河流悬移质泥沙测验规范征求意见稿编制说明

PAGEPAGE1中华人民共和国国家标准河流悬移质泥沙测验规范（征求意见稿）条文说明2012北京目录1总则 12仪器的选择及技术要求 22．1仪器的选择 22．2仪器的技术要求 72．3操作仪器的一般规定 83悬移质输沙率及颗粒级配测验 93．1一般规定 93．2悬移质输沙率及颗粒级配的测次分布 103．3悬移质输沙率测验方法 103．4断面平均含沙量测验 133．5悬移质泥沙颗粒级配取样 133．6相应单沙（样）的测验 143．7全沙输沙率测验 153．8测验质量控制 154单沙测验 164．1一般规定 164．2单沙测验的测次分布 164．3单样颗粒级配分析的测次分布 164．4单沙测验方法 164．5单沙测验注意事项 165高含沙水流条件下的泥沙测验 175．1含沙量及颗粒级配测验 175．2流变特性测定 175．3泥石流、浆河、揭河底观测 176悬移质水样处理 186．1一般规定 186．2烘干法 186．3置换法 186．4过滤法 196．5水样处理注意事项 197悬移质泥沙测验资料的计算、检查与分析 197．1实测含沙量的计算 197．2断面输沙率计算 197．3实测成果的合理性检查 208悬移质泥沙测验方式选择与测验方法的试验分析 208．1测验方式选择 208．2测验方法的试验与分析 219悬移质泥沙测验不确定度估算 229．1一般规定 229．2悬移质泥沙测验误差组成 229．3悬移质泥沙测验误差分析资料的收集 239．4分项不确定度的估算和控制指标 249．5总不确定度合成 241总则1．0．3对国家基本泥沙站，根据设站目的要求和重要性不同进行正确的分类和区别要求，是河流泥沙测验的一个首要问题。本条明确地将国家基本泥沙站分为三类，其主要依据是：a）国家基本泥沙站网是建立在国家基本流量站网基础上的。国家基本泥沙站网的布站原则和分类，与国家基本流量站网是一致的。因此，泥沙站网的分类，应以流量站网的分类为基础。国家基本流量站网，根据设站目的要求和布站原则不同，分为大河控制站、区域代表站和小河站。流域面积大于3000～5000km2的为大河控制站，按直线原则布站；流域面积小于3000～5000km2的为区域代表站，按区域原则布站；流域面积小于200～500km2的为小河站，按分区、分类、分级原则布站。国家基本泥沙站网采用同样的原则进行布站和分类；b）在站网规划中，对大河控制站的布站密度，要求在干流沿线的任何地点，以内插年输沙量的误差不超过10～15％为原则；在条件特别困难的地区，内插的允许误差可放宽到20％。对区域代表站的布站密度，要求在分区内任何地点，以内插年输沙模数的误差不超过15～20％为原则；在条件特别困难的地区，内插的允许误差可放宽到25％。大河控制站与区域代表站的精度应区别要求；c）几十年来，我国河流泥沙测验对大河控制站中的一部分重要控制站提出了较一般控制站更高的要求，实践证明这是符合客观需要的；d）国外的泥沙测验（如美国、前苏联等国）也是分类要求的。综上各点，在我国泥沙测验规范中应将大河控制站与区域代表站区分开来，将重要控制站与一般控制站区分开来，这就是本规范进行测站分类的基本依据。1．0．4本条对各类站的测验项目和测验要求，分别作了总的原则规定，作为其他章节分别制定系统的具体规定的依据。其中，关于全沙输沙率测验和颗粒级配测验的规定，是在总结我国泥沙测验和资料应用要求的经验基础上制定的。泥沙测验的目的在于满足资料应用的需要。在国家基本泥沙站网上进行河流泥沙测验，原则上应是全沙测验，观测不同粒径级泥沙的输移和沉积过程。根据我国情况，对河流开发和工程建设影响最大的一类站应要求提供比较完整的河流泥沙资料。对大部分二类站和部分三类站，则要求提供比较完整的悬沙资料。在测验精度上分别要求。这些目的是为了使我国河流泥沙测验能更好地符合国情和实际需要。1．0．5悬移质泥沙测验方式原则上汛期驻站，非汛期巡测。自动测沙设备在线方式测验是与驻站测验具有同样效果甚至是更优越的测验方式，今后应大力推动自动测沙设备在线方式。一般泥沙测验与流量测验密切相关，泥沙测验应考虑流量测验的需要，与流量测验相辅相成。水文巡测，在我国日益发展，泥沙巡测比流量巡测困难得多，目前经验甚少。应加强二、三类站的泥沙规律分析，为泥沙巡测创造条件，提供依据。本条对实行悬移质泥沙巡测或停测的站，根据不同情况对如何确定悬移质泥沙巡测方案作了原则规定。2仪器的选择及技术要求2．1仪器的选择2．1．1本条为更科学的分类泥沙仪器，把我国目前使用的悬移质泥沙测验仪器分为容积式采样器（瞬时式采样器、积时式采样器）和测沙仪（核子测沙仪、光学测沙仪、声学测沙仪、振动测沙仪和电磁测沙仪等）两种。容积式采样器可以取得水样，获取含沙量和颗粒级配。测沙仪基本上只能现场获得含沙量，不能采取水样。目前已有现场颗粒级配仪器出现，不需采集水样即可获得颗粒级配。根据不同河流的水沙特性、设备条件和精度要求等情况，选用性能较好的仪器，更换或限制性能较差的仪器，是提高泥沙测验质量、改善泥沙测验条件、减轻泥沙劳动强度的一个重要方面。2．2．2积时式采样器可以在水下任何位置停留和连续取样，因此适合各种垂线测验方法。瞬时式采样器不能连续取样，只能适合选点法和混合法。测沙仪不能采取水样，无法进行混合。瓶式采样器无在瓶口关闭开关，水下很难关闭瓶口，只能用于双程积深。各种仪器结构与性能如下：a）调压积时式采样器调压积时式采样器，设置有调压系统和控制开关，主要由头仓、铅鱼体、调压仓、水样仓、排气管、控制仓和尾翼等部分组成。调压系统包括调压孔、调压仓、水样仓和排气管。在取样前，调压孔进水，压缩调压仓内空气经连通管至水样仓，使水样仓内的空气压力与器外静水压力平衡。当用控制系统打开进水管开关取样时，排气管开始排气，使水样仓内气压接近于排气管口的压力（静水压力与动水负压之和），使进口流速与天然流速一致。调压历时与调压孔的大小有关，一般为5s，适用于选点法和各种混合法取样。图1调压积时式采样器结构示意图1—管嘴；2—头仓；3—电磁阀；4—进水管；5—排气管；6—铰链；7—阀座；8—鱼身；9—挂钩；10—取样瓶；11—悬杆；12—调压孔；13—挂板；14—调压仓；15—调压管；16—控制仓；17—横尾翼；18—下纵尾翼；19—上纵尾翼b）皮囊式采样器皮囊式采样器系借助皮囊容器的柔性以传导和调整仪器内压力与仪器外静水压力使其平衡，不另设调压系统。主要由取样系统和铅鱼体壳两大部分组成。取水系统包括管嘴、进水管、电磁开关和皮囊。铅鱼体壳侧面设有弧形活门和若干进水小孔。取样前将皮囊内空气排出。仪器入水后铅鱼空腹进水，皮囊始终保持内外压力平衡。当打开进水开关取样时，借助铅鱼体的进水小孔传递负压的作用，使进口流速与天然流速保持一致。具有结构简单和瞬时调压的特点，能适于高流速、大含沙量和不同水深条件下积深法、选点法和各种混合法取样。图2皮囊积时式采样器结构示意图1—管嘴；2—进水管；3—头仓；4—滑阀；5—电磁铁；6—阀座；7—悬杆；8—皮囊；9—挂板；10—皮囊门；11—配重；12—横尾翼；13—上纵尾翼；14—下纵尾翼c）瓶式采样器图3瓶式采样器结构示意图1—管嘴；2—头仓；3—进水管；4—阀座；5—排气管；6—采样瓶；7—悬杆；8—鱼身；9—挂板；10—配重；11—信号源；12—横尾翼；13—下纵尾翼；14—下纵尾翼普通瓶式采样器是利用进水管与排气管出口的高差来调整仪器的内外压力和进口流速，调压作用有限，无开关装置，不能取单点水样。瓶子容积为（500～3000）ml，装于铅鱼体壳内或悬杆上，水深小于2该仪器仅适用于水深为（1.0～5.0）m双程积深和手工操作取样。d）瞬时式采样器瞬时式采样器（横式采样器），容积为（500～3000）ml，开关形式有拉索、锤击和电磁吸闭三种，可安装在铅鱼或悬杆上。主要优点是结构简单，能在不同水沙条件下取样，操作简便。但单次取样成果受泥沙脉动影响较大，且受器盖干扰水流和口门击闭影响，易使取样成果产生系统误差。精度要求较高时，不宜使用瞬时式采样器。图4横式采样器结构示意图1—水筒；2—筒盖；3—弹簧；4—控制开关的撑爪；5—铁锤；6—钢索；7—铅鱼将几个瞬时式采样器组合安装在同一铅鱼上可构成多仓瞬时采样器。多仓瞬时采样器在同一测点采样可消除脉动误差，在不同测点采样可提高工作效率。水库深水取沙和缆道远距离取沙可选用多仓瞬时采样器。图5多仓瞬时采样器e）同位素测沙仪同位素测沙仪主要由铅鱼、放射源、探头和晶体管自动计数装置等构成。探头装于铅鱼腹中，应用时将仪器放至测点位置，接通电源，即可测出该测点含沙量，具有快速和不取水样的优点。目前使用的同位素测沙仪，适用于含沙量大于20kg/m核子测沙仪是利用同位素进行含沙量测量的仪器。当浑水通过支架平板9与铅鱼12之间的狭缝时，放射源发出的γ射线穿过浑水进入电离室内部，电离室把γ射线转变成电流信号，通过电缆送入计算机。浑水中含沙量愈大，γ射线被泥沙吸收的愈多，进入电离室的γ射线就愈少，转变成电流信号就愈小；浑水含沙量小时被泥沙吸收的少，电离室输出的电流信号相应会大。主要指标为：1）测量范围：含沙量（1～2000）kg/m3，水深（0～200）m，水温（0～45）℃。2）测量精度：含沙量（1～3）kg/m3，误差大于10%；含沙量（3～10）kg/m3，误差小于10%，含沙量（10～100）kg/m3，误差5%；含沙量大于100kg/m3时，误差<1%。图6核子测沙仪结构图1-5为测沙电离室，6-9为测沙支架，10为鱼尾板，11为241Am放射源，12为铅鱼，13为连接杆。核子测沙仪使用活度1.85GBq的241Am源，信号稳定，偏离小于0.03%，对操作人员相对安全。f)光学测沙仪水中激光测沙仪（专利号200910068374.6），由水下机和水上计算机两部分组成，用于现场测量海水中的悬浮泥沙颗粒粒径分布和浓度。水下机中的激光器在控制电路的定时自动控制下发光，激光器照亮与海水连通的密封样品池中的水体，被测水体中的悬沙颗粒产生的散射光透过自动变焦富氏透镜，聚焦在位于富氏透镜后焦面上的环形光电接收器上，光电接收器输出的光电信号送入电路板，经电路放大、A/D转换变为数字量存储在存储器内，再通过带有水密插头的数字信号连接线传送给水上计算机，经过处理得到海水中悬浮泥沙颗粒的大小和浓度资料。图7水中激光测沙仪1.LED光源2.光束3.动片4.薄层水5.定片6.显微光学系统7.CCD相机8.半导体激光器9.悬沙颗粒10.富士透镜11.衍射光12.环形光电接束器13水密插座14.端盖15.上固定板16.支撑架17.激光器18.电池盒g）声学测沙仪声学测沙仪比较典型的有OPUS在线测沙仪。OPUS是德国制造的在线含沙量、颗粒级配监测仪器，是“基于超声衰减原理用于高浓度悬浮液和乳浊液在线粒度分析的工业准入传感器”。图8OPUS在线测沙仪超声波发射端和信号接收端直线正对，发射端（RFGenerator）发出一定频率和强度的超声波I0，进入被检测的悬浮液和乳浊液区域，声波强度在被检测区域由于受颗粒和液体的影响发生衰减（还有系统自身导致的衰减）,经过距离Δl后到达信号接收端（RFDetector）其强度变为I。声强I0和I可以用来计算衰减D,D的度量用db(分贝)。计算见式（1）。………………（1）OPUS设计200KHz～200MHz的可选频率段，使用时可在这个范围选择子频率段，任意选择的子频率段都设置有31个频率点，按从高频点到低频点的顺序检测获得信息，耗时约60s。将这些信息带入模型解算介质中的颗粒或液滴的粒度分布及悬浮液的固相浓度。31个频率点形成31个方程，可解算出1个浓度值和30个粒度值。h)振动式测沙仪振动式测沙仪见图9，系根据振动学原理，当水流通过两端固定的金属空管时，管子的谐振频率与管内水流的含沙量之间有近似关系，可用式（2）计算。………………（2）式中：─由传感器的机械构造、振动管材料及清、浑水密度等因素决定的系数，由率定确定；─含沙水流通过振动管时管子的振动周期；─清水水流通过振动管时管子的振动周期。仪器测量河水中某一测点的水流通过振动管子时管子的振动周期，并根据测量时的水温查取清水振动周期；经数字电路处理，即可显示出含沙量。图9振动式测沙仪2．2仪器的技术要求2．2．1本条规定为各种积时式采样器取样性能和不同条件下的技术要求。仪器的进口流速系数是评价性能的主要参数，其指标系根据我国多年研制仪器和在长江、黄河进行多种仪器比测的实践经验确定的。当流速和含沙量超过规定范围时，仪器的进口流速系数如何要求，应由试验确定。采用积深法取样时，最小水深应保证河底漏测泥沙对含沙量的影响误差小于3%。2．2．3本条的第一款，规定了此类仪器间接测定含沙量的稳定可靠性技术要求，第二款规定了在施测低含沙量时与积时式采样器比测的精度、稳定性和可靠性要求。这些要求是在总结经验基础上提出来的，是必要的。仪器精度应重视“施测低含沙量”时仪器适用于含沙量范围中靠近最小含沙量的附近，也就是相对误差最大的部分。进口流速系数符合要求的积时式采样器，可以作为比测的校核仪器。瞬时式采样器不能作为校核仪器。比测主要是检验现场测沙仪的率定误差和比较两种仪器的随机不确定度。2．2．4新仪器应用是一个严格的问题。以往仪器的推广应用无章可循，有些仪器研发后直接应用，有的一直没有应用，没有单位对仪器的应用负责。本条明确提出“经省级以上主管部门批准后，方能正式使用”，使新仪器应用规范化。2．2．5仪器受比测条件限制，比测确定的范围是有限的，使用中会出现水流条件超出试验确定范围的情况。“限制其使用”是因为超出试验确定范围后成果精度没有保证，但在没有其他有效仪器时，仍需应用现用仪器，在有关备注里应说明情况。2．3操作仪器的一般规定2．3．3仪器取样容积与标称容积之比应小于0.9，是为了防止仪器取样仓进水太多，影响仪器进入仓内水样的代表性及避免操作上引起的成果误差。2．3．4用积深法取样，如操作不严密，误差较大。本条规定：积深取样，应等速提放，提放速度不能太快。根据试验研究，对提放速度做了限制性规定。规定积深法的适用水深，一类站一般要求不小于2.0m，是为了控制系统误差。仪器的进水阀门处于开启状态时，不得在河底停留，是防止河底较大含沙量水体任意进入仪器2．3．5根据过去的实践经验及经常出现的问题，规定了瞬时式采样器使用悬杆操作的水深范围，采样和倒水样时必须注意的事项。2．3．6根据国内研究和国外经验，对普通瓶式采样器在不同流速情况下选用不同管径的进水管嘴和排气管嘴做了具体规定。2．3．7本条规定使用现场测沙仪时，应精确率定建立工作模型（曲线、公式、方程等）或技术参数，是保证测验精度所必需的。精确率定的工作曲线，应有足够数量和分布均匀的关系点子，并可绘制成光滑的关系曲线。校测工作曲线规定要用前后两次校测的关系点子来分析确定工作曲线是否变动，以确定原工作曲线是否系统偏离。使用同位素测沙仪测量水面及河底附近含沙量时，如探头距水面、河底距离小于放射源的探测半径，将使测得成果产生很大误差。3悬移质输沙率及颗粒级配测验3．1一般规定3．1．1断面输沙率为各部分平均含沙量与部分流量乘积的和，可以用公式（3）表示：=………………（3）式中：——断面输沙率（kg/s，t/s）；——第部分平均含沙量（kg/m3）；——第部分流量（m3/s）。为了得到任意时刻的输沙率，需要进行断面平均含沙量计算，建立单～断沙关系，由单沙推求断沙，由断沙及断面流量推求输沙率。测定断面平均含沙量的方法可以有多种，但都必须符合部分流量加权原理。可以用公式（4）加以说明：………………（4）

式中：——断面平均含沙量（kg/m3）。测定断面平均含沙量，可以根据上式原理设计出各种简化的取样方法，各种简化方法都应用上式进行原理性检验，凡不符合上式原理的不能作为断沙测验方法。3．1．2悬移质输沙率测验时，布置测沙垂线与测速垂线重合，目的是为了计算方便。如果不重合，需要进行内插计算，工作麻烦。3．1．3悬移质输沙率测验，当采用浮标测流或采用全断面混合法测输沙率时，在输沙垂线上只取水样，不测流速。但同样应观测水位、水面比降、垂线起点距和水深。3．1．4测定悬移质断面平均颗粒级配的取样方法可以有多种，但都必须符合部分输沙率加权原理，可以用公式（5）加以说明：………………（5）式中：——断面平均小于某粒径级泥沙质量百分数（%）；——第部分输沙率（kg/s，t/s）；——第部分平均小于某粒径级泥沙质量百分数（%）。测定断面平均颗粒级配，可以根据上式原理设计出各种简化的取样方法。各种简化取样方法，都应用上式进行原理性检验。凡不完全符合上式原理的不能作为颗粒取样方法。符合断沙测验原理的简化方法，一般能同时符合断颗测验原理。3．2悬移质输沙率及颗粒级配的测次分布3．2．1悬移质输沙率测次分布，根据测站水沙特性和资料整编方法不同，分别作出规定，比只按单断沙关系一种情况确定测次分布，更切合实际。现在已有一些测站，尤其是缆道测沙站，采用全断面混合法测输沙率，不测单沙不用单断沙关系，采用断沙过程线法整编泥沙资料，可提高成果质量。3．2．3悬移质输沙率颗粒级配测次分布，根据泥沙颗粒分析资料的整编方法不同，采用不同的测次分布，规定了用断颗过程线法的测次分布要求，符合已有一些测站不用单断颗关系的实际情况，有利于改进颗分取样和资料整编方法。3．2．4新开展输沙率和断面平均颗粒级配测验的测站，前三年内适当增加测次是必要的，在测验质量上应严格控制，测验误差力争控制在最小范围内，为测站特性分析打下良好基础。在测验的同时，应加强资料的分析工作，随时分析、研究及处理测验资料中的特殊现象和问题。3．3悬移质输沙率测验方法3．3．1在悬移质输沙率测验方法和称谓中，将“积点法”定名为“选点法”（包括一点法、二点法、三点法、五点法和六点法）；将按一定容积比例取样的“定比混合法”和按取样历时比例取样的“垂线混合法”合并统称为“垂线混合法”，在本规范规定的悬移质输沙率测验方法中，按在垂线或在断面上的测量特点不同，分为：选点法、积深法、垂线混合法和全断面混合法四类。作这样规定，更简明、确切。3．3．2测沙垂线布设方法和测沙垂线数目，在未经试验分析前所作的规定说明如下：a）单宽输沙率转折点布线法，原则上适应于需要同时实测流量的各种输沙率测验方法。对稳定河床，可采用固定垂线，变动河床可采用变动垂线，在水深、流速和含沙量发生转折变化处，均应布设测沙垂线，这一方法的主要优点是，可以用较少的测沙垂线，获得较高的测验精度。经试验分析后，还可采用其他布线方法。b）测沙垂线数目，明确规定在未经试验资料分析前，不同类型的测站，可以采用的最少垂线数目，这是根据试验资料分析和不同精度要求作出的。经试验分析后，应采用试验分析确定的垂线数目。3．3．3全断面混合法输沙率测验分等部分水面宽、等部分面积、等部分流量三种：a)等部分水面宽全断面混合法，符合部分流量加权原理。该法系按等部分水面宽中心布线，每条垂线用同一提放速度积深取样，进水管嘴不变。将水样混合处理，即得断面平均含沙量。因为：………………（6）式中：——等部分水面宽；、、……、——某取样垂线单宽输沙率；、、——相应于某取样垂线的单宽流量；——积深取样器的提放速度，各垂线不变；——进水管嘴截面积，全断面不变；——采样器的进口流速系数；、——分别为垂线上任意点的含沙量及流速；、——分别为总泥沙质量和容积。b）等部分面积全断面混合法，系按等部分面积中心布线，在每条垂线上用同一选点法取样，每条垂线取样历时相等，进水管嘴不变，水样混合处理，即得断面平均含沙量。因为：………………（7）式中：——等部分面积。其他符号意义同前。当部分面积不相等时，应按部分面积的权重系数（即部分面积与总面积的比值）来分配各垂线的取样历时，各垂线按分配给的取样历时，再由采用的某种垂线混合法，确定各测点的取样历时，全断面取得水样混合处理，即得断面平均含沙量。因为：………（8）已知，，……，，代入上式并整理得：………………（9）式中：、——各部分面积；、——各垂线取样容积；、——各垂线取样历时；——断面面积。其他符号意义同前。c)等部分流量全断面混合法，系按等部分流量中心布线，每条垂线取样容积相等，然后将水样混合处理，其含沙量即为断面平均含沙量。因为：=………………（10）式中：——断面输沙率；——断面流量；——等部分流量；、——位于各部分流量中心的垂线平均含沙量；、——各相应垂线的沙量；——各垂线取样容积。3．3．4垂线取样方法，包括选点法、积深法、垂线混合法三类。a）选点法，根据需要，可以选用一点法、二点法、三点法、五点法或六点法，在一次测验中，不能因水深或仪器悬挂方式不同而采用几种垂线取样方法，这样可使各垂线的测验精度一致；b）积深法，是一种原理正确、测量简便的方法，只要仪器设备符合要求，按技术规定操作，可以保证测验精度，故本规范明确规定积深法是日常输沙率测验四类方法之一；c）在垂线混合法中，对过去使用较广的2:1:1或1:1容积比垂线混合法，根据试验资料分析，一般系统误差较大，因此规定采用此种垂线混合法应通过试验资料分析确定。3．4断面平均含沙量测验3．4．1断面平均含沙量与断面输沙率根据不同的测验方法获得的先后不同，可采用部分输沙率法求得全断面输沙率计算断面平均含沙量，也可采用全断面混合法直接获得断面平均含沙量。但后者测验时必须严格执行相关的方法要求。3．4．4多数情况下断面平均含沙量与断面输沙率是合二为一的。3．5悬移质泥沙颗粒级配取样3．5．1输沙率测验水样进行颗粒分析，根据国内外经验，二者取样方法，可以相同，也可以不同；可以共用一套水样，也可以另取一套水样。各种全断面混合法作为断颗取样方法，必须符合下式要求，论证如下：………………（11）式中：——第条取样垂线的泥沙质量。其他符号意义同前。a）用等部分水面宽全断面混合法时：…（12）已知：进水管嘴截面积（a）不变；提放速度不变，垂线取样容积，则上式可写成： ………………（13）符合断颗计算公式的要求。b）用等部分面积全断面混合法时：………………（14）符合断颗计算公式的要求。c）用等部分流量全断面混合法时………………（15）符合断颗计算公式的要求。3．5．2根据国内经验，对一类站和其他有需要的站，每年汛期用五点法测2～3次输沙率，作为更明确的规定，增加了测床沙的内容，可使测验资料能满足更多用途的需要。3．6相应单沙（样）的测验3．6．1根据已有部分测站不用单断沙和单断颗关系进行资料整编的情况，规定采取相应单样只限于采用单断沙和单断颗关系的站。3．6．2配备测沙仪的测站，由于测沙仪不能取样，应同时配备常规采样仪器。3．7全沙输沙率测验3．7．1全沙是悬移质和推移质的总称。为研究河流的全沙输移过程及其与河床演变的关系，需要进行全沙测验。沙质河床，在施测悬移质输沙率的同时，加测床沙，是一种用间接法测定全沙输沙率的方法。全沙输移的涵义如图10所示。全沙全沙（起源）床沙质沿河床悬浮冲泻质推移质悬移质全沙（输移）图10全沙输移示意图随着悬移质含沙量的减小，全沙与悬移质输沙率的关系会越来越差。极限情况，既是悬移质含沙量为0，推移质还是存在的，数量并不见得很小，利用悬移质推算河床质会极不合理。根据测站分类要求和泥沙资料用户的需要，明确规定哪些沙质河床的测站，含沙量达到多少时，可用间接法测定全沙输沙率。3．7．4用间接法进行全沙输沙率测验，是在施测悬移质输沙率的同时，加测床沙，观测水温和比降，作泥沙颗粒分析。根据实测流量、悬移质输沙率及悬移质、床沙的断面平均颗粒级配等资料，计算不同粒径级的全沙输沙率，建立不同粒径级的全沙输沙率和悬移质输沙率的关系，推算全沙的输移过程和不同时段的全沙输沙量。3．8测验质量控制3．8．1～3．8．3断面输沙率之测验误差，包括断面流量测验误差在内，一般大于断面平均含沙量之测验误差。本节主要针对测定断面平均含沙量和断面平均颗粒级配之主要误差来源，以严格控制系统误差为主要目标，从测验方法、测验仪器、操作技术和水样处理等各主要方面，明确规定了控制测验误差的方法、原则和注意事项，对颗分方法的误差控制，按颗分规范执行。4单沙测验4．1一般规定4．1．1～4．1．2为了保证单沙、单颗测验质量，需要提出单沙、单颗测验的基本要求。鉴于全国已有30%的测站用近似法整编资料，同时要求取样方法具有代表性，一般不难做到。因此，把取样方法的代表性和测次分布的控制性作为基本要求是必要的。单沙取样方法的代表性与单颗取样方法的代表性，是两个不同的概念。一些测站的经验表明，单沙取样方法符合精度要求，单颗却比断颗显著偏粗或偏细。因此规定，单样兼作泥沙颗粒分析的站，取样方法还必须同时满足代表断面平均颗粒级配的要求，能兼则兼，不能则分。4．2单沙测验的测次分布4．2．1～4．2．2测次分布，按测站分类、汛期及非汛期、测站性质、设站要求不同，分别规定不同测次比较合理。4．3单样颗粒级配分析的测次分布4．3．1～4．3．3根据测站分类要求，规定了三类站在非汛期如无需要，可不作颗粒分析。专用站、实验站根据设站目的确定测次。4．4单沙测验方法4．4．1根据测站经验，有二种布设垂线取样的方法，断面比较稳定的主流摆动不大的测站，按照代表线的概念，固定1～2条取样垂线，断面不稳定，主流摆动较大和精度要求较高的站，用等部分流量中线法布置几条取样垂线，各垂线水样混合处理，实际上，后一种单样取样方法，与输沙率全断面混合法相比，没有本质区别，根据实践经验本条作了相应规定。4．4．3特殊困难情况下，在岸边附近取样，规定应作单、断关系分析，为资料应用分析提供依据。4．5单沙测验注意事项4．5．1为控制单样含沙量单次测验综合误差，根据过去常发生的问题，规定对取样垂线位置，应经常注意含沙量横向分布和单断关系的变化，发现明显变化时，应及时调整垂线位置。对断面上游附近有两河交汇且含沙量相差悬殊时，可能产生含沙量横向分布不连续（清浊分明）或河道异重流现象，泥沙集中在靠近底部运动，应特别注意及时改变垂线布置和垂线取样方法，否则，将造成严重测验误差。4．5．4本条规定了因人类活动影响造成局部泥沙现象的调查，对正确进行泥沙资料整编和资料分析应用是必要的。5高含沙水流条件下的泥沙测验5．1含沙量及颗粒级配测验5．1．1高含沙水流，是指含沙量达到（200～400）kg/m3以上，其运动和输沙特性较一般挟沙水流有本质不同的水沙混合的流体。具有含沙量高、流体的流变特性为非牛顿体和泥沙的断面分布相当均匀的特点。在此条件下，进行断面平均含沙量测验，测验方法可以大为简化。根据大量试验资料分析和多年的实践经验，本条作了不同于一般挟沙水流的具体规定，并规定含沙量取样方法，可兼作断面颗粒级配的取样方法，把高含沙水流条件下的泥沙测验方法与一般挟沙水流区别开来是符合实际的，简化方法的测验误差也是很小的。5．1．3根据高含沙量时泥沙分布均匀和泥沙脉动极小的特点，对仪器及取样技术要求，比一般挟沙水流条件放宽，不致影响测验精度。5．2流变特性测定5．2．1测定高含沙水流流变特性，其目的在于分析高含沙水流和泥石流的运动和输沙特性，为科学地利用高含沙水流及进行泥石流防治工程设计提供基本依据。在高含沙河流，测定水沙流体流变特性，是一项重要内容。据此，本条作了选择部分重要控制站进行流变特性测定的原则规定。本条所指的重要控制站，为一类站或二类站。5．2．2流变特性的测定，只在每次较大洪水时采取试样。测次应主要分布在沙峰及沙峰前、后。取样数量要求，需要由有关领导机关根据试验项目多少及用量而定。5．2．4国内开展水沙流体流变特性试验，虽已多年，但由于尚无适用的商品化定型仪器和统一的试验方法规程，因此各单位的试验方法、资料整理和成果统计等存在差异，很需要统一技术标准。附录三中的流变特性试验方法，是在总结以往经验基础上编写成的，需要在今后实践中进一步完善。鉴于高含沙水流与泥石流浆体的流变特性模式，大多数试验结果表明近似宾汉体，因此，附录三中的流变特性资料计算方法，采用宾汉体模式的流变方程。5．3泥石流、浆河、揭河底观测5．3．1～5．3．2本条根据测站条件，按泥石流发生地点不同，分两种情况分别规定，在测验河段内发生泥石流时，要求根据设备条件，及时进行观测，并明确规定了观测的内容、方法和要求。在测站附近发生泥石流时，要求及时向领导机关报告，由领导机关根据需要组织调查，并明确规定了调查的内容、方法和要求，这是一般测站可以做到的。5．3．3‘浆河’即间歇性泥流。当高含沙量超过某一极限值后，流体不能保持连续流动，出现突然停滞不前的河槽堵塞现象。当河槽因堵塞而水位逐渐上涨到一定高度后，泥浆又恢复流动。如此间歇流动，在整个‘浆河’期内，可能重复出现多次，直至恢复正常流动，‘浆河’现象，在多沙河流，不仅中、小河发生，就象黄河下游干流也曾出现过，如何进行‘浆河’全过程的观测，本条明确规定了观测内容和要求。观测‘浆河’现象，对研究高含沙水流的运动特性和‘浆河’的形成条件，具有重要意义。5．3．4‘揭河底’是在高含沙量和高流速的洪水过程中，河床发生剧烈的沿程冲刷的特异现象，常在多沙河流较大洪水过程中发生。本条根据实际经验，明确规定了发生‘揭河底’现象时应进行观测的内容和要求。观测‘揭河底’现象，对研究高含沙水流挟沙能力和‘揭河底’形成条件有重要意义。6悬移质水样处理6．1一般规定6．1．1测站泥沙室的设置存在一些影响水样处理成果质量的问题。根据实践经验，对水文测站泥沙室的设置，作了必要的规定。6．1．2各种水样处理方法所需最小泥沙质量与使用仪器有关，根据我国河流泥沙情况，对不同方法在不同条件下所需最小泥沙质量分别作了规定。6．1．3颗粒分析的取样数量的规定，主要是以满足颗粒分析方法对最小泥沙质量的需要而提出的。6．1．5采用沉淀法浓缩水样，因沉淀时间不足，使泥沙质量系统偏小，对各类站分别规定允许相对误差，并要求通过试验确定泥沙沉淀时间。对细颗粒泥沙含量较多执行困难时，允许放宽。对系统误差的限制稍严，但规定了灵活处理的方法。6．1．8作颗粒分析的泥沙样品，当沙量过多时，应进行分样。为保证分样代表性，必须严格执行对分沙器分样质量进行检查。含沙量较大时，应选用多分式分沙器（旋转式分沙器或锥式分沙器）。两分式分沙器进行一个水样的多次分沙时，应进行多次分沙的分样质量分析。6．2烘干法6．2．2～6．2．4对烘干所需时间试验，规定了试验要求，对溶解质影响允许相对误差，各类测站分别规定，并按测站分类控制系统误差。6．3置换法6．3．2测定瓶加清（浑）水重时应注意几点，拿比重瓶时应用手指捏住瓶颈；装比重瓶时，应使水经漏斗沿瓶壁缓慢流入瓶内；擦比重瓶时要轻、快，切勿用力挤压比重瓶；不要用毛巾擦塞顶；瓶内存有气泡时应重装。6．3．3计算泥沙质量时，用纯水密度代替河水密度会使算出的泥沙质量偏小，但因误差很小，可忽略不计。6．3．4用“瓶加清水质量差值法”检定比重瓶，是根据物体热胀冷缩原理，推导出任一温度与4℃时瓶加清水质量WWΘ-WW4=49.984｛ρWΘ［1+0.00002（Θ-4）］-0.9999720｝………………（16）式中：WWΘ—任一温度时比重瓶加清水质量（g）；WW4--水温为4℃时比重瓶加清水质量ρWΘ--任一温度时清水密度（g/cm3）；Θ--任一温度（℃）。附表A.1系根据上式计算所得。6．4过滤法6．4．3～6．4．6过滤法，工序多而系统误差和综合误差大。为控制过滤法处理水样的误差，根据试验资料分析结果和测站分类要求，对滤纸可溶质、滤纸漏沙和沙包吸湿等三项系统误差，要求一、二、三类站分别不超过泥沙质量的1.0%、1.5%和2.0%，超过规定时应进行改正。浸水后的烘干滤纸重应为浸水前的烘干滤纸重乘以经试验确定的改正系数。为控制沙包在称重过程中吸湿影响，各地应通过试验对不同沙包与干燥器外空气接触时间，作出相应规定。6．5水样处理注意事项6．5．1～6．5．6对烘干法、置换法和过滤法等水样处理方法的各项误差来源，分别提出了控制误差的技术措施，严格执行有关规定，可将各项误差控制在允许范围内。6．5．7在水样处理中，系统性误差因素较多，根据对误差研究结果，并按测站分类要求，规定了各种水样处理方法各分项允许误差，随机综合误差用方和根计算，系统综合误差，为分项系统误差的代数和。7悬移质泥沙测验资料的计算、检查与分析7．1实测含沙量的计算7．1．2根据试验资料分析，一点法精度较低，应慎用，特别要注意对系数η1、η2的率定。7．1．4一次输沙率测验过程中，当含沙量变化很大时，一般要根据转折变化增加相应单样的取样次数，因此，相应单样含沙量采用算术平均计算是可行的。7．2断面输沙率计算7．2．1在全国广泛调研的基础上，通过分析后，规定当断面上有顺逆流时，用顺流与逆流的代数和处理。另外，如果QS采用t/s为单位时，本规范的公式（12）右端应乘以1000。7．2．2分析计算工作可在计算机上进行，采用分析软件进行分析计算。7．3实测成果的合理性检查7．3．1～7．3．3由于泥沙运动的复杂性，和目前泥沙测验技术尚不完善，在测验过程中，产生误差的环节较多，特别是容易产生较大的系统误差，因此，应经常注意合理性检查与分析，这是保证泥沙测验质量的重要环节。本节所列属于时、空方面趋势性的检查，应经常结合测站特性分析，以掌握其时空变化规律，保证测验成果的质量。8悬移质泥沙测验方式选择与测验方法的试验分析8．1测验方式选择8．1．3水文巡测，在我国日益发展，泥沙巡测比流量巡测困难得多，目前经验甚少。本条对实行悬移质泥沙巡测的站，根据不同情况对如何确定悬移质泥沙巡测方案作了原则规定。根据目前条件提出的两种巡测方案，显然，还不能像流量那样可实行无人值守的完全巡测。要做到无人值守有两种途径：一是采用可靠的自动测沙装置；二是研究产、输沙模型或充分利用流量输沙率关系，这是需要研究的一个重要课题。8．1．4本条对二、三类站的悬移质输沙率及颗粒级配测验关于间测条件的原则规定，显然是指采用单断沙关系和单断颗关系进行测验和资料整编的站。对于不测单沙和单颗的站，采用断沙和断颗过程线法进行测验和资料整编，这种站是否能实行间测，尚待研究。8．1．6根据已有经验，规定在施测含沙量期间，当含沙量小于0.05kg/m时，可将若干次等时距和等容积水样，累积混合处理。在施测含沙量时期，判断河水是否清澈，应根据设站目的以及对含沙量测验的要求，分别确定视为水清时含沙量的分界标准，当含沙量小于分界标准时，可改为目测，含沙量作零处理。当含沙量大于分界标准时，应及时恢复测验。在洪水及平枯水时期，为了及时掌握含沙量变化情况，确定加测、停测和恢复观测的时机，本条规定了几种可采用的简单方法说明如下：a）比色法。主要适用于河水是否清澈，确定恢复取样时机。方法是用几个无色比色管，配制成不同含沙量级（包括清水在内）的标准色管，管口密封，置于比色管架内，目测时，另用一个试管取水样，与标准管一同摇匀后比色，目测所取水样之含沙量。b）沉淀量高法。主要用于较小含沙量。方法是将水样注入量筒内，加定量的明矾（用量经试验确定），搅拌几下，泥沙即迅速沉淀，根据在一定历时泥沙沉淀的高度，估计含沙量大小，可以试验出沉淀高度与含沙量的关系，以备查用。c）简易比重计法。主要适用于较大含沙量。方法是用一只量筒，配制已知含沙量的水样，用搅拌器将水样搅拌均匀，将比重计放入量筒，立即读比重计，用此法分别配制不同含沙量的水样和读记相应的比重计读数，绘制比重计读数和含沙量关系曲线。估测河水含沙量时，取河水注入量筒，摇匀后，放入比重计，根据比重计读数，即可查得含沙量。d）简易置换法。适用于10kg/m3以上含沙量。方法是用比重瓶直接取河水，称瓶加浑水质量，减去瓶加清水质量，乘以泥沙置换系数（约为1.6），即得泥沙质量，可算出含沙量。8．2测验方法的试验与分析8．2．1悬移质输沙率测验方法试验与分析8．2．1．7各类测站日常输沙率测验，规定测得断面平均含沙量的允许误差，应符合本规范表10之要求。测站分类是根据总则第1.0.3条规定由有关领导机关具体确定；本条规定的允许误差指标，只包括精简垂线和简化垂线取样方法两种影响较大的分项误差，即精简为Ⅱ型、Ⅲ型误差，未包括其他分项误差。随机误差，用相对标准差表示。简化垂线取样方法的分析，即本规范第9.3.a)为了对悬移质泥沙中的床沙质部分进行简化分析，本条规定了一类站各点水样应分别作颗分，并加测水温。b）积深法是一种沿垂线的积分取样方法。由于仪器设备及操作上的原因，这种方法尚存在误差，考虑到我国普遍采用选点法测量悬沙，为了有统一的近似真值参证标准，故采用七点法或五点法作为检验积深法误差的近似真值。8．2．1．2精简垂线数目的分析，即本规范第9．3．3条所述的CsⅢ型误差分析。本条规定的试验和精简分析的方法和步骤，主要适用于精简垂线数而不作全断面混合法分析的情况。8．2．1．3～8．2．1．5这三条分别规定了采用等水面宽全断面混合法、等部分面积全断面混合法和等部分流量全断面混合法时的精简测沙垂线数目所需资料收集及分析方法步骤。做以下说明：a）收集的试验资料，应主要分布在中、高水时期，包括各级水位、流量和含沙量。试验垂线数目不宜少于表7．4．2规定的上限数。流量规范规定精简测速垂线数目分析的试验垂线数，在水面宽大于25m时应大于50条，而悬沙中的床沙质部分，其横向分布梯度大于流速的横向分布梯度，因而需要更多的垂线数。本规范表7．4．2主要考虑增加野外测验工作量的可能性所作的最低限度的规定，一类站收集试验资料时，为满足精简分析需要，以适当增加垂线数目为宜；b）收集精简分析的试验资料，一类站必须作颗粒分析，二、三类站有颗粒级配测验任务时，也应作颗粒分析，以结合研究颗粒级配取样方法的精度。8．2．1．6在悬移质泥沙中，有一部分比较粗的颗粒，在悬浮输移的过程中，随着水力条件和河床组成条件的变化，可与床面泥沙发生交换，这部分泥沙称为床沙质，是研究泥沙输移与河床演变的主要对象，因此，一类站需要对这部分泥沙的测验误差进行控制。8．2．2颗粒级配取样方法分析8．2．2．2一、二类站按本规范第7．4．1条规定收集试验资料时，均应用七点法测速测沙，各点水样分别作颗粒分析，才能满足简化分析的要求。简化方法可用三点法、二点法或垂线混合法。各种垂线混合法可用各点颗粒级配的泥沙质量加权计算混合后的垂线平均颗粒级配与近似真值比较，作误差分析。8．2．2．4计算简化垂线取样方法和精简垂线数目后的综合误差时，随机误差可采用方和根综合，系统误差采用代数和综合。8．2．3单沙取样位置的分析8．2．3．1单样取样位置，主要强调其代表性。特别要注意对单样取样位置进行检查、分析。在每年的资料整编过程中，应对单样含沙量的测验方法和取样位置，进行检查、分析。8．2．3．2值最为集中且等于1处，在断面上可能有多处，在分析时，应选不同位置作比较，选取最佳垂线位置。8．2．3．3对变动河床，主流摆动较大的测站，按全断面混合法的原理和方法，布设若干条