泥沙测验

泥沙测验，水文测验项目之一。泛指流域和水体中泥沙随水流运动的形式、数量及其演变过程的观察和测量。通常指河流的悬移质输沙率、推移质输沙率、河床质测定以及泥沙颗粒级配的分析。

概要

泥沙测验 sediment measurement

在河流上修建水库，要考虑泥沙淤积情况来确定水库的使用寿命；河道的整治、堤防的修建、航道的治理，都需要研究河流泥沙运动规律；灌溉引水工程需要考虑入渠泥沙量大小和渠道不被冲淤的水力条件；水土保持工程需要研究流域产沙过程等。泥沙测验在人类经济活动的许多方面有重要意义。

项目

悬移质输沙率测验

悬浮在水中随水流移动的泥沙称悬移质。测验内容包括断面输沙率测验和单位水样含沙量(简称单沙)测验。断面输沙率是指单位时间内通过河渠某一断面的悬移质沙量，以吨/秒或公斤/秒计。单位水样含沙量是指断面上有代表性的垂线或测点的含沙量（见河流泥沙）。断面输沙率的测验是为了准确推求断面平均含沙量，测验时根据泥沙在横向分布变化情况，布设若干条垂线。取样方法有：在每条垂线的不同测点上,逐点取样,称积点法；各点按一定容积比例取样，并予混合称定比混合法；各点按其流速比例确定取样容积，并予混合，称流速比混合法；用瓶式或抽气式采样器在垂线上以均匀速度提放,采取整个垂线上的水样,称积深法等。可根据水情、水深和测验设备条件合理选用。断面输沙率测验须与流量测验同时进行，需要进行颗粒分析的测次，同时加测水温。由于断面输沙率测验工作量大，费时较多，不可能把断面输沙率变化的每一个转折点都实地测到，更不能在泥沙变化大时逐时实测。因此，运用实测断面输沙率与测定单位水样含沙量两者相结合的方法,即在测得的断面输沙率资料中，选取1条或2～3条垂线的平均含沙量同断面平均含沙量建立稳定对应关系；这样,只要在此选定的1条或2～3条垂线的位置上测取水样，求得此单位水样含沙量后，通过上述稳定的对应关系,即可求得断面平均含沙量,并与相对应的时段平均流量相乘,即得该时段的平均输沙率,然后乘上所经的历时并累积相加，即得各种时段如日、月、年等的输沙量。由于现有悬移质泥沙采样器不能测到临近河底的沙样，因此实测悬移质输沙率不能代表真实值，必须通过实测资料的试验与分析计算,改正实测悬移质输沙率,以便得到比较符合实际的数值。

推移质输沙率测验

沿河床面滚动、移动和跳跃的沙砾称推移质；单位时间内通过河渠某一断面的推移质沙量称推移质输沙率,以公斤/秒计。推移质测验的目的，一是提供实测推移质输沙率资料,直接推求总输沙率;二是研究推移质运动规律和输沙率计算方法，为推求总输沙率提供合理方法。直接进行推移质输沙率测验的方法有：①器测法，是将推移质采样器直接放在床面上采集推移质样品，这种方法应用较广。②坑测法，是在河床上设置测坑,测定推移质,只在特殊需要时采用。推移质输沙率的测次，随着河床组成性质不同而异。床沙粒径小于2毫米的沙质河床,由于沙质推移质输沙率与水力因素存在密切关系,测次少些；床沙粒径大于2毫米的砾石、卵石河床，因水力因素与推移质输沙率的关系往往不密切，测次一般按水位或流量变化过程而定。推移质输沙率测验垂线数量要反映推移质输沙率的横向变化。在强烈推移带，垂线加密。每条垂线上重复取样2～3次，以消除推移质的脉动影响。用器测法施测推移质，由于仪器放到床面后，改变了床面的水流结构，因而测验成果不能完全反映实际情况，必须进行修正。

推移质输沙率与流速的高次方成比例，因此它的沿程变化剧烈。相邻河段，如果断面流速不同，两者的推移质输沙率相差十分悬殊。因此，河流推移质输沙率资料，只在某些重点测站上通过直接测验加以收集。

河床质测验

指河床质（床沙）的取样和颗粒分析。河床质资料可用来研究河流造床泥沙的横向和沿程分布，河床的冲淤变化和估算河床糙率等；根据河床质的组成，还可分析泥沙的来源。河床质取样方法按河床组成的性质不同而异。在沙质河床，主要用采样器（见泥沙测验仪器）取样。对于卵石河床，取样方法分表层和表层以下两种。①表层样品的取样方法有：网格取样法，即将一网格置于卵石床面，采集恰好位于网格交叉点下的各个卵石作为样品；面上取样法,即在所选取的面积内,采取位于表层的全部卵石作为样品；横断面取样法，即在横断面若干垂线上取样，或顺着河流流向某一平面之下收集全部表层卵石作为样品。②表层以下样品的采集方法有：体积法，将一圆桶状的采样器压入卵石河床，然后取出桶内全部样品，如要采集不受扰动的样品，则用冰冻取样法，即将一根管子压入河床，然后注入二氧化碳低温气体，使管子附近的孔隙水冻结，再用绞车将管子连同样品从河床中提起，对于大卵石河床，由于需要采集大量样品，须用挖土机或类似设备挖取。

泥沙颗粒分析

指测定泥沙样品的沙粒粒径和各粒径组的沙量占样品总量的百分比。分析的方法有：①直接法，又分尺量法和筛分析法。尺量法适用于大卵石的粒径测量，筛分析法适用于分析粒径在0.1～100毫米范围内的样品。②间接法，是通过测定泥沙在水中的沉降速度，再根据沉降速度与泥沙粒径的关系间接推求泥沙粒径。这类方法又分为：泥沙样品在盛清水的玻璃管中沉降的粒径计法和目测累积沉降管法，其所适用的沙样粒径范围为0.05～2.0毫米;泥沙样品在混匀悬液中沉降的吸管法；用比重计测定悬浮液中土粒分布的比重计法。此外，还有消光法和底漏管法等，这些方法适用的沙样粒径范围一般为小于0.05毫米的粉砂和粘粒。

同位素测沙仪

应用放射性穿透的原理制造的、能直接在河流中测定悬移质含沙量的仪器。

泥沙颗粒分析仪器

是测定泥沙样品的粒径及各粒径组的沙重占样品总重百分比的设备。主要仪器有：① 分析筛，由一组具有各种不同孔径的筛子组成，按筛孔孔径大小自上而下相互套合叠放。它适用于分析粒径为 0.1～100毫米的沙、砾和卵石样品。②粒径计，是一长 110厘米、内径4.0厘米的玻璃管，用于分析粒径为0.05 ～0.5毫米的泥沙样品。与粒径计相类似的分析设备,尚有管径为2.1～10.0厘米,管长为120～180厘米的各种尺寸的可见积累管，用于分析粒径为 0.05～2.0毫米的粗、细沙。③吸管分析设备,适用于粒径小于0.1毫米及浓度为0.3～2.0%的泥沙颗粒分析。④消光法分析仪，仪器由光学系统、沉降盒和记录显示仪等部分组成。一般适于分析粒径小于 0.05毫米和含量为0.05～0.1%的泥沙样品。

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