河流泥沙输移规律泥沙密切。泥沙流运状态,既取决流质运,泥沙颗粒、化质密切,泥沙存改流质运规律。,研究河流泥沙输移规律,首泥沙基。泥沙颗粒岩石化、破碎,终形颗粒粒径、矿、化差异,河流沿河流纵及垂泥沙布规律,冲积河流泥沙运呈形式,涉及泥沙运模式,密切泥沙属。
泥沙,指流运流、、波浪、冰川及移沉积固颗粒碎屑[],流域输运河流泥沙,既粗卵砾石沙粒,细黏土颗粒。泥沙源土壤侵蚀程化。化强、质及阶段,形产粒径、矿各。
土壤侵蚀产沙陆普遍存。质雨滴、流营散移形蚀,侵蚀质汇集河流,沿河流游运,沿程沉积推移,终达流域,程构流域土壤侵蚀产沙。岩石矿(近)环境,、化,积破坏化化程,称化。
. 土壤侵蚀
土壤侵蚀按质,侵蚀、侵蚀、泥石流侵蚀、侵蚀侵蚀类型。.列黄土土壤侵蚀各类型及式。
()侵蚀。侵蚀指径流侵蚀。径流根据流式坡漫流(亦称流、片流)线状流。侵蚀蚀沟蚀类。流,植覆盖覆盖较差坡层状、细沟状鳞片状蚀,土流。沟蚀线状流冲刷形沟槽。暂线状流冲刷土层岩层形沟槽称侵蚀沟,线状流侵蚀则形河谷。
()侵蚀。侵蚀引土壤侵蚀。黄土区,除植良,普遍蚀,程差。黄土颗粒较细,蚀黄土随飞扬状态,翻耕,蚀痕迹。沙区,沙土颗粒黄土颗粒,蚀式跳跃,产沙波、沙垄、沙丘貌。
()侵蚀。侵蚀引土壤侵蚀,滑坡、崩塌、陷穴崩式,般沟缘、沟壁陡坡。岩层干湿交替频繁,流淘刷浸透,破坏稳状态。
()融冻侵蚀。融冻侵蚀土壤及质孔隙岩石裂缝冻,积膨胀,裂隙随、增导致整块土岩石碎裂,消融抗蚀稳降低,岩土顺坡产移。
. 黄土土壤侵蚀各类型及式[]
()侵蚀。侵蚀指类适济剧土壤侵蚀。
述侵蚀类型,侵蚀普遍存,侵蚀式。
影响土壤侵蚀素、形、质、土壤植类。素包括降、温、速,降侵蚀素;温差温差引土壤化剥蚀融冻侵蚀素;导致侵蚀,速决侵蚀强弱。形坡、坡、坡形状、拔、差、沟壑密土壤侵蚀产影响。质素指岩石质质构造运、震,岩石化、坚硬、透沟蚀展及崩塌、滑坡、洪、泥石流侵蚀密切系;壳抬升降引侵蚀基准化,导致侵蚀堆积化;震诱量滑坡、崩塌甚泥石流。土壤侵蚀,土壤决抗蚀抗冲差异。植具截留降、涵养源、减缓径流、固土、提土壤抗蚀抗冲功,够蓄固土。植遭破坏,土壤侵蚀剧。类导致土壤侵蚀导素,类植破坏,滥伐森林、垦陡坡、牧及未采取效土保护措施矿、采石、修、建房及程建设。
. 侵蚀模
土壤侵蚀量侵蚀模示。侵蚀模义单单积土壤流量,单/(·)/(·),即千米土壤侵蚀量。单//示降程千米土壤侵蚀量。土壤侵蚀模衡量某区域土壤侵蚀强指标,区域侵蚀状况量较提供依据。,土壤侵蚀模够反映某区域土壤合程。根据土壤侵蚀模,划土壤侵蚀强级。土壤侵蚀强级.。
. 土壤侵蚀强级( —《土壤侵蚀类级标准》)
土壤侵蚀模:①测验,径流野观测录,流域试验站及流域站观测资料获取;②较,形图标志复测量,量较求;③素,该技术具速测量;④遥()、息系统()及球系统()计算。、及土壤侵蚀模计算,具即、捷及效优,范围土壤侵蚀模估算式。
需指,土壤侵蚀模流域输沙模,描述流域土壤侵蚀强;描述流域产沙量。二换算系:输沙模=输移×侵蚀模。
. 化
岩石化土壤侵蚀环节,泥沙产源。岩石化包括、化。般,且辅。般,化及,细颗粒泥沙,化产。造岩石化,包括减卸荷、温化、霜冻、晶类、磨蚀;氧、二氧化碳及酸质随雨降落渗透层泥土岩石触,氧化、化、及溶,质化岩石化。化则植岩石破坏。岩石化速取决造化(温、湿)岩石抵抗化(岩石矿质组、构及空暴露)系。
泥沙矿矿矿类。矿指岩浆冷凝程形矿,石、石、云。矿矿化形矿,氧化二铝、氧化二铁、二氧化硅、黏土矿及碳酸盐。矿按溶程易溶、溶溶,矿溶泥沙颗粒质极影响。黏土矿矿岭石、伊石蒙脱石,,含量泥沙显示程质。
化初,化。化岩石崩,形残留岩石碎屑,化形岩石碎屑粒径达.,岩石矿保存;化化程,卤族元素(、、、)氯化(、)容易随流,碳酸盐硫酸盐溶,含钙矿(石、石膏)形式残留化层,富集,故称阶段钙质残留阶段富钙阶段。化化深硅酸盐矿晶破坏,铝硅酸盐矿另硅铝合形各黏土矿,化式··,依介质环境弱碱酸化,形伊石(云)、蒙脱石(胶岭石)岭石黏土矿。黏土矿细扁颗粒,具极强互。颗粒越细,积越,越强,泥沙程质影响越。化化阶段,硅酸盐,黏土矿,迁移元素均析。化碎屑形量铁、铝胶矿,铝石(·,铝土矿,、混)、赤铁矿(·)、褐铁矿()、针铁矿。矿件稳,量残留,化产铁、铝富集,形富含价铁黏土,即红土。化程,微产复杂腐殖质矿,、植残骸,泥炭。
据资料析[],江悬移质泥沙矿(.)、矿(.)、岩屑杂质组,矿泥沙组,石、石;矿包括角闪石,含量般%~%;岩屑集粒径级,江游干支流,含量%~%,游基消;杂质植碎屑较,量业废弃。江悬移质黏土矿,伊石占%左右,绿泥石及岭石各占约%,蒙脱石占%左右。江荆江段床沙,含石、石、角闪石、石、黑云、氧化铁、辉石及绿泥石,石占%~%,石占%~%。
构泥沙矿,泥沙。蒙脱石约.,磁铁矿.左右。泥沙组矿石石,泥沙般.~.,取.。矿布范围般局限岩层,河流沙采集某矿,游流域布岩层,功称示源。泥沙含若干矿,矿虽含量,较稳、硬,河流输运磨损较,较示源矿。河流游各断收集沙析矿,推河流泥沙源及流域各区产沙量。
硬示矿抵抗械。据江悬沙析,硬矿占%,石石;硬~矿占%左右,岩屑;硬~矿含量较。江悬沙硬矿约达%,轮流件属材料硬般,流属件磨损基。
颗粒矿,泥沙具质。例颗粒粗卵石、砾石砂,浑圆棱角状石颗粒,具较透,具黏;颗粒细黏粒,则针状片状黏土矿,具黏且透较低。描述,际程科简,泥沙颗粒质显差异粒径划泥沙类依据。粒组划,各、甚各规。[]提呈级化粒径尺级标准,即基准尺,粒径减尺按/率递减,粒径增倍递增。[]粒径尺略修改,球协标准,.列。该标准温沃思()类[]较类似,组若干组(.未列各组),类趋完整。泥沙颗粒类标准则遵循颁布 -《河流泥沙颗粒析规程》(施),.列。鉴泥沙粒径化幅较,伦拜(..)[]建议ϕ(尺)示泥沙粒径,即
式:粒径,。
示适广阔泥沙粒径化范围,引统计粒径资料。
. 泥沙类标准
. 泥沙类标准( —《河流泥沙颗粒析规程》)单:
河流泥沙形状各式各。砾石、卵石,形较圆滑呈椭球状。砂类粉土类泥沙形规则,尖角棱线较显。黏土类泥沙般棱角,形复杂。达泥沙颗粒临题:泥沙颗粒形状规则;另泥沙颗粒组。服泥沙颗粒形状规则困,针粒径范围引泥沙粒径义及测量,.列;决沙包含泥沙颗粒粒径题,采泥沙粒径布累积频率曲线达式。
. 描述泥沙颗粒各粒径义
泥沙粒径义容粒径、筛粒径沉降粒径。
容粒径即泥沙颗粒积球径。假设某颗泥沙颗粒量,容γ,积,则容粒径
容粒径量纲[],单,较粒径单。
粒径细沙颗粒,筛析量测,采析沉降。具首测量泥沙颗粒静沉速,按照球粒径沉速系式,求泥沙颗粒密、沉速球径,径泥沙颗粒沉降粒径。
述粒径义、测量计算较差异,提及泥沙颗粒粒径必须该粒径测量计算,保证概念确。
河流泥沙颗粒组,各粒径泥沙颗粒含量。泥沙粒径布况均匀反映岩质泥沙流选强弱,且泥沙搬运量密切系。泥沙颗粒粒径布某粒径泥沙泥沙占量示。具示,介绍级配曲线(累积频率曲线)示泥沙组。
级配曲线频率曲线积曲线,颗粒析(包括筛析),求沙各粒径泥沙量,算各粒径泥沙量,半坐标纸,泥沙粒径横坐标(坐标轴),该粒径泥沙沙占量百纵坐标(普坐标轴),绘- 系曲线即泥沙级配曲线,图.示。泥沙组粗细端占虽,泥沙质影响,般坐标轴绘制泥沙布累积频率曲线,则近粒径端区,曲线弯曲较急且趋垂,图辨粗细端泥沙百乎。采坐标轴则效避免题。
图. 泥沙级配曲线
泥沙级配曲线,沙泥沙颗粒粒径化范围,沙组均匀程。图.曲线Ⅰ示沙,粒径.沙粒整沙占量百.%。级配曲线图.显沙Ⅰ颗粒较粗,沙Ⅱ颗粒较细;曲线Ⅰ坡较陡,示沙颗粒组较均匀,粒径化范围较,曲线Ⅱ坡较缓,示沙各组粒径泥沙量近,泥沙组均匀,粒径化范围。
泥沙粒径布除述图形式观达,根据泥沙级配析,征值量达沙基属,:①均粒径,均值、值;②选标准偏差;③称;④尖峰态。征参量值泥沙级配据计算。征参义:
():值粒径,即累积频率曲线横坐标取值%粒径值。换句,细该粒径粗该粒径泥沙颗粒各占%量。图.曲线Ⅰ曲线Ⅱ值粒径.及.。
():算术均粒径,即各粒径组均粒径量百权均值。沙按粒径若干组,组极限粒径及组泥沙整沙品占量百Δ,求各组泥沙均粒径=(+)/,权均求整沙算术均粒径。令组,则沙算术均粒径
粒径足态布,算术均值均值估计。
():均粒径,[]泥沙级配析,泥沙粒径值近态布(态概率纸,累积频率曲线近线)。粒径取均运算,终求均粒径值称均粒径,计算式
沙,组式,算术均粒径值完。划粒径组越,则计算越精确,划则计算烦琐,般组。
算术均粒径值粒径系,近似式示:
[]
式:σ粒径取布均差。
反映沙粒径,σ反映沙粒径化范围。程泥沙粒径布征值。
考虑沙完足态布沙均匀沙况,累积频率曲线态概率纸线,=。般沙严足态布非均匀沙,即σ,沙均粒径值粒径。论值粒径均粒径,达沙征值,具义。
式:、级配曲线=%=%粒径。
若选系=,则沙非均匀;越,则沙越均匀。
【例.】 某沙筛粒径布.列,试求级配曲线、值粒径、算术均粒径均粒径。
. 某沙筛粒径布
:.粒径布,粒径组(.)细泥沙占质量(.%)。泥沙粒径级配析,若粒径质量百,粒径质量百,根据线假设坐标级配曲线延缺值:
完整粒径布,.列。
. 延某沙筛粒径布
图. 泥沙级配曲线
粒径横坐标(坐标轴),量百纵坐标(普坐标轴),.据绘图,该沙级配曲线图.示。
求值粒径,首需找足式某粒径组质量百:
.及图.,式=。插值ψ:
普坐标坐标粒径布权均,该沙算术均粒径均粒径
例计算均粒径值粒径,介绍论致。
泥沙密ρ单积泥沙质量,单/、//;容γ义泥沙颗粒量积值(即排除孔隙率),单//。泥沙颗粒密泥沙颗粒量积℃量,密./。构泥沙颗粒矿,泥沙密略差。河流,泥沙密化范围,.~./,际采均值ρ=./γ=/。
泥沙颗粒流运,运状态泥沙容γ容γ。析计算值(γ-γ)/γ,,采量纲效容(密)系( )值,般取值.。室试验采较质模型沙,煤炭粉末(=.~.)塑料沙(=~)。
泥沙干容γ′沙烘干(~℃)量状沙整积(包括孔隙)值。容γ,泥沙干容γ′化幅较,泥沙颗粒空隙化较缘故。建设际题,例库淤积题,确估计淤积泥沙干容。际资料泥沙干容值达./,值低./。影响淤积泥沙干容素泥沙颗粒粒径、均匀程、淤积深淤积历。
静泥沙,摩擦,堆积角稳倾斜致塌落,倾斜角称泥沙休止角θ( )。图.示,泥沙颗粒况。
沿斜坡量
量
,摩擦阻
斜泥沙颗粒压产摩擦阻滑达临衡状态,则
根据式(.),泥沙休止角即估算量纲摩擦系μ。沙,休止角般°~°,μ般.~.。
图. 泥沙析图
泥沙休止角仅泥沙粒径,泥沙级配及形状,类型沙粒休止角。[]室试验黏沙粒径休止角系,试验坡θ粒径根;且泥沙减,θ增。,泥沙级配非均匀系越,休止角越。非均匀系.,休止角均匀沙试验差异。般,泥沙颗粒棱角,颗粒交互锁,休止角颗粒浑圆泥沙休止角°~°。
悬浮细颗粒泥沙各化,化强弱颗粒积。谓积,颗粒积积。径μ球形沙粒径球形沙粒,积倍。细颗粒泥沙积,故颗粒化显突。化件化导致细颗粒泥沙絮凝散。细泥沙输运、沉降悬浮程化化,组细颗粒泥沙黏土矿荷。
细颗粒泥沙含质,颗粒周围形双层。双层及吸附膜,细颗粒泥沙质及运规律影响。黏土颗粒互近,形共吸附膜共扩散层。颗粒号荷,互排斥;另,颗粒引(即范华),彼互吸引。,细颗粒悬浮状态综合效,影响素复杂。研究,扩散层薄,颗粒距较,粒净引,邻颗粒彼吸引聚合;扩散层厚,颗粒距较,粒净斥,邻颗粒保持散状态。散颗粒互吸引,聚合构疏松、类似棉团较团粒团块(孔隙,包围密封量),称絮团。细颗粒泥沙件彼聚合程称絮凝。
泥沙颗粒存,细颗粒泥沙存,浑黏滞系增,甚牛顿流,浑运状态及河床冲淤化规律显著改。流线固颗粒附近形及细颗粒絮凝形絮团、集合网架构,既容易剪切破坏,具弹,容易恢复形。
河流泥沙非均匀,尤沙砾石混合组河床。某河段床沙值粒径均粒径砾石范围,称该河段砾石河床河段;,河段则砂质河床河段。泥沙粒径布较广河流泥沙选。河流砂砾石纵、横及垂选,各河床征形态。
河游游床泥沙沿程细化趋势,游河流泥沙较粗,游河流泥沙较细,形凹形状河床纵剖形态。河流泥沙纵布规律鬼怒川( )充[],图.图.鬼怒川河床纵剖形态图河床底坡化图。具布规律,泥沙沿程磨损,河游游流况。况,存丰富各粒径泥沙颗粒供流侵蚀搬运,随河流(沟谷)、坡及细沟流流量增,侵蚀增强,泥沙搬运随提,流坡沟谷侵蚀搬运泥沙颗粒较粗。河游般坡较陡,流流速较,挟搬运泥沙较粗。值注,河流某殊河段,反,即靠游河段泥沙反靠游河段泥沙粗。反,泥沙搬运程伴随泥沙粒径选、逐级汇流汇沙异源泥沙掺混,及岩、植、貌形态、素影响,即河流,泥沙粒径游游布呈单粗细化,呈较复杂化规律。
图. 鬼怒川河床纵剖形态图
图. 鬼怒川河床底坡化图
图. 鬼怒川河床值粒径化图
,图.河床值粒径沿程化显砾石河床砂质河床突,砾石河床河段泥沙沿程细化趋势较砂质河床河段细化趋势显著,河床坡沿程化置断。突呈双峰形泥沙粒径布河流,泥沙粒径集布细沙砾石,粒径居二细砾量。
砾石河床河段,河床垂层——河床粗沙形保护层,粒径较泥沙。粗沙保护层限制底层细沙冲刷流。例,河流修建库改泄流量程,拦截粗泥沙,游河流挟沙饱状态,沿程河床冲刷。床沙组均匀,则粗化,流冲深河床,降低流流速,达低均匀床沙抗冲,冲刷停止。冲刷控制
图. 沃河泥沙粒径垂布[]
素河床质组及供件。床沙组均匀,流则粗化。卵石夹沙河床,细颗粒冲,粗颗粒逐渐床积累,冲刷速越越慢,完形抗冲保护层,层细颗粒冲刷,终冲刷粗化趋停止。砂质河床,冲刷粗化,形抗冲保护层,砂质河床形沙波增床阻,提河床抗冲。床沙粗化流冲刷河床产,形反抑制流冲刷。层床沙抗冲达流冲刷,冲刷停止。图.沃河( )某砾石河床河段泥沙粒径垂布,该河流输沙率较低,洪峰流量适,河床粗沙形显抗冲保护层。
冲积河流泥沙运呈形式,涉及泥沙运模式。,河流泥沙既推移质( )悬移质( )运,短暂静止河床。
般言,推移质指紧邻河床薄层(倍泥沙粒径)滚、滑跳跃形式运泥沙,近底流、泥沙颗粒颗粒互决。推移质泥沙粒径较粗,均运速显著低流均速。推移质运呈显歇,运阵,停止阵。运推移质,静止床沙,推移质床沙彼交换。河床量推移质运,河床形伏沙波。
悬移质指悬浮、基跟随流游运泥沙,般粒径较,纵均速略低流均流速[]。悬移质泥沙颗粒沿深运状态,置,较细泥沙升近,较粗泥沙则近河床,甚河床。
普遍言,床附近,运状态泥沙断交换。悬移质(较粗)推移质、河床存交换,推移质河床存交换,统称(运泥沙)床(泥沙)交换( )。床泥沙交换衡,扬量( )沉降量( )差(净量 )非零,导致河床(冲淤)形( ):净量河床冲刷,否则河床淤积;,泥沙运属非衡输沙(- )。论,渠恒、均匀流件,泥沙运衡状态,即衡输沙( ),床泥沙交换净量,河床冲淤。恒、均匀流件,衡输沙状态唯,输沙达,称衡饱输沙,流挟沙。渠流挟沙概念严确,则存显偏差。冲积河流观测含沙量(输沙率,含沙量流量乘积)挟沙[]值商榷、质疑。严,衡输沙饱输沙化输沙状态,具显著论义,化输沙状态际河流乎。
基运模式(推移质、悬移质)紧密,河流泥沙属。河床交换、参河床形泥沙称床沙质( ),既推移质,悬移质。除,悬移质充细乎河床交换,河床形影响,称冲泻质( )。冲泻质跟随流运,河流游,游输送。质,河床冲淤形床沙质衡输移引,冲泻质。
传统,简单,粒径.泥沙律视冲泻质,泥沙级配曲线细%统统归冲泻质[]。,论,单纯按照泥沙粒径区冲泻质粗略。冲积河流泥沙运模式仅取决粒径,流强,属泥沙流件共决。需引描述流泥沙基综合指标判冲泻质。另,流件化(洪涨落程、复式断河流槽滩,流流速床剪切显著化),粒径泥沙运模式属转换。,需态角审视泥沙运模式属,准确、深河流泥沙运规律必。
.容粒径、筛粒径、沉降粒径义?
.某滩沙粒粒径范围ϕ=~.,试毫米单颗粒粒径范围,该范围泥沙属类型。
.细颗粒泥沙殊质?
.推移质悬移质、床沙质冲泻质、衡输沙非衡输沙、床泥沙交换互系?
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