分析中国和美国的推移质泥沙采样器野外比测试验

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1、分析中国和美国的推移质泥沙采样器野外比测试验：中国和美国已研制出多种推移质采样器,用以在变化范围很大的水流、泥沙条件下采样。由于采样器的设计原理不同和缺乏现场比测资料,这些采样器采样结果的可比性不明确。本文给出了五种采样器的输沙率及其它性能的现场比测结果。这五种采样器包括美国地质调查局设计的刚性框架的赫尔斯密斯采样器(以下称HS-1型)和它的加大型(以下称HS-1a型)、沱特尔河TR-2型采样器以及中国长江水利委员会(长江委)研制的Y78-1型刚性框架采样器和Y80-2型软底X式采样器。：推移质采样器试验1参加比测的推移质采样器1.1Y78-1型沙推移质

2、采样器　　Y78-1型采样器是中国长江委研制的压差式推移质采样器[6,4,用来对流速2.5m/s条件下的沙推移质进行采样。在采样器口门下面有一护板,以防止口门四周的河床被淘刷。采样器由一个带有垂直尾翼的、用铅块加重的框架加以悬置。1.2Y80-2型软底X式推移质采样器　　Y80-2型软底X式推移质采样器[4是中国长江委研制的,用以对流速小于4.0m/s条件下的砾卵石推移质进行采样。它具有链X式的软底、筛X孔径为5mm,软底上展设一层X眼孔径为1mm的尼龙布,整个设计可使采样器底紧贴河床。1.3HS型压差式推移质采样器　　HS-1型压差式推移质采样器[3,

3、系美国地质调查局研制,用以对粗沙和中等粒度的砾石推移质进行采样。它具有刚性框架和尼龙X眼布制成的样品收集袋。HS-1a型采样器由HS-1型采样器等比加大1倍而成[1。两种采样器水槽试验测定的采样效率均大于100%,但适用的级配和输沙率则有所不同。HS-1型采样器经室外试验测定的采样效率在90～100%之间[2。1.4TR-2型压差式推移质采样器　　TR-2型压差式推移质采样器是美国地质调查局1986年在拉斯维拉斯火山观测所研制,用以对高能水流中富含泥沙的砾石粒度的推移质进行采样,它具有刚性框架、尼龙X布制成的样品收集袋和大的尾翼。TR-2采样器的口门段同

4、HS-1a[5,后者经水槽试验测定其采样效率,效率随粒配和输沙率不同而有所不同;但对砾石粒度而言,其采样效率接近100%。本探究中的五种推移质采样器的特性见表1。表1五种推移质采样器的特性表Characteristicsofbedloadsamplerstestedintheprogram进口尺寸(mm)水槽率定量型号进出口面积比采样器重量样品有效容量推移质粒径宽度高度(%)水力效率采样效率(kg)(kg)(mm)HS-176.276.2322154变动27101-16HS-1a152.4152.4322154变动100201-32TR-2304.815

5、2.4140140变动300501-64Y78-110010014010561.410016%26lt;2.0Y80-2300300-9253200505～122现场采样技术和方法2.1中国的比测　　Y78-1型和HS-1型采样器的野外比测试验在汉江丹江口水库下游约100km的襄阳水文站进行。在丈量船两侧各安装两台绞车,其中一台绞车悬吊流速仪,其余三台悬吊推移质采样器。比测的两个采样器首先分别悬吊在三台绞车的第1、2两台上同时连续采取5个推移质泥沙样品。然后将采样器悬吊在第2、3两台绞车上,再同时连续采取5个样品,再悬吊在第3、1台绞车上,同时连续取5个

6、样品。以上每个采样器的15个样品为一组,总共取得45组比测资料。Y80-2型和TR-2及HS-1a型采样器的野外比测在长江的寸滩和奉节两个水文测站进行。在测船两侧各安装一台绞车分别悬吊比测的两个采样器,在各自连续测取15个样品后交换仪器的位置再测取15个样品,每个采样器30个样品,为一组。Y80-2和TR-2型采样器比测取得33组,Y80-2和HS-1a型采样器比测取得20组资料。当水深小于10m时,两采样器同步采样,水深大于10m时交替采样,以防止悬吊绳在水下交叉。试验水深最大15m,流速最大为3.85m/s,推移质粒径为1～150mm。试验时未使用拉

7、偏绳。2.2美国的比测　　Y78-1型和HS-1型采样器的野外比测在距华盛顿州圣海伦火山约90km的沱沱河和93km的考里兹河进行。试验用两台安装在汽车上的起重机从桥上进行。每次都使用拉偏绳来稳定采样器。两台采样器在河床同一地点上交替采样,获得数据。共进行9次野外试验,每次3～6小时,收集40～60个样品。HS-1型的承样袋X孔尺寸前7次为1mm,后2次为0.25mm。试验水深为0.7～1.5m,垂线均匀流速0.95～2.17m/s,床沙由细沙到中等砾度的砾石组成。在上两试验点的试验过程中,通常河床上存在着发育完好的运动沙丘。Y78-2、TR-2、HS-

8、1a型采样器的比测试验未在美国进行。3比测资料分析3.1Y78-1型和HS-1型