泥沙顆粒分析

對河流泥沙的粒徑變化範圍及各種粒徑組成所占沙重百分數的分析測定工作。

基本介紹

• 中文名：泥沙顆粒分析
• 外文名：Sedimentgrain-size analysis

1.泥沙顆粒級配

泥沙顆粒分析結果常用表格和顆粒級配曲線表示（圖1）。曲線的橫坐標為粒徑（對數格），縱坐標為小於某粒徑的沙重百分數（普通格）。泥沙顆粒級配是研究泥沙運動規律的重要依據。在研究水庫淤積、河床演變、港灣整治、給水水質處理等問題時，都需要這種資料。泥沙顆粒分析方法有直接法與間接法兩大類。前者基於顆粒的幾何尺寸，而後者則是藉助於不同顆粒泥沙在靜水中有不同的沉速的原理進行分析，分析方法要按粒徑情況進行選擇或結合使用。

2.測量方法

2.1 直接法

直接法包括直接量度法與篩析法。對於大卵石，可以逐個直接用尺量度三個軸向的直徑加以平均。然後按粒徑分組稱重。篩析法是用一組標準篩從粗到細篩分稱重。圓孔粗篩孔徑2~200mm，方孔細篩孔徑0.1mm~5.0mm。

2.2 間接法

間接法可按泥沙沉降環境分為清水沉降、混勻沉降兩類（圖2）。

（1）清水沉降。讓泥沙顆粒從清水柱的頂端沉降到柱底，粗顆粒先到達，細顆粒後到達。按照沉速公式可以算得各粒徑在當時水溫條件下的沉降時間，將泥沙顆粒分組。這類方法有粒徑計法、累積管法。粒徑計是一個直徑4cm、長110cm的直立玻璃管，底部cm的直立玻璃管，底部cm的直立玻璃管，底部cm的直立玻璃管，底部cm的直立玻璃管，底部cm的直立玻璃管，底部收縮，有開關。操作時，上部加沙後塞緊，打開底部開關，用小杯按規定時間接取各粒徑組的泥沙，烘乾稱重。適用於分析0.05~0.5mm的泥沙。累積管結構與之相似，只是底部收縮段之下接一細管，直接觀測不同時段泥沙在細管中的累積量，適用於分析0.05~2.0mm的泥沙。

（2）混勻沉降。在開始時讓泥沙在水柱中混勻，隨著泥沙的沉降，在某一深度處，經過一定的時間，超過某一粒徑的顆粒將全部沉澱至此深度以下，而小於此粒徑的顆粒濃度則仍保持初始值不變。通過測量某深度處泥沙濃度的變化，即可取得泥沙級配資料。這類方法有移液管法、吸管法、比重計法、光電法等。移液管法是將沙洋在高45cm的量筒中混勻，按規定時間用移液管從水面下10cm處取樣分析。比重計法是用比重計測定其浮泡中心處的渾水比重的變化過程來進行分析。以上二法適用於0.005~0.05mm的泥沙。光電法是利用光束通過水柱時由於泥沙顆粒的散射折射而使光強衰減的原理來測量泥沙濃度。設計儀器時，使測定位置的深度可以隨時間而減少，以縮短測量時間。中國已研製出多種光電顆粒分析儀器，並已投入使用。顆粒分析所需樣品，通常是結合輸沙率測驗進行採取。在斷面上泥沙顆粒級配是不均勻的。特別是懸移質，從水面向河底，粗顆粒的比重會顯著增加。在斷面上要取多線多點分別分析，成果用部分輸沙率加權求斷面平均值，或按一定規則各點樣品合併分析。