第11讲 流域产沙与输沙.ppt

盆地中的沉积物生产和运输，简介，什么是沉积物？随着河流移动并构成河床的松散固体颗粒被称为淤泥。随水流运动的泥沙也称为固体径流。河流泥沙是重要的水文现象之一。河流泥沙对河势和河流变化有重要影响。防洪、航运、灌溉、发电、港口、码头等水利工程建设必须考虑河流泥沙。黄河泥沙6.1河流泥沙的来源主要来自两个方面：一是流域表面侵蚀；二是河床冲刷；首先，流域表面侵蚀，降雨形成的地表径流，侵蚀流域表面，导致水土流失，携带大量泥沙直下河流。流域的地表侵蚀程度与气候、土壤、植被、地形和人类活动等因素有关。如果流域气候多雨，土壤疏松，植被覆盖不良，地形坡度陡峭，人类影响严重，如砍伐森林和开垦，流域表面的侵蚀将更加严重，进入河流的泥沙将更多。(1)分层侵蚀(片状侵蚀)(2)冲沟侵蚀(沟槽侵蚀)(3)塌陷侵蚀(4)滑坡和分层侵蚀(片状侵蚀)。雨滴将土壤颗粒或其他表面物质溅到斜坡上，在斜坡的下部留下相对松散的颗粒和更多的颗粒。层流溢出发生后，这些松散的颗粒可以被移动，斜坡表面被均匀地侵蚀，这被称为层流侵蚀，也称为片状侵蚀。层状侵蚀不易测量，但其表面平均值出现在整个盆地的斜坡上，是盆地内重要的泥沙来源之一。沟谷侵蚀(沟谷侵蚀)在坡地上，溢出物流入成束的细水流中。如果水流的湍流足够大，它可以冲刷沟底或沟岸。这就是沟蚀，也称为沟蚀。下沉侵蚀，由于内部空洞失去支撑而导致的土层坍塌，称为下沉侵蚀。这种侵蚀在中国黄土高原非常普遍。黄土非常疏松，含有大量可溶性碳酸盐，土壤垂直节理发育。当雨水渗入土壤时，碳酸盐溶解了。随着时间的推移，内部形成空洞，上层土壤失去支撑，塌陷形成洼地。滑坡，斜坡上的土壤或岩体由于各种原因在重力的作用下，沿某一薄弱结构面整体下降，称为滑坡。(1)河底在河道中被冲刷，水流减少，加深了河底。这是海底冲刷。它主要发生在河流的上游和中游。(2)河道冲刷河岸，水流左右摆动，冲刷河岸。其中，河岸侵蚀最为明显，即河岸冲刷。它们大多发生在河流的中下游，这改变了河流的横截面。从河道冲走的这部分沉积物，加上从河流流域表面侵蚀下来的沉积物，构成了河流输送的全部沉积物。除了一些沉积物可能沉积在水库、湖泊或下游河流中，大部分沉积物将流入数千英里以外的海洋。总的来说，地表侵蚀是流域泥沙的主要来源，而河床侵蚀相对较小。6.2泥沙特性，6.2.1泥沙粒径及粒径分布泥沙形状角多事，极不规则。中、粗泥沙颗粒通常沿河底运动，相互碰撞和摩擦的机会更大，因此它们大多是球形或椭圆形。因此，在计算颗粒尺寸时，通常可以近似地将其视为球体或椭球体。是的。(XE)、(XE)、(I)球形等体积颗粒尺寸，定义：体积等于沉积物颗粒体积的球形直径。公式：常用单位：mm。在公式中，V指沉积物的体积(mm3)。(二)椭球体的等体积颗粒直径，定义为长、中、短轴的算术平均值或几何平均值。公式：1。单个泥沙的粒径，河流的上游坡度一般较大，所以输送的泥沙粒径较大；但是，下游坡度一般较小，输沙量也较小。天然沉积物是由许多不同大小和形状的颗粒组成的，很少是均匀的。沉积物g在右图中，有两组砂样一和二。试着比较两个沙子样本之间的差异。砂样I的成分应该更粗更均匀。砂样二的成分应更细、更不均匀。6.2.2沉积物的比重和体积密度，1。沉积物的比重(s)沉积物样品中每个颗粒的实际重量(Ws)与所有沙粒的实际体积之比(无空隙体积，v)之和，即每单位体积无空隙的沉积物样品的重量，称为沉积物的比重(g/cm3)。沙子的比重随沙粒的组成而变化，变化范围不大，大约在2.60至2.70克/立方厘米之间。实际上，平均值为2.65克/立方厘米。淤泥的体积重量(干体积重量)单位体积(包括孔隙)干淤泥的重量称为干体积重量或体积重量(0)。比重和体积密度之间有一定的关系。关系式如下：E为孔隙比，砂样中孔隙体积与砂样颗粒体积之比。E=V孔隙/(V总-V孔隙)，6.2.3沉积物的沉积速率。沉积物在静水中的均匀沉积速率称为沉积物沉积速率，也称为水力粗糙度，单位为厘米/小时。沉积物的比重大于水的比重。当沉淀物在静止的水中沉淀时，它不仅受到重力的影响，还受到水流阻力的影响。当沉积物开始沉降时，重力大于阻力。随着沉积的进行，沉积物的沉积速度不断增加，但所受到的阻力也不断增加。在某一时刻，泥沙的阻力等于重力，泥沙以匀速沉降，这就是所谓的泥沙沉降速度。计算泥沙沉降速度的公式是阻力系数CD，其值与泥沙所处的当前状态有关。沉降速度在一定程度上可以反映泥沙的粒径，因此也称为泥沙水力糙率。层流和湍流有两种状态。(1)当层流流过岩石空隙时，水颗粒以有序、平行和非混合的方式流动。层流示意图(2)当湍流流过岩石空隙时，水颗粒以无序、混合和碰撞的方式流动。当水在湍流中运动时，水流的阻力比层流大，消耗更多的能量。如果水流是层流，沉积物的水力粗糙度公式为：v是运动的粘性系数(cm2/s)。如果水流是紊流，泥沙的水力糙率公式就变成：泥沙的沉降速度是反映泥沙特性的一个非常重要的指标。构成河道的沉积物的沉降速度越大，其抗冲击力就越强。泥沙随水运动的沉降速度越大，其在河床上积累的趋势就越大。6.2.3泥沙分类，按泥沙运动状态分类：推移质：堆积在河底或沿河底向下游方向运动的泥沙称为推移