
碱性泥沙细颗粒随水流流入大海,酸性泥沙的细颗粒能与碱性江河水产生絮凝淤积外也随水流流入大海。
碱性泥沙由于悬移质淤积而引起翘尾巴。
酸性泥沙是由推移质淤积和悬移质泥沙在碱性水中絮凝淤积翘尾巴而引起翘尾巴碍航,这也与流域酸性程度有关。
酸性泥沙的紊动符合“欧文”规律,即中小紊动能促进絮凝;强烈紊动破坏絮凝。
碱性泥沙的紊动不符合“欧文”规律。