河流悬移质泥沙测验规范

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标准类别:水利标准
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河流悬移质泥沙测验规范

河流悬移质泥沙测验规范是针对河流中悬浮于水流中的泥沙进行监测和测量的技术指导文件。该规范旨在为水文、水利及环境研究提供科学依据,以了解河流泥沙的输移规律、河道演变过程以及对生态环境的影响。其主要内容包括测验方法、仪器设备要求、数据处理与分析等。

1.测验目的悬移质泥沙测验的主要目的是获取河流中泥沙的浓度、粒径分布及输沙率等关键参数。这些数据可用于评估河床冲淤变化、水库淤积、河道治理以及防洪减灾等方面的工作。同时,也为流域管理、生态修复和气候变化研究提供基础数据支持。

2.测验方法悬移质泥沙测验通常采用取样法或在线监测法。取样法包括选点取样和垂线积分取样,通过采集不同深度的水样并测定其中的泥沙含量来推算平均浓度。在线监测法则利用现代传感器技术(如光学、声学传感器)实时获取泥沙浓度信息,具有高效性和连续性。

3.技术要求规范对测验断面的选择、采样器的设计与使用、采样频率和时间安排等提出了具体要求。例如,测验断面应选择在河道稳定、水流均匀的区域;采样器需满足精度高、操作便捷的要求;采样时间应覆盖洪水期和平水期技术交底-主体框架柱、剪力墙,确保数据代表性。

4.数据处理测得的泥沙浓度数据需要结合流量资料计算输沙率,并进行统计分析以揭示泥沙输移规律。此外,还需对数据质量进行严格控制,剔除异常值并修正误差。

5.应用价值通过遵循悬移质泥沙测验规范,可以更准确地掌握河流泥沙动态变化特征,为水利工程设计、水资源管理及生态环境保护提供科学依据。这对于实现人与自然和谐共生具有重要意义。

式中Cy一河水溶解质含量(g/m²); W;一溶解质重量(g); V一河水体积(cm”)。 二、作溶解质改正时,沙重可按下式计算:

第6·3·1条采用置换法处理水样应按下列步骤进行: 一、量水样容积; 二、沉淀浓缩水样; 三、测定比重瓶满浑水后重量(以下简称瓶加浑水重)及浑水的温度: 四、计算泥沙重量。 第6·3·2条测定瓶加浑水重及浑水温度应符合下列规定: 一、水样装入比重瓶后,瓶内不得有气泡; 二、比重瓶内浑水应充满塞孔; 三、称重后,应迅速定瓶内水温。 第6·3·3条泥沙重量可按下式计算:

式中W一泥沙重(g); P一泥沙密度(g/cm²); Pw一清水密度(g/cm²); Ww一瓶加浑水重(g); W一同温度下瓶加清水重(g)。

第6·3·4条比重瓶检定,每年不应少于一次,检定方法可按本规范附 录一中的规定进行。比重瓶在使用期间,应根据使用次数和温度变化情况,用室 温法及时进行校测,并与检定图表对照,当两者相差超过表6·3·4规定的允许 误差时,该比重瓶应停止使用,重新检定,

第6·3·5条采用置换法处理水样的站,应在不同时期用垂线混合法取 测定泥沙密度。测定方法可按本规范附录一中的规定进行。

第五节误差来源及控制

第6·5·1条用烘干法处理水样,应采取下列技术措施对误差进行控制: 一、量水样容积的量具,必须经检验合格,观读容积时,视线应与水面齐平, 读数以弯液面下缘为准; 二、沉淀浓缩水样,必须严格按确定的沉淀时间进行,在抽吸清水时,不得 吸出底部泥沙,吸具宜采用底端封闭四周开有小孔的吸管:

三、河水溶解质影响误差,可采用减少烘杯中的清水容积或增加取样数量进 行控制; 四、控制沙样烘干后的吸湿影响误差,应使干燥器中的干燥剂经常保持良好 的吸湿作用,天平箱内、外环境应保持干燥; 五、使用天平称重,应定期进行检查校正。 第6·5·2条采用置换法处理水样时,除与本规范第6·5·1条第一、 二、五款要求相同外,并应采取下列技术措施对误差进行控制: 一、不同时期泥沙密度变化较大的站,应根据不同时期的试验资料分别选用 泥沙密度值; 二、用河水检定比重瓶,在河水溶解含量变化较大的时期,应增加比重瓶检 定次数; 三、水样在装入比重瓶过程中,当出现气泡时,应将水样倒出重装; 四、比重瓶在使用过程中逐渐磨损,在使用约100次后,应对比重瓶进行校 测或重新检定。 第6·5·3条采用过滤法处理水样时,除与本规范第6·5·1条第一、 二、四、五款要求相同外,并应采取下列技术措施对误差进行控制; 一、对滤纸含可溶性物质影响,可采用浸水后的滤纸重; 二、对滤纸漏沙影响,在相对误差较大的时期,应作漏沙改正; 三、控制沙包吸湿影响误差,应减少干燥器开启次数,或将沙包放在烘杯内 烘干、加盖后移入干燥冷却。 第6·5·4条各种水样处理方法的分项允许误差,应符合表6·5·4的

水样处理分项允许误差(%)

第七章悬移质泥沙测验资料的计算、检查与分析

第七章悬移质泥沙测验资料的计算、检查与分析

第一节实测含沙量的计算

·1条水样经处理、校核后,其实测含沙量

式中C一实测含沙量(kg/m或g/m²); W一水样中的干沙重(kg或g); V一水样容积(m)。 用积深法、垂线法采集的水样,其实测含沙量为垂线平均含沙量;用全断面 混合法采集的水样,其实测含沙量为断面平均含沙量。 第7·1·2条采用选点法取样时,垂线平均含沙量应按下列公式计算: 一、畅流期:

V2so.2+V0.6s0.6 +V8s0.8 Vo.2 + V0.6 + V0.8

V0.1sCs0.1s + V8s C0.85 V0.1s + V0.5

式中Csm一垂线平均含沙量(kg/m,g/m); Cso0、Cso.2..Cs1..一垂线中各取样点的含沙量(kg/m或g/m²); V..、Vo2Vi.o一垂线中各取样点的流速(m/s); n、n是一点法系数。应根据多点法资料分析确定,无试验资料时可采用1。 第7·1·3条一次输沙率测验过程,按本规范第3·5·3条规定采集相 应单样时,可将各次单样含沙量的算术平均值作为相应单样含沙量。

式中Csm一垂线平均含沙量(kg/m,g/m); Cso.o、Cxo.2"..Cs1.o一垂线中各取样点的含沙量(kg/m或g/m²); V..、Vo2..Vio一垂线中各取样点的流速(m/s); 7、n是一点法系数。应根据多点法资料分析确定,无试验资料时可采用1。 第7·1·3条一次输沙率测验过程,按本规范第3·5·3条规定采集相 应单样时,可将各次单样含沙量的算术平均值作为相应单样含沙量。

式中 Q.一断面输沙率(t/s或kg/s

第二节断面输沙率及断面平均含沙量的计算

第二节断面输沙率及断面平均含沙量的计

第7·3·1条实测成果的合理性检查,应选择不同水位、不同含沙量级 的五点法或七点法的输沙率测次,绘出垂线与横向的含沙量分布曲线,分析不同 水沙情况下含沙量的垂线和横向变化规律。再将每次实测输沙率资料与上述分布 图进行对照,发现问题,应分析原因,及时处理。 第7·3·2条采用单断沙关系曲线的站,每次输沙率测验后,应检查单 断沙关系点,如发现有特殊偏离,应分析原因,及时处理。 第7·3·3条在水位、流量与单样含沙量或断面平均含沙量综合过程线 上,比较含沙量与其他两个因素的变化趋势,检查测次分布是否恰当。发现有与 综合过程线不相应的突出点时,应从取样位置、断面冲淤变化、主流摆动及水样 处理等方面进行检查分析,予以处理。

第四节简化悬移质输沙率测验方法的分机

第7·4·1条简化垂线取样方法的分析,可按下列规定进行: 一、在水沙变化较平衡时,应收集各级水位,包括中泓、中泓边与近岸边的 不少于30条垂线的试验资料,试验应采用七点法或五点法同时测速,各点取样 两次取均值。一类站各点水样应分别作颗粒分析,加测水温; 二、一、二、类站用七点法(水面、0.2、0.4、0.6、0.8、0.9、近河底)公 式,三类站用五点法公式计算垂线平均含沙量作为近似真值,与三点法、二点法 及各种垂线混合法比较,计算误差。一类站还应根据颗分资料计算床沙质粒径组 的垂线平均含沙量近似真值,并分析误差。各类站经分析采用的取样方法,应符 合本规范第3·3·7条的规定:七点法可按下式计算垂线平均含沙量:

+ 5n,)VCb]/[V+2V+2V4+2V6+1.5V

Cs一近河底处测点含沙量(kg/m,g/m); V一近河底处测点流速(m/s); 7一从河底起算的近河底测点的相对水深。 三、采用积深法时,应按本条第一款的规定,收集积深法与七点法或五点法 的比测资料,分析积深法的测验误差。 第7·4·2条精简垂线数目的分析可按下列规定进行: 一、在水沙变化较平稳时海湾大桥栈桥码头管桩插打技术交底记录,应收集各级水位、各级含沙量的30次以上的二 点法或积深法的多垂线资料。垂线数目可按表7·4·2的规定布设,每条垂线同 时用二点法或一点法测速。一类站各垂线应分别作颗粒分析,加测水温:

第五节简化颗粒级配取样方法的分析

第7·5·1条一、二类站简化颗粒级配取样方法的分析,应结合简化输 沙率测验方法进行。三类站可直接采用简化方法采取颗分水样。 第7·5·2条一、二类站按本规范第7·4·1条规定收集试验资料后, 可用下式计算垂线平均颗粒级配作为近似真值,并与简化的取样方法计算的垂线 平均颗粒级配比较,进行误差分析

式中P一垂线平均小于某粒径沙重百分数(%); Po.o、Po.2·P一垂线中各取样点的小于某粒径沙重百分数(%); 其它符号同前。 第7·5·3条一、类站按本规范第7·4·2条规定收集试验资料后,可 用下式计算断面平均颗粒级配作为近似真值,并与精简垂线数目后重新计算的断 面平均颗粒级配比较,进行误差分析。

式中P一断面平均小于某粒径沙重百分数(%); qs、4s2qs一以取样垂线分界的部分输沙率(kg/s常宁宏源罗市电站施工组织设计,t/s); Piml、Pim2Pimm一各垂线平均小于某粒径沙重百分数(%)。 第7·5·4条采用简化的垂线取样方法和精简垂线数目后测得的断面平 均颗粒级配的综合误差,符合本规范第3·4·3条规定时,可用分析后的垂线取 样方法和取样垂线数目进行颗粒级配测验。

式中P一断面平均小于某粒径沙重百分数(%); qs、42"s一以取样垂线分界的部分输沙率(kg/s,t/s); Piml、Pim2Pimm一各垂线平均小于某粒径沙重百分数(%)。 第7·5·4条采用简化的垂线取样方法和精简垂线数目后测得的断面平 均颗粒级配的综合误差,符合本规范第3·4·3条规定时,可用分析后的垂线取 样方法和取样垂线数目进行颗粒级配测验。

第六节单样取样位置的分析

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