水文测验与资料收集-河流泥沙测算（工程水文课件）

河流泥沙测算目录1泥沙测验的意义2河流泥沙测算泥沙测验的意义01（1）淤积河道，使得河床逐年抬高，造成河流泛滥。（2）造成河道游荡（3）形成地上“悬河”1泥沙的危害（4）造成水库淤积，降低防洪、灌溉能力（5）磨损水力机械2泥沙的用处（1）粗颗粒是良好的建筑材料；细颗粒泥沙进行灌溉，可以改良土壤，使盐碱沙荒变为良田。（2）引黄河泥沙充填采煤沉陷区。（3）用黄河泥沙制砖3泥沙测验的意义（1）了解泥沙的特性、来源、数量及其时空变化。（2）提供可靠的依据。河流泥沙测验02河流中的泥沙主要分为：悬移质泥沙、推移质泥沙、河床质泥沙，目前，河流泥沙测验主要是针对悬移质泥沙开展的。河流中悬移质泥沙的测验主要是测定水流中的含沙量和输沙率。

1泥沙测验（1）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是横式采样器和瓶式采样器，取得的水样后要经过量积、沉淀、烘干、称重等步骤，才能得出一定体积浑水中的干沙重量。

横式采样器

横式采样器属于瞬时采样器，器身为圆管，容积500～3000ml，两端有筒盖，取样时张开两盖，将采样器下放至测点位置，水样自然的从筒内流过，操纵开关关闭桶盖。

普通瓶式采样器由容积为500～2000ml的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上装有进水管和排气管，调整进水管和排气管出口的高差ΔH，选用粗细不同进水管和排气管，可以调整进口流速。瓶式采样器结构简单，操作方便，属于积时式的范畴，可以减少含沙量的脉动影响。

瓶式采样器

利用γ射线穿过水样时，强度将发生衰减的原理制成。其衰减程度与水样中含沙量的大小有关，可利用γ射线衰减的强度反求含沙量。同位素测沙仪（2）输沙率测算垂线平均含沙量计算

根据测点的水样，得出各测点的含沙量之后，可用流速加权计算垂线平均含沙量。例如畅流期的垂线平均含沙量的计算式为：

一点法：

二点法：

三点法：

五点法：

断面输沙率计算

根据各条垂线的平均含沙量，配合测流计算的部分流量，即可算得断面输沙率Qs为：

式中：qi

---第i根垂线与第i-1根垂线间的部分流量；

ρmi

---第i根垂线的平均含沙量。

断面平均含沙量计算

断面平均含沙量：

河流泥沙目录1河流泥沙概念2河流泥沙来源3河流泥沙影响因素河流泥沙概念01（1）河流泥沙概念

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。1河流泥沙概述

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：相对静止而停留在河床上。

三者可随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。（2）河流泥沙分类河流泥沙来源02（1）坡面侵蚀（2）河槽冲刷（3）风沙沉积（4）泥石流2河流泥沙的来源

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。（1）坡面侵蚀

河道中水流冲刷河底或两岸的土壤或岩石，均称为河槽冲刷。河流上、中游，河底冲刷使河床下切是侵蚀主要形式。河流下游，水流主要是冲刷岸滩，使河道断面变形。河槽冲刷增大了河水的含沙量。（2）河槽冲刷强风吹过沙源区，会卷起地表泥沙颗粒。其中，稍大沙粒因重力作用移动距离小而降落在附近的河中，稍小沙粒则会被风挟带到远处再降落到河中。这也是河流泥沙的来源之一，但比重极小。（3）风沙沉积

山区暴雨有时会形成挟带大量沙石等杂质的洪流，称为泥石流。泥石流会使得河流中的泥沙量骤增。（4）泥石流河流泥沙影响因素03(1)河流泥沙含量受气候(2)下垫面(3)河道形态(4)人类活动3河流泥沙影响因素

气温、降水、湿度、风力等气候因素对河流泥沙影响很大。一般而言，降雨强度低，坡面径流小，土壤侵蚀也小；而降雨的强度高而集中，则侵蚀量大，会使河流泥沙增多；气温、湿度、风力等因素与植被状况关系密切，也会间接影响河流泥沙含量。(1)河流泥沙含量受气候

下垫面因素，如地表坡度、土壤结构、地质条件、植被状况也都影响河流泥沙。地势平缓且植被良好的流域，河流泥沙含量小；地形起伏且植被差的流域，河流泥沙含量较大。黄土区因土壤疏松又富含碳酸钙，抗侵蚀力低，易于被暴雨径流冲刷，而使河流泥沙含量大。沙质土区域则由于雨水易于下渗，坡面径流冲刷作用小，但风蚀又较为突出。(2)下垫面因素

河道的纵比降、河段局部地形因为改变水流条件而使河槽冲淤发生变化，也就改变了河中水流挟带泥沙的状况。(3)河道形态

破坏林地、陡坡开荒、开矿采油等人类活动会改变地表条件，加大侵蚀而导致河流泥沙增大；而流域治理、兴建淤地坝、植树造林等活动则可改善地表状况，减小侵蚀及河流泥沙。(4)人类活动河流泥沙测算目录1设计年输沙量推求2悬移质输沙量的年内分配设计年输沙量推求011设计年输沙量推求

悬移质设计年输沙量的变化表现在各年输沙总量的差异上面。在水文计算中,一般采用频率计算方法来确定悬移质设计输沙量年际变化的统计特征值。(1)有长期资料（包括延长后的）时

在资料不足的情况下,可以设法建立悬移质年输沙量变差系数Cv,s与年径流量变差系数Cv,Q的相关关系,从而由年径流量变差系数去推算悬移质年输沙量的变差系数,通常用下式计算：(2)缺乏泥沙资料时

式中K—系数，随河流特性而异，由水文手册可查取。年输沙量的偏差系数Ｃs,s

，一般可考虑用Cｖ,ｓ的２倍。

表1我国北方多沙河流悬移质统计参数由前述方法求得Ｗｓ，Ｃv,s

和Ｃs,s后,一般采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线绘制悬移质年输沙量频率曲线,据此根据式确定不同频率的悬质量移设计年输沙量。

我国北方多沙河流悬移质观测资料统计结果表明,泥沙的年际变化远大于径流的年际变化,河流年输沙量的变差系数Ｃv,s一般比年径流的变差系数Ｃv,Q大。悬移质输沙量的年内分配021

悬移质输沙量的年内分配

悬移质输沙量的年内分配可由各月输沙量或汛期输沙量占全年输沙量的相对百分比表示。由于汛期暴雨洪水集中,侵蚀强烈,汛期输沙量的绝大部分集中在暴雨时期,常达到全年输沙量的70%~80%,因此悬移质输沙量的年内分配过程基本上与径流量的年内分配过程相似,且与洪峰流量大小有关。同一流域各年输沙量的大小不同，其年内分配也不相同。(1)在有长期实测泥沙资料的情况下可从中选出丰沙、平沙和枯沙三种代表年份，分析各年输沙量年内分配的规律，作为水工设计时参考使用。常用水文比拟法，移用参证流域输沙量的典型年内分配，作为设计流域悬移质输沙量的代表年内分配。(2)在资料不足或缺乏时【例】某设计流域