河流泥沙

【拼音】: heliu nisha

【外语】：河流泥沙

河水携带的岩石和土壤颗粒。泥沙输移是河流重要的水文现象，对河流变化具有显着影响（见河床演化）。中国的黄河是世界著名的沙质河流。 《汉书·沟洫志》记载：“河水重浊，名曰一石水六斗泥”。这说明中国古代对黄河泥沙已有定量认识。

特征有两类：沉积物颗粒特征和沉积物群特征。沉积物颗粒的主要特征是：

(1)重量，单位体积内泥沙颗粒的重量，以千克/米³表示。其价值随沉积物的岩性而变化。矿物成分主要是石英和长石。沉积物的重力一般约为2650公斤/米³。

(2) 粒径是沉积物颗粒大小的量度，可以用不同的方式表示。常用的有等容粒径，即与沉积物颗粒体积相同的球体的直径；筛径，是用不同孔径的标准筛筛分沉积物所得到的粒径；沉降粒径，是根据粒径计算得到的粒径。根据直径和沉降速度之间的关系计算粒径。

(3)沉降速度是指沉积物颗粒在无界静水中的沉降速度，以米/秒或毫米/秒表示。也可作为沉积物颗粒大小的量度，故又称沉积物水力粗糙度。沉降速度综合反映了颗粒和水体的特性，因此是泥沙运动的重要参数。

(4)细粒沉积物表面的物理化学性质主要由颗粒表面的双电层和吸附水膜的性质决定。絮凝（见河口泥沙运动）、细粒泥沙分散等现象与双电层和吸附水膜的结构有关。

沉积物群特征。淤泥中总是夹杂着无数不同大小、形状和矿物质的颗粒，并以团团的形式存在。该沉积物组的主要统计特征为：

(1) 粒度分布。一般来说，颗粒尺寸变化很大并且非常离散。它们通常用沉积物颗粒级配曲线表示（图 1）。 ②沉积物颗粒粒径的算术平均值称为算术平均粒径。

(3)中值粒径，即泥沙颗粒级配曲线上纵坐标50%对应的粒径。在所有砂组中，大于或小于该粒径的沉积物的重量是完全相同的。平等的。使用中值粒径来概括沉积物种群的粒径可以较小地受到极值（最大和最小粒径）的影响。

(4) 沉积物群的干容重和孔隙度。干容重是指单位体积泥沙群中干泥沙的重量，单位为吨/米³。孔隙度是指单位体积沉积物中空隙所占据的体积。

(5)均匀砂团下沉速度。当一组相同尺寸的砂粒的含砂量大于2%左右时，颗粒就会相互卷入，混合成一体，所有颗粒都会以相同的速度下沉。这种沉降速度称为均匀砂的群沉降速度。

泥沙根据粒径特征和运移特征进行分类。比较著名的基于粒度特征的分类有： Attleberry分类，创建于19世纪初，1927年被国际土壤学会采用，在欧洲广泛使用； Wentworth分类，由美国地球物理联合会于1947年制定，新的分类标准与Wentworth分类基本相同。

根据泥沙运移特点，分为负荷物质和悬浮物质（见河流泥沙运动）。悬浮泥沙中，部分细粒泥沙随水流泻下千里，不在河道中沉降，不参与河床泥沙交换。称为冲刷沉积物或不成床沉积物；其余较粗的颗粒参与河床沉积物的交换。这种交换和侵蚀淤积的变化称为底砂质量或造床质量。床质一般仅占悬浮泥沙的5%~10%。在山区河流中，有时占10%～20%甚至更多。

我国沙玉清于1947年研究沉积物分类，在传统分类的基础上提出了较为全面的沉积物分类（表1）。

单位体积泥水中所含泥沙的量称为含沙量，单位为公斤/米³。一定时间内通过河流某一断面的泥沙量，称为该时段的输沙量，单位为千克或吨。表2为我国部分河流多年平均含沙量和输沙量。

河流泥沙含量随时间变化。年内含沙量最大出现在汛期，最小含沙量出现在旱季。洪水发生时，含沙量的最大值称为沙峰。沙峰不一定与洪峰同时出现。一年中第一次大洪水的沙峰往往早于洪峰出现。未来可能会同时出现，或者沙峰可能会滞后于洪峰（图2）

含沙量沿水深的分布通常是水面最小，河底最大。靠近河底的悬浮物中粗粒泥沙含量很大。从河底向上急剧减小。较细的颗粒，如淤泥和粘土，沿水深分布更均匀。泥沙含量沿水深基本呈指数曲线分布，其指标值与泥沙颗粒大小和水流条件有关。由于水中各种侧流的影响，含沙量最大可能不在河底附近，而是在河底以上的位置。

河流断面含沙量的分布随断面水流状况的不同而变化。例如，断面上水流的分布比较均匀，含沙量的水平分布也比较均匀。如果水流情况复杂，含沙量的水平分布往往很不均匀。含沙量沿河流长度的分布一般由上游向下游递减，同时还取决于流域产沙特征、河道特征、支流涌入等因素的影响。黄河中游流经黄土高原，沿途有含沙量较高的支流流入。因此，沿途含沙量不断增加。下游河床开阔，泥沙大量落下，含沙量趋于减少。

参考书目

1. 主编 V.A.范诺尼，黄河水利委员会水利研究所、长江水利水电科学研究院译：《泥沙工程》，水利出版社，北京，1981。（V.A. Vanoni主编，）沉积工程，美国土木工程师学会，纽约，1975。）