黄河水浊度与含沙量、泥沙粒度之间的关系

关键词：黄河水浊度含沙量泥沙粒度关系

黄河水浊度与含沙量之间没有固定的比值关系，往往相同含沙量的原水，表现出不同的浊度，或者相反。这样使人们对水质的评价发生一定的困难。没有固定的沙浊比(含沙量与浊度的比值)，给高浊度水净化时的投药量控制带来一定的困难。因此，非常有必要对黄河水浊度与含沙量之间的关系进行研究。

一、理论说明

水的浊度，是利用光学原理测定水质的一项重要指标，它在一定程度上表示了水中悬浮物质的多寡，但浊度值与水中浊度物质的质量值并不总是等价的。

目关国内常采用分光光度计或专门的浊度仪表来测定浊度，这属于透射式或散射式的光学浊度。浊度t与入射光强i 0 关系式:

式中: d——光密度，即分光光度计所显示的值；

b——光径；

i——透射光强。

采用光沉降法(或称消光法)测定颗粒大小时，光密度d 〔1〕为

式中:

c——颗粒质量浓度；

l——沉降槽长度；

k r ——消光系数；

κ r ——由颗粒形状所决定的常数(球体的κ=π/4)；

d 0 ，d st ——光柱中最小和最大颗粒粒径；

n r ——颗粒数。

在初始浓度时，光密度为最大(d m )，并有

式(3)、(4)中:

s——颗粒的表面积；

α s，r ——颗粒表面形状系数；

αυ，r ——颗粒的容积形状系数

ρ s ——颗粒的密度。最终可得

式中:

k m ——消光系数的平均值；

式中:

α sr ，，a ——颗粒的面积、体积形状系数；

x r ——d r，a 粒经颗粒在全体颗粒中的组分。

式(6)中的∑(x r /d r， )即为过去曾经采用的当量粒径d θκб的定义〔2〕。

综合式(1)和式(5)可得

式(7)与lambert-beer定律的表达式〔3〕相似，即

l r (i 0 /i)=κacl(8)

式中:

a——光束中每克颗粒的投影面积；

c——悬浊液的颗粒浓度(质量浓度)；

l——光径；

κ——有关光行程系统的常数。

卢永生、徐友仁、龙毓骞〔4〕在研制光电颗分仪时为确定消光系数提出了如下的关系式:

式中:

d 50 —泥沙颗粒的中值粒径其它符号的意义见前。

式(9)又可表达为如下形式:

对于某一具体泥沙样

式(11)中的6/d 50 可定义为颗粒的比表面积s 0 ，因此式(11)与式(5)、式(8)具有相似的形式。

由以上式(5)、(8)和式(11)可知，水的浊度除与颗粒浓度(即含沙量)有关外，还与粒径因素有关，粒径因素主要表现为颗粒的比表面积。

二、对黄河水的考虑

黄河水含沙量之高为世界河流之冠。黄河水中的泥沙绝大部分来自黄土，其物质成分十分复杂，有六十余种矿物。但黄土的颗粒、矿物、化学成分呈现的变化，基本上是有规律的。因此，黄河水浊度与其泥沙颗粒因素的关系，有可能较稳定，颗粒的形状系数和消光系数不致有很大的波动。这对寻求浊度与含沙量、颗粒组成的关系提供了可能性。