第四章泥沙测验课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第四章泥沙测验课件.ppt》由用户(ziliao2023)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 泥沙 测验 课件
- 资源描述:
-
1、第四章第四章 泥沙测验泥沙测验 河流中挟带不同数量的泥沙,泥沙淤积河道。使河河流中挟带不同数量的泥沙,泥沙淤积河道。使河床逐年抬高,容易造成河流的泛滥和游荡,给河道治理床逐年抬高,容易造成河流的泛滥和游荡,给河道治理带来很大的困难。黄河因含沙量大,下游泥沙的长期沉带来很大的困难。黄河因含沙量大,下游泥沙的长期沉积形成了积形成了举世闻名的举世闻名的“悬河悬河”;这正是水中含沙量大所;这正是水中含沙量大所制,水库的淤积缩短了工程寿命,降低了工程的防洪、制,水库的淤积缩短了工程寿命,降低了工程的防洪、灌溉、发电能力;泥沙还可以加剧水力机械和水工建筑灌溉、发电能力;泥沙还可以加剧水力机械和水工建筑物的
2、磨损,增加维修和工程造价的费用等。泥沙也有其物的磨损,增加维修和工程造价的费用等。泥沙也有其有利的一面,粗颗粒是良好的建筑材料;细颗粒泥沙进有利的一面,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;抽水放行灌溉,可以改良土壤,使盐碱沙荒变为良田;抽水放淤可以加固大堤,从而增强抗洪能力等。淤可以加固大堤,从而增强抗洪能力等。对一个流域或一个地区,为了达到兴利除害的目的,对一个流域或一个地区,为了达到兴利除害的目的,就要了解泥沙的特性、来源、数量及其时空变化,为流就要了解泥沙的特性、来源、数量及其时空变化,为流域的开发和国民经济建设,提供可靠的依据。为此,必域的开发
3、和国民经济建设,提供可靠的依据。为此,必须开展泥沙测验工作,系统地搜集泥沙资料。须开展泥沙测验工作,系统地搜集泥沙资料。河流泥沙按其运动形式可分为河流泥沙按其运动形式可分为悬移质悬移质、推移质推移质、河床质河床质:悬移悬移质质是指悬浮于水中,随水流一起运动的泥沙;是指悬浮于水中,随水流一起运动的泥沙;推移质推移质是指在河底是指在河底床表面,以滑动、滚动或跳跃形式前进的泥沙;床表面,以滑动、滚动或跳跃形式前进的泥沙;河床质河床质是组成河是组成河床活动层处于相对静止的泥沙。床活动层处于相对静止的泥沙。河流泥沙按在河床中的位置可分为河流泥沙按在河床中的位置可分为冲泻质冲泻质和和床沙质床沙质:冲泻冲泻
4、质质是悬移质泥沙的一部分,它由更小的泥沙颗粒组成,能长期的是悬移质泥沙的一部分,它由更小的泥沙颗粒组成,能长期的悬浮于水中而不沉淀,它在水中的数量多少,与水流的挟沙能力悬浮于水中而不沉淀,它在水中的数量多少,与水流的挟沙能力无关,只与流域内的来沙条件有关;无关,只与流域内的来沙条件有关;床沙质床沙质是河床质的一部分,是河床质的一部分,与水力条件有关;当流速大时,可以成为推移质和悬移质,当流与水力条件有关;当流速大时,可以成为推移质和悬移质,当流速小时,沉积不动成为河床质。速小时,沉积不动成为河床质。因为泥沙运动受到本身特性和水力条件的影响,各种泥沙因为泥沙运动受到本身特性和水力条件的影响,各种
5、泥沙之间没有严格的界限。当流速小时,悬移质中一部分粗颗粒可能之间没有严格的界限。当流速小时,悬移质中一部分粗颗粒可能沉积下来成为推移质或河床质。反之,推移质或河床质中的一部沉积下来成为推移质或河床质。反之,推移质或河床质中的一部分在水流的作用下悬浮起来起成为悬移质。随着水力条件的不同,分在水流的作用下悬浮起来起成为悬移质。随着水力条件的不同,它们之间可以相互转化,这也是泥沙治理困难的关键所在。它们之间可以相互转化,这也是泥沙治理困难的关键所在。河流泥沙测验的内容包括河流泥沙测验的内容包括悬移质、推移质的数量和颗粒级悬移质、推移质的数量和颗粒级配,以及河床质的颗粒级配。配,以及河床质的颗粒级配。
6、与流速脉动一样,泥沙也存在着与流速脉动一样,泥沙也存在着脉动现象脉动现象,而且脉,而且脉动的强度更大。在水流稳定的情况下,断面内某一点的动的强度更大。在水流稳定的情况下,断面内某一点的含沙量是随时在变化的,它不仅受含沙量是随时在变化的,它不仅受流速脉动流速脉动的影响,而的影响,而且还与且还与泥沙特性泥沙特性等因素有关。图中是黄河上水文站进行等因素有关。图中是黄河上水文站进行悬移质泥沙采样器比较试验时的实测资料,可见用横式悬移质泥沙采样器比较试验时的实测资料,可见用横式(属于瞬时式)采样器测得的含沙量有明显的脉动现象,(属于瞬时式)采样器测得的含沙量有明显的脉动现象,变化过程呈锯齿形。而真空抽气
7、式(属积时式)采样器,变化过程呈锯齿形。而真空抽气式(属积时式)采样器,变动不太大,长时间的平均值却稳定在某一数值上,即变动不太大,长时间的平均值却稳定在某一数值上,即时均值是一个定值。时均值是一个定值。据研究,河流泥沙脉动强度与流速脉动强度及泥据研究,河流泥沙脉动强度与流速脉动强度及泥沙特性等因素有关,且大于流速脉动强度。沙特性等因素有关,且大于流速脉动强度。泥沙脉动泥沙脉动是是影响泥沙测验资料精度的一个重要因素,在进行泥沙测影响泥沙测验资料精度的一个重要因素,在进行泥沙测验及其仪器的设计和制造时,必须充分考虑。验及其仪器的设计和制造时,必须充分考虑。悬移质含沙量在垂线上的分布,一般是悬移质
8、含沙量在垂线上的分布,一般是从水面向河底呈递增趋势从水面向河底呈递增趋势。含沙。含沙量的变化梯度还随泥沙颗粒粗细的不同而不同。颗粒越粗,变化越大。颗量的变化梯度还随泥沙颗粒粗细的不同而不同。颗粒越粗,变化越大。颗粒越细其梯度变化越小,这是细颗泥沙属冲泻质,不受水力条件影响,能粒越细其梯度变化越小,这是细颗泥沙属冲泻质,不受水力条件影响,能较长时间漂浮在水中不下沉所致。由于垂线上的含沙量包含所有粒径的泥较长时间漂浮在水中不下沉所致。由于垂线上的含沙量包含所有粒径的泥沙,故含沙量在垂线上的分布沙,故含沙量在垂线上的分布呈上小下大的曲线形态呈上小下大的曲线形态。悬移质含沙量沿断面的横向分布,随河道情
9、势、横断面形状和泥沙特悬移质含沙量沿断面的横向分布,随河道情势、横断面形状和泥沙特性而变。如河道顺直的单式断面,水深较大时,含沙量横向分布比较均匀。性而变。如河道顺直的单式断面,水深较大时,含沙量横向分布比较均匀。在复式断面上,或有分流漫滩、水深较浅、冲淤频繁的断面上,含沙量的在复式断面上,或有分流漫滩、水深较浅、冲淤频繁的断面上,含沙量的横向分布将随流速及水深的横向变化而变。一般情况下,含沙量的横向变横向分布将随流速及水深的横向变化而变。一般情况下,含沙量的横向变化较流速横向分布变化小,如岸边流速趋近于零,而含沙量却不趋近于零。化较流速横向分布变化小,如岸边流速趋近于零,而含沙量却不趋近于零
10、。这是由于流速等水力条件主要影响悬移质中的粗颗粒泥沙及床沙质的变化,这是由于流速等水力条件主要影响悬移质中的粗颗粒泥沙及床沙质的变化,而对悬移质中的细颗粒(冲泻质)泥沙影响不大。因此,而对悬移质中的细颗粒(冲泻质)泥沙影响不大。因此,河流的悬移质泥河流的悬移质泥沙颗粒越细,含沙量的横向分布就越均匀,否则相反。沙颗粒越细,含沙量的横向分布就越均匀,否则相反。悬移质泥沙测验的目的悬移质泥沙测验的目的在于测得通过河流测验断面悬移质输沙率及变化在于测得通过河流测验断面悬移质输沙率及变化过程。由于输沙率随时间变化,要直接测获连续变化过程无疑是困难的。过程。由于输沙率随时间变化,要直接测获连续变化过程无疑
11、是困难的。通常是利用输沙率(或断面平均含沙量)和其它水文要素建立相关关系,通常是利用输沙率(或断面平均含沙量)和其它水文要素建立相关关系,有其它水文要素变化过程的资料通过相关关系求得输沙率变化过程。我有其它水文要素变化过程的资料通过相关关系求得输沙率变化过程。我国绝大部分测站的实测资料分析表明,国绝大部分测站的实测资料分析表明,一般断面平均含沙量与断面上有一般断面平均含沙量与断面上有代表性的某垂线或测点含沙量(即单位含沙量,简称单沙)存在着较好代表性的某垂线或测点含沙量(即单位含沙量,简称单沙)存在着较好的相关关系。的相关关系。测断面输沙率的工作量大,测单沙简单。可用施测单沙以测断面输沙率的工
12、作量大,测单沙简单。可用施测单沙以控制河流的含沙量随时间的变化过程。以较精确的方法,在全年施测一控制河流的含沙量随时间的变化过程。以较精确的方法,在全年施测一定数量的断面输沙率,建立相应的单沙断沙关系,然后通过相关关系由定数量的断面输沙率,建立相应的单沙断沙关系,然后通过相关关系由单沙过程资料推求断沙过程资料,进而计算悬移质的各种统计特征值。单沙过程资料推求断沙过程资料,进而计算悬移质的各种统计特征值。因此,悬移质测验的主要内容除了测定流量外,还必须测定水流含沙量。因此,悬移质测验的主要内容除了测定流量外,还必须测定水流含沙量。悬移质泥沙测验包括悬移质泥沙测验包括断面输沙率测验和单沙测验断面输
13、沙率测验和单沙测验。1 1横式采样器横式采样器横式采样器属于横式采样器属于瞬时采样器瞬时采样器,器身为一园管制成,器身为一园管制成,容积为容积为5005003000ml3000ml,两端有筒盖,筒盖关闭后,仪器密,两端有筒盖,筒盖关闭后,仪器密封。取样时张开两盖,将采样器下放至测点位置,水样封。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,开关形式有拉索、锤击自然的从筒内流过,操纵开关,开关形式有拉索、锤击和电磁吸闭三种。和电磁吸闭三种。.普通瓶式采样器普通瓶式采样器普通瓶式采样器普通瓶式采样器的结构,使用容积为的结构,使用容积为50050020002000毫升毫升的
14、玻璃瓶制成,瓶口加有橡皮塞,塞上装有进水管和出的玻璃瓶制成,瓶口加有橡皮塞,塞上装有进水管和出水管,调整进水管和出水管出口的高差水管,调整进水管和出水管出口的高差HH,和选用粗细,和选用粗细不同进水管和出水管,可以调整进口流速。采样器最好不同进水管和出水管,可以调整进口流速。采样器最好设置有开关装置,否则不适于逐点法取样。设置有开关装置,否则不适于逐点法取样。瓶式采样器瓶式采样器结构简单,操作方便,属于结构简单,操作方便,属于积时式积时式的范畴,可以减少含的范畴,可以减少含沙量的脉动影响。沙量的脉动影响。该仪器适用于缆道上同时进行该仪器适用于缆道上同时进行测流、取沙测流、取沙。在一次行。在一次
15、行车过程中,测量断面内每个预定测点的流速,同时用全车过程中,测量断面内每个预定测点的流速,同时用全断面混合法一次完成悬移质泥沙的断面平均含沙量测验。断面混合法一次完成悬移质泥沙的断面平均含沙量测验。仪器的结构如图所示,设置调压系统,有开关控制,主仪器的结构如图所示,设置调压系统,有开关控制,主要有要有头仓、铅鱼体、调压舱、取样舱、排气管、控制舱头仓、铅鱼体、调压舱、取样舱、排气管、控制舱和尾翼和尾翼等部分组成。调压系统包括调压孔、调压仓、水等部分组成。调压系统包括调压孔、调压仓、水样仓和排气管等。样仓和排气管等。直接测量法:直接测量法:在一个测点上,用一个仪器直接测得时在一个测点上,用一个仪器
16、直接测得时段平均悬移质输沙率。要求水流不受扰动,仪器进口流段平均悬移质输沙率。要求水流不受扰动,仪器进口流速等于或接近天然流速。单位面积上的时段平均悬移质速等于或接近天然流速。单位面积上的时段平均悬移质输沙率由下式表示:输沙率由下式表示:t0sisidtqt1q 断面输沙率断面输沙率为:为:m0isisAqQ 间接测量法间接测量法:在一个测点上,分别用两个仪器几乎同:在一个测点上,分别用两个仪器几乎同时进行时段平均含沙量和时段平均流速的测量,两者时进行时段平均含沙量和时段平均流速的测量,两者乘积得测点输沙率。乘积得测点输沙率。m0iisisAVCQ 一、推移质泥沙测验的目的、工作内容一、推移质
17、泥沙测验的目的、工作内容(一)推移质泥沙测验的目的(一)推移质泥沙测验的目的 推移质泥沙运动是河流输送泥沙的另一种基本形式,泥推移质泥沙运动是河流输送泥沙的另一种基本形式,泥沙的推移质数量一般比悬移质少,但在一些沙的推移质数量一般比悬移质少,但在一些上游山区河流,上游山区河流,其推移量往往很大其推移量往往很大。由于推移质泥沙颗粒较粗,常常淤塞水。由于推移质泥沙颗粒较粗,常常淤塞水库、灌渠及河道,不易冲走,对水利工程的管理运用、防洪库、灌渠及河道,不易冲走,对水利工程的管理运用、防洪航运等影响很大。为了研究和掌握推移质运动规律,为修建航运等影响很大。为了研究和掌握推移质运动规律,为修建港口、保护
18、河道、兴建水利工程、大型水库闸坝设计、管理港口、保护河道、兴建水利工程、大型水库闸坝设计、管理等提供依据,为验证水工物理模型与推移质理论公式提供分等提供依据,为验证水工物理模型与推移质理论公式提供分析资料,因此,开展推移质测验具有重要意义。析资料,因此,开展推移质测验具有重要意义。第三节第三节 推移质和河床质泥沙测验推移质和河床质泥沙测验(二)推移质输沙率测验工作内容(二)推移质输沙率测验工作内容1在各垂线上采取推移质沙样。在各垂线上采取推移质沙样。2确定推移质移运地带的边界。确定推移质移运地带的边界。3采取单位推移质水样。采取单位推移质水样。4进行各项附属项目的观测进行各项附属项目的观测,包
19、括取样垂线的平均流速,包括取样垂线的平均流速,取样处的底速、比降、水位及水深,当样品兼作颗粒分取样处的底速、比降、水位及水深,当样品兼作颗粒分析时,加测水温。析时,加测水温。5推移质水样的处理,当推移质测验与流量、悬移质输推移质水样的处理,当推移质测验与流量、悬移质输沙率测验同时进行时,上述大多数附属项目可以从流量沙率测验同时进行时,上述大多数附属项目可以从流量成果中获得。成果中获得。(三)推移质测验中存在的问题(三)推移质测验中存在的问题 目前,国内外对推移质测验普遍存在着目前,国内外对推移质测验普遍存在着测验仪器不测验仪器不完善、测验方法不成熟完善、测验方法不成熟的问题。同时由于推移质运动
20、形式的问题。同时由于推移质运动形式极为复杂,它的泥沙脉动现象远比悬移质大得多,在不同极为复杂,它的泥沙脉动现象远比悬移质大得多,在不同的水力条件下,推移质颗粒变化范围很大,小至的水力条件下,推移质颗粒变化范围很大,小至0.01毫米毫米的细沙,大至数十公斤的卵石的细沙,大至数十公斤的卵石,运动形式随着流速的大小,运动形式随着流速的大小不同也不断地变化,当流速小时,停顿下来成为河床质,不同也不断地变化,当流速小时,停顿下来成为河床质,流速较大时,又可以悬浮起来变为悬移质,所有这一切都流速较大时,又可以悬浮起来变为悬移质,所有这一切都给推移质测验带来很大困难。给推移质测验带来很大困难。二、推移质泥沙
21、测验仪器及测验方法二、推移质泥沙测验仪器及测验方法(一)推移质泥沙测验仪器及测验方法(一)推移质泥沙测验仪器及测验方法 1.对推移质采样器的性能要求对推移质采样器的性能要求(1)仪器进口流速应与测点位置河底流速接近)仪器进口流速应与测点位置河底流速接近 (2)采样器口门要伏贴河床,对附近床面不产生淘)采样器口门要伏贴河床,对附近床面不产生淘 刷或淤积。刷或淤积。(3)取样效率高,效率系数稳定,进入器内泥沙堆)取样效率高,效率系数稳定,进入器内泥沙堆沙部位合理。沙部位合理。(4)外形合理、有足够的取样容积,并有一定的自)外形合理、有足够的取样容积,并有一定的自重以保持取样位置不因水流冲击改变。重
22、以保持取样位置不因水流冲击改变。(5)结构简单、牢固、操作方便灵活。)结构简单、牢固、操作方便灵活。2采样器种类采样器种类 推移质采样器按用途分为卵石采样器和沙质采样器两类:推移质采样器按用途分为卵石采样器和沙质采样器两类:(1)卵石推移质采样器)卵石推移质采样器 1)64型卵石推移质采样器型卵石推移质采样器。仪器底网用钢丝编织而成,尾翼。仪器底网用钢丝编织而成,尾翼为双直向尾翼,可控制仪器正对水流方向,加重铅块附在仪为双直向尾翼,可控制仪器正对水流方向,加重铅块附在仪器两侧,形成封闭式。器两侧,形成封闭式。2)80型卵石推移质采样器型卵石推移质采样器,该仪器是在,该仪器是在64型采样器的基础
23、上型采样器的基础上作了某些改进,如仪器口门改成向外倾斜,骨架迎水面为唇作了某些改进,如仪器口门改成向外倾斜,骨架迎水面为唇刀形,加重铅块成流线形,网底改用许多小钢板连接而成并刀形,加重铅块成流线形,网底改用许多小钢板连接而成并适当加重底网重量,减少底网表面的粗糙度等。适当加重底网重量,减少底网表面的粗糙度等。3)大卵石推移质采样器)大卵石推移质采样器,适用于粒径较大的卵石推移质测,适用于粒径较大的卵石推移质测验。根据采样器口门形状不同,又可分成矩形、倾口形、梯验。根据采样器口门形状不同,又可分成矩形、倾口形、梯形等三种。现常用的是矩形采样器。仪器口门宽形等三种。现常用的是矩形采样器。仪器口门宽
展开阅读全文