关于河流泥沙介绍

[拼音]：heliu nisha

[外文]：river sediment

河水挟带的岩土颗粒。泥沙输运是河流中重要的水文现象，它对于河流的变迁有重大的影响(见河床演变)。中国黄河是世界著名的多沙河流，《汉书·沟洫志》记：“河水重浊，号为一石水而六斗泥”，表明中国古时对黄河泥沙已有定量的认识。

有泥沙颗粒的特性和泥沙群体的特性两种。泥沙颗粒的特性主要有：

（1）重度，单位体积泥沙颗粒的重量，以千克/米3表示，其数值随泥沙的岩性不同而异，矿物成分主要是石英和长石，泥沙的重度一般约2650千克/米3。

（2）粒径，泥沙颗粒大小的一种量度，有不同方法表示。常用的有等容粒径即体积与泥沙颗粒相等的球体的直径；筛径，即用具有不同孔径的标准筛，对泥沙进行分筛求出的粒径；沉降粒径，即根据粒径与沉降速度的关系算出的粒径等。

（3）沉速，指泥沙颗粒在无边界静水内的沉降速度，以米/秒或毫米/秒表示。它也可作为泥沙颗粒大小的一种量度，故又称泥沙的水力粗度。沉速综合反映颗粒和水的特性，因而是泥沙运动的一个重要参数。

（4）细粒泥沙表面的物理化学性质，主要决定于颗粒表面双电层和吸附水膜的性质。细颗粒泥沙的絮凝（见河口泥沙运动）和分散等现象都与双电层和吸附水膜的结构有关。

泥沙群体的特性，泥沙总是由无数大小不同、形状不同和矿质不同的颗粒混合而成，呈群体形式存在。这种泥沙群体主要的统计特性有：

（1）粒径分布，一般颗粒大小差异较大，很离散，常用泥沙颗粒级配曲线表示(图1)。 ②泥沙颗粒粒径的算术平均值称算术平均粒径。

（3）中值粒径，即在泥沙颗粒级配曲线上与纵坐标50％相应的粒径，在全部沙群中，大于或小于这一粒径的泥沙在重量上刚好相等。用中值粒径概括泥沙群体的粒径能较小受极端值（最大及最小粒径）的影响。

（4）泥沙群体的干容重和孔隙率，干容重指单位体积泥沙群体内干燥泥沙的重量，以吨/米3计。孔隙率指单位体积泥沙群体内空隙所占的体积。

（5）均匀沙的群体沉速，当大小相同的沙粒群体的含沙量大于 2％左右时，颗粒将相互牵连，混为一体，全部颗粒以同一速度下沉，这种沉速称为均匀沙的群体沉速。

泥沙按粒径特性和输移特性分类。按粒径特性分类较著名的有：阿特尔贝里分类，创于19世纪初期，1927年为国际土壤学会所采纳，在欧洲广泛应用；温特沃思分类，1947年美国地球物理学会制订的新分类标准与温特沃思分类基本相同。

按泥沙输移特性分为推移质和悬移质（见河流泥沙运动）。在悬移质泥沙中，部分细颗粒泥沙随水流一泻千里，不在河槽中沉降，不参与河床泥沙的交换，称冲泻质或非造床质；其余较粗颗粒则参与河床泥沙的交换和冲淤变化，称为床沙质或造床质。推移质一般仅占悬移质泥沙的5～10％，在山区河流，有时可占10～20％或更多。

中国沙玉清于1947年研究泥沙分类，在传统分类的基础上提出了比较全面的泥沙分类（表1）。

单位体积浑水中所含泥沙的数量称含沙量，单位为千克/米3。一定时段内通过河道某断面的泥沙数量称为该时段的输沙量，单位为千克或吨。表2为中国某些河流多年平均含沙量和输沙量。

河流含沙量随时间而变化。一年中最大含沙量出现在汛期，最小含沙量在枯水期。在一次洪水过程中，最大含沙量称沙峰。沙峰不一定与洪峰同时出现，一年中首场大洪水的沙峰常比洪峰出现早，以后则可能同时出现，也可能沙峰滞后于洪峰（图2)

含沙量沿水深的分布，通常在水面处最小，河底处最大。悬移质中粗粒泥沙含量近河底很大。自河底向上则急剧减小。较细的颗粒，如粉砂和粘土，沿水深的分布则较均匀。含沙量沿水深基本呈某种指数曲线分布，指数值与泥沙颗粒的大小和水流条件有关。由于水内各种副流的影响，最大的含沙量也可能不在靠近河底，而是在河底以上的某一位置。

含沙量在河流横断面上的分布随断面上水流情况不同而异。如水流在断面上的分布比较均匀，含沙量的横向分布较均匀。如水流情况较复杂，则含沙量的横向分布往往很不均匀。含沙量沿河长的分布，一般从上游向下游递减，也取决于流域产沙特性、河道特性和支流汇入等因素的影响程度。黄河中游流经黄土高原，沿途有高含沙量的支流汇入，因而含沙量反而沿程增加，下游河床开阔，大量泥沙落淤，含沙量才趋向减小。

参考书目

1. V.A.范诺尼主编，黄河水利委员会水利科学研究所、长江水利水电科学研究院等译：《泥沙工程》，水利版社，北京，1981。(V.A.Vanoni，ed.，SedimentationEngineering，American Society of Civil Engineers，New York，1975.)