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《黄河流域泥沙矿物成分与分布规律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、黄河流域泥沙矿物成分与分布规律王兆印1,王文龙2,田世民3(11清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,清华大学水利系,北京100084;21中国科学院水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100;31中国水利水电科学研究院,北京100044)摘要:黄河及其干支流经常产生高含沙水流,泥沙中矿物的成分及含量是影响高含沙水流性质的主导因素,粘土矿物颗粒含量对高含沙水流流变性质的影响,远大于颗粒粒径大小对流变性质的影响,粘土颗粒和阳离子之间的相互作用对高含沙水流的流变性质也有非常大的影响。通过对黄河及其支流地区12个地点进行采样分析,得出
2、黄河及其支流地区泥沙基本来源于同一地区,次生矿物是在长期的、相同的环境条件作用下形成的。根据泥沙样本的粒径分布曲线和矿物成分及含量,建立了黄河及其支流泥沙粘土、非粘土矿物含量与中值粒径之间的关系,能够更方便、快捷、廉价地估算黄河及其支流粘土矿物的含量。关键词:高含沙水流;泥沙;矿物成分;粒径分布;粘土矿物中图分类号:TV14112文献标识码:A文章编号:04682155X(2007)0520001208黄河是世界上最著名的多沙河流。根据1919-1960年的资料,在受到大型水库影响之前,由上、中游流域进入黄河下游的悬移质泥沙量,平均每年为16亿t,其中4亿t淤积在河道中
3、,12亿t输送入海1。据计算,全世界河流每年输送入海的物质为100亿t,其中悬移质泥沙量占62%2,黄河每年输送入海的悬移质泥沙即占世界总量的1914%。根据1955-1986年的资料,三门峡站的年平均输沙量为1219亿t,最大年输沙量为3013亿t3。由于黄河流经黄土高原地区,汛期洪水挟带大量泥沙,往往形成高含沙水流。高含沙水流不同于一般的挟沙水流。当挟沙水流含沙量超过某一数值之后,便具有许多不同于一般挟沙水流的特性4-6。对于高含沙水流,不同的学者有不同的判别标准,钱宁4以日平均含沙量大于400kgΠm3作为高含沙水流的标准,王兆印7在研究高含沙水流运动机理时把含沙
4、量在100kgΠm3以上的含沙水流作为高含沙水流,许炯心8曾把含沙量在300kgΠm3以上作为高含沙水流的标准。如果以含沙量大于300kgΠm3作为高含沙水流的条件,仅1960-1962年间,黄河干流龙门站共观测到了40次最大含沙量在300kgΠm3以上的洪水8。另外,在黄河中游的一些支流中,经常出现含沙量大于1000kgΠm3的高含沙洪水,如窟野河温家川1958年7月10日实测最大含沙量达1700kgΠm39。近年来,黄河流域的水土保持措施对黄河减沙起到了重要作用,1970-1996年,河口镇至龙门区间以及泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施年均减沙21238亿t,占该
5、区间多年平均来沙量的2219%10,但黄河仍然处于高含沙量的状态。对黄河流域的泥沙矿物成分进行分析,可以使人们进一步了解黄河泥沙的特性以及泥沙矿物成分对高含沙水流的影响。研究黄河泥沙的分布规律,有助于人们更好地了解黄河泥沙的来源和形成过程,采取更为有效的水土保持措施来减少黄河流域的泥沙侵蚀。1黄河泥沙来源黄河流域跨越不同的地貌单元和气候带,表现出独特的水沙异源现象11。许炯心12在钱宁等13收稿日期:2007204216基金项目:本文得到科技部国际合作项目(2004CB720402);基金委项目(50221903-3)的支持作者简介:王兆印(1951-),男,山东济南人
6、,教授,主要从事河流水力学及水动力学研究。E2mail:zywang@tsinghua.edu.cn1研究的基础上,划分了4个主要的水沙来源区,即河口镇以上的清水区、河口镇至龙门的多沙粗沙区、龙门至三门峡之间(包括渭河及汾河)的多沙细沙区,以及三门峡以下由伊洛河和沁河流域构成的清水区。钱宁等4人分析得出,泥沙来量较多的区域共有三片:1)河口镇至清涧河之间的晋陕支流;2)无定河、清涧河、延水、北洛河以及泾河的支流马莲河的河源地区;3)渭河上游北岸支流,包括葫芦河的中下游、散渡河等。其中河口镇至无定河的右岸支流及白于山河源区是粗沙(>0105mm)的主要来源区。徐建华等14
7、的研究表明,黄河中游粒径大于011mm、输沙模数超过1400tΠ(km2·a)的粗泥沙产沙区面积为1188万km2,主要分布在皇甫川—佳芦河区间,无定河支流芦河、大理河和延水上游地区,以及无定河下游。黄河泥沙主要来源于黄土高原的第四纪沉积物,其粒度组成、矿物组成、有机质含量与黄河中游地区的黄土具有很大的相似性。刘东生15指出,黄河中游黄土物质的来源是近于同一补给地区,并受同一地质营力所支配,与当地基岩性质无直接联系。黄土的这一特点,决定了黄河泥沙在物理、化学性质上具有相当程度的均一性。关于黄土高原的形成,主要有水成说、残积说、风成说及多成
