[word.doc]含沙量测量方法及比较分析

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1、含沙量测量方法及比较分析含沙量测量方法及比较分析含沙量测量方法及比较分析含沙量测量方法及比较分析含沙量测量方法及比较分析含沙量测量方法及比较分析2010年第9期一一一丕型鱼[文章编号】1002—0624(2010)09—0035—02水利科研含沙量测量方法及比较分析付艳红,时铁彬,徐岩(吉林省水文水资源局白城分局,吉林白城137000)【摘要]土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量坡地水土流失的重要参数之一,文章从测量原理出发.对含沙量各种测量方法的适用环境,测量精度及其局限性进行了比较分析,研究了坡面径流含沙量的测量方法.[关键词]泥沙含

2、量;测量方法;坡面侵蚀【中图分类号】S157【文献标识码】A土壤侵蚀中的径流含沙量是衡量水土流失的重要参数之一.无论是评价流域还是河道的侵蚀程度,都必须测定其含沙量.只有合理测定含沙量才有可能准确模拟土壤侵蚀动力过程,并为水土流失治理决策提供合理的科学依据.目前测量含沙量的方法较多,由于其测量原理不同,测量适用的范围和精度也不同,加之现有测量方法中还有一些方法处于研究探索阶段,在实际测量条件下可采用的方法并不多.在此对含沙量各种测量方法进行对比,分析各种方法的测量原理,研究其适用范围,精度,以为人们在不同环境下,选择合适的测量方法

3、提供参考依据,也为现有测量方法的提高与改进提供一定的思路.1含沙量测量方法原理分析及比较根据测量原理的不同,含沙量测量方法可分为:直接测量方法和间接方法.直接测量方法包括:烘干法和比重法:间接方法有光度法,红外线法,电容法,振动法,超声波法,激光法和射线法.1.1直接测量方法1)烘干法.烘干法又称称重法,即取一定量的样品,测量其原重和烘干后的重量,从而确定泥水中的含沙量.采用烘干法可测量两种形式的含沙量:重量含沙量p(kg/k和体积含沙量p.(m3/m3),两者的关系可用式(1)表示:pm.~o,P/(1—p)P.,(1)式中:p

4、j----2.65x10,kg/m,为标准泥沙比重;=1.0x103kg/m3,为清水密度.随着电子天平的使用,称重精度得到很大提高,烘干法测量含沙量被认为是目前最准确的方法之一.但由于烘干法需对待测样品进行烘干,而烘干温度一般为105℃,加热需10h以上,高温与长期加热会造成土壤中有机质被碳化,而使测量的含沙量偏小,对烘干温度和加热时间的要求也使得整个测量过程费时费力.因而在野外测量中人们一般采用比重法.2)比重法.比重法是根据泥沙对比重的影响来确定含沙量,测量时可采用比重计,也可用天平和量筒进行测量,如测得样品的总重量为G(k

5、g),体积为V(m3),则样品中的含沙l(kg/m3):Y~3:p:p-p,~(2)用此方法测量含沙量所用设备简单,测量方法更快更直接.但在含沙量较高时,由于量筒的数据很难读准,一定程度上影响了测量结果的精度.就测量精度而言,烘干法较比重法精度更高.1.2间接测量方法1)分光光度法和红外线法.可测量的含沙量极低,由于坡面侵蚀中径流含沙量变化幅度较大,?35?{水利科研东北水利水电2010年第9期因此无法使用.2)电容法.电容法利用泥水混合物中泥沙含量的变化会引起其介电常数变化这一电物理学性质,通过测量电容的变化来测量含沙量变化.由

6、于电容受温度影响较大,电容两端输出电压随温度,土壤含盐量升高而呈非线形增加趋势,加之径流流速的影响,使得电容法的适用条件受到一定限制.在自然条件下坡面侵蚀过程中,通过测量电容变化来确定含沙量变化难以实现.3)振动法.利用振动学原理,根据谐振棒在不同含沙量的泥水中的振动周期不同来推求含沙量.在泥沙比重,粒径组成一定,泥沙颗粒运动速度相同时,谐振棒振动周期)与含沙量P近似呈线性正比关系:p=aT+b(3)式中:a,6一为常数,可通过实验事先率定.试验证实对于材料一定的谐振棒,棒体密度与其振动周期的平方成正比.由于实际测量中棒体的运动受

7、水深,水流速度影响较大,测量设备一般采用金属空管代替谐振棒,当含沙水流进入管体时,由于管子材料和体积一定,测量管的密度完全由管中液体的密度决定.如果水流中的含沙量发生变化,相当于整个管体的密度发生了变化,则管体的振动周期也随之发生变化,此时测量出泥水的密度,由管体密度与振动周期间的关系,通过式(3)可计算出泥水含沙量.在坡面侵蚀中由于水流中泥沙不断沉降,同时又有新的泥沙不断被剥蚀而加入其中,致使泥沙比重,粒径组成及泥沙颗粒运动情况变化复杂,使进入管体水流的流速和密度随时问不断变化,因而运用式(3)所得P将在一定程度上偏离真值.振动

8、法测量泥沙含量的结果稳定性较差,零点漂移严重,加之测量仪器体积较大,而坡面侵蚀中径流水深较浅,振动装置无法正常工作,故此类仪器不适用于径流含沙量的测量,而只适用于河流中含沙量的测量.4)超声波法.超声波法分为超声波反射法和超声波衰减法.前者根据超声