水文测验复习资料

1、泥沙颗粒分析泥沙颗粒分析一、泥沙颗粒分析的意义及内容一、泥沙颗粒分析的意义及内容 1.意义意义 泥沙粒径是反映泥沙几何及力学性质最重要的特泥沙粒径是反映泥沙几何及力学性质最重要的特征，是影响泥沙运动的重要因素。在研究泥沙运规律征，是影响泥沙运动的重要因素。在研究泥沙运规律(如泥沙推移力、起动止动条件、推移质输沙率和水流如泥沙推移力、起动止动条件、推移质输沙率和水流挟沙能力等挟沙能力等)，合理解决各类工程泥沙问题，合理解决各类工程泥沙问题(如水利枢如水利枢纽布置、水库淤积等纽布置、水库淤积等)、以及泥沙测验中有关分析计算、以及泥沙测验中有关分析计算问题时，都需要泥沙粒径和颗粒级配资料。问题时，都

2、需要泥沙粒径和颗粒级配资料。 2.内容内容 分析悬移质、推移质及河床质的颗粒组成。分析悬移质、推移质及河床质的颗粒组成。二、泥沙颗粒分析的一般规定（见教材）二、泥沙颗粒分析的一般规定（见教材）三、泥沙颗粒分析方法三、泥沙颗粒分析方法 泥沙颗粒分析包括泥沙颗粒分析包括测定泥沙粒径测定泥沙粒径和和各粒径组的泥各粒径组的泥沙重量沙重量两项内容。两项内容。 由于泥沙颗粒形状不规则，泥沙粒径根据分析方法由于泥沙颗粒形状不规则，泥沙粒径根据分析方法不同，常用三轴平均粒径、等容粒径、筛析粒径、沉不同，常用三轴平均粒径、等容粒径、筛析粒径、沉陷粒径和投影粒径等来表示。泥沙粒径分布范围很宽陷粒径和投影粒径等来表

3、示。泥沙粒径分布范围很宽，可划分为若干粒径级，粒径分级采用，可划分为若干粒径级，粒径分级采用 分级法，见分级法，见表，分级粒径公式为表，分级粒径公式为: 2D表：表：不同的泥沙粒径分析方法及适用范围：不同的泥沙粒径分析方法及适用范围：（一）直接测定法（一）直接测定法1尺量法尺量法 尺量法适用于推移质及床沙样品中粒径大于尺量法适用于推移质及床沙样品中粒径大于20mm的卵石颗粒分析，泥沙粒径用三轴平均粒径表示。其的卵石颗粒分析，泥沙粒径用三轴平均粒径表示。其作法是：先称出总沙重作法是：先称出总沙重 ，然后将全部沙样用，然后将全部沙样用20mm孔径筛分离，称出筛下孔径筛分离，称出筛下D20mm颗粒的

4、沙重颗粒的沙重 ，当，当 0.1 时，这部分沙样可不再分析而直接参加级时，这部分沙样可不再分析而直接参加级配计算。超过配计算。超过10时应再作筛分析，与筛上部分接头时应再作筛分析，与筛上部分接头绘制级配曲线。筛上大于绘制级配曲线。筛上大于20mm的卵石的卵石,用目估法从大用目估法从大到小分成到小分成7个白由组级，其中最大一颗列为第个白由组级，其中最大一颗列为第1组，分组，分别称出各自由组粒径的重量别称出各自由组粒径的重量 ；。在每个自由组中挑；。在每个自由组中挑选最大、最小和具有代表性的中等颗粒各选最大、最小和具有代表性的中等颗粒各1个，用游标个，用游标卡尺量出最大一颗和各组选出颗粒的长、中、

5、扁三轴卡尺量出最大一颗和各组选出颗粒的长、中、扁三轴长度长度a，b，c 。然后按下列方法计算沙样的最大粒径。然后按下列方法计算沙样的最大粒径和各自由组平均粒径：和各自由组平均粒径：sWsmWsmWsWstW式中：式中： 第第 组三个颗粒长，中，扁三轴组三个颗粒长，中，扁三轴 长度的平均值。长度的平均值。 2.重量法：重量法： 重量法也是用于重量法也是用于D20mm的卵石颗粒分析、但主的卵石颗粒分析、但主要用于精度要求不高的卵石洲滩床沙查勘中。泥沙粒径要用于精度要求不高的卵石洲滩床沙查勘中。泥沙粒径用等容粒径（与卵石体积相等的球体直径）表示。用等容粒径（与卵石体积相等的球体直径）表示。333/6

6、/6234ssWVDDV3/maxmaxmaxmaxcbaD3/_iiiicbaD_,iiicbai 3.筛分析法筛分析法 筛分析法适用粒径为筛分析法适用粒径为0.1200mm的推移质和的推移质和床沙样品的颗粒分析。它是利用不同孔径的标准筛作床沙样品的颗粒分析。它是利用不同孔径的标准筛作为分析工具，泥沙粒径以筛析粒径为分析工具，泥沙粒径以筛析粒径(筛孔孔径筛孔孔径)表示。表示。 粗筛一套：七只。粗筛一套：七只。 细筛一套：六只。细筛一套：六只。 洗筛一只：洗下洗筛一只：洗下0.1mm以下的泥沙如超过一定以下的泥沙如超过一定重量，则再用其它方法作颗粒分析。重量，则再用其它方法作颗粒分析。 （二）

7、水分析法（二）水分析法 水分析法是根据不同粒径的泥沙在静水中的沉降水分析法是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级配的方法。速度不同，利用有关沉速公式测定泥沙级配的方法。 泥沙沉速公式有：泥沙沉速公式有： 司托克公式：适用于粒径司托克公式：适用于粒径 的泥沙。的泥沙。 冈查洛夫第二式：适用于粒径冈查洛夫第二式：适用于粒径 的泥的泥沙沙。 21800Dws126925. 177. 6TDwwswwsmm1 . 0mm5 . 11 . 0 冈查洛夫第三式：适用于粒径冈查洛夫第三式：适用于粒径 的泥沙的泥沙。 1.粒径计分析法粒径计分析法 适用粒径为适用粒径为0.062

8、1.00mm的泥沙。分析时，粒径计管垂直的泥沙。分析时，粒径计管垂直安放在支架上，注入蒸馏水或无安放在支架上，注入蒸馏水或无盐水至标定刻度，测定水温。根盐水至标定刻度，测定水温。根据沉速公式查出各分级粒径据沉速公式查出各分级粒径 的的颗粒沉降到管底所需时间颗粒沉降到管底所需时间 ，将，将备好试样的注样器盖上铝片。倒备好试样的注样器盖上铝片。倒插入粒径计管上口、在预定时间插入粒径计管上口、在预定时间Dwws101 .33mm5 . 1itiD使盖片接触水面而自行脱开。开动秒表计时。在各使盖片接触水面而自行脱开。开动秒表计时。在各 时刻换用接沙杯接取沙样经烘干称重后，即可求得时刻换用接沙杯接取沙样

9、经烘干称重后，即可求得沙样级配。沙样级配。 2.移液管分析法（吸管法）移液管分析法（吸管法） 适用粒径为：适用粒径为：0.0020.062mm的泥沙。的泥沙。it 使用吸管法分析时，先将经过使用吸管法分析时，先将经过0.062mm洗筛分离洗筛分离和加反凝剂处理的适量沙样、在沉降筒中经充分搅拌和加反凝剂处理的适量沙样、在沉降筒中经充分搅拌制备成容积为制备成容积为1000(或或500) 的混匀悬液，测出悬的混匀悬液，测出悬液温度。停止搅拌时即开始沉降，立即用吸管在液面液温度。停止搅拌时即开始沉降，立即用吸管在液面下下20cm处吸取处吸取20 的试样，据以换算试样总沙重的试样，据以换算试样总沙重 。

10、 此后，于各预定时刻此后，于各预定时刻 (由分组粒径由分组粒径 、规定、规定吸样深度吸样深度 和液温，用司托克斯公式求出和液温，用司托克斯公式求出)，将吸管插，将吸管插入液面入液面 ( 值加吸管插入引起的液面升高位值加吸管插入引起的液面升高位)处，吸处，吸取取25(或或20) 的试样。经烘干称重测出各次吸样中的试样。经烘干称重测出各次吸样中的干沙重的干沙重 ，则相应于该吸样粒径的瓶中干沙重即，则相应于该吸样粒径的瓶中干沙重即为为 3cm3cmVVWWsss0 ,itiDhhh3cmisW,%)100(/;0 ,siisiisWVVWPVVW由此推得 3.光学分析法光学分析法 一束强度为一束强度

11、为 的平行光，透过厚度为的平行光，透过厚度为 的泥沙悬的泥沙悬液后，透射光强液后，透射光强 与悬液含沙量与悬液含沙量 和泥沙粒径和泥沙粒径D的关的关系系为：为：式中式中D为光照射处的水样中泥沙的综合粒径。上式两边为光照射处的水样中泥沙的综合粒径。上式两边取对数：取对数： 称称 为消光量。在混匀状态的悬液中，各为消光量。在混匀状态的悬液中，各0ILIsCDLKCseII0DLkCIIDLkCIIeIIssDLkCs/lg3 . 2/ln00/0II0lg不同粒径泥沙的消光作用具有不同粒径泥沙的消光作用具有近似的独立性近似的独立性：式中式中 各种粒径单独形成的消光各种粒径单独形成的消光量。量。iI

12、IIIIIII020100lglglglg,lg,lg,lg02010iIIIIII0II光源光源光接收器光接收器分析时，在分析时，在 时刻，水样混合均匀，照射层水样中含时刻，水样混合均匀，照射层水样中含有全部粒径，消光量为：有全部粒径，消光量为：在在 时刻，水样中粒径为时刻，水样中粒径为 的沙粒刚好沉下照射层，的沙粒刚好沉下照射层，照射层水样中含有除照射层水样中含有除 后的全部粒径，消光量为：后的全部粒径，消光量为：由此可推出式（由此可推出式（576），据此可设计光电分析仪。），据此可设计光电分析仪。 1titIIIIIIII0201010lglglglg2t1D1DitIIIIIIII03

13、02020lglglglg四、泥沙颗分资料的整理四、泥沙颗分资料的整理 （一）悬移质垂线平均颗粒级配的计算（一）悬移质垂线平均颗粒级配的计算 （二）悬移质断面平均颗粒级配的计算（二）悬移质断面平均颗粒级配的计算 1.全断面混合法全断面混合法 就是全断面混合水样的颗粒级配成果，不需要做就是全断面混合水样的颗粒级配成果，不需要做垂线平均颗粒级配计算。垂线平均颗粒级配计算。 2.其它方法取样的断面平均颗粒级配计算其它方法取样的断面平均颗粒级配计算 以部分输沙率加权法计算断面平均颗粒级配。以部分输沙率加权法计算断面平均颗粒级配。 断面部分输沙率按以前所述方法计算。断面部分输沙率按以前所述方法计算。 如果测沙垂线不在测速垂线上，则必