彭 劍

(四川省雅安水文水資源勘測(cè)局，四川 雅安，625000)

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雅礱江共科水文站泥沙顆粒級(jí)配分析

彭 劍

(四川省雅安水文水資源勘測(cè)局，四川 雅安，625000)

本文對(duì)雅礱江共科水文站泥沙顆粒資料做了詳細(xì)分析，并收集分析2011年～2016年的泥沙顆粒資料，為雅礱江水利工程的設(shè)計(jì)管理，水庫淤積部位的預(yù)測(cè)，河道排沙整治提供參考。

共科水文站 顆粒級(jí)配

1 概況

雅礱江是中國(guó)四川省西部河流，為長(zhǎng)江上游金沙江的支流。發(fā)源于青海省巴顏喀拉山南麓，東南流入四川省西北部，在石渠縣附近進(jìn)入四川時(shí)，正式被稱為雅礱江，沿大雪山西側(cè)經(jīng)新龍、雅江等縣至云南邊界渡口市注入金沙江，全長(zhǎng)1187km，流域面積14.4萬km2。

共科水文站設(shè)立于2010年8月，位于新龍縣博美鄉(xiāng)共科村雅礱江左岸，東經(jīng)101°11′，北緯30°44′，集水面積38619km2，采用黃?；?，海拔2900多m。站上基本斷面河段順直長(zhǎng)度約600m，下游約400m處有一彎道，為本站中高水位控制。基本斷面為卵石組成，沖淤變化小，河床穩(wěn)定，歷年斷面面積比較均未超3%，水位流量關(guān)系單一穩(wěn)定。站上全年全水位采用纜道流速儀法施測(cè)流量，顆分取樣采用空心鉛魚皮囊式相對(duì)0.6水深等面積等歷時(shí)全斷面混合法取樣。

泥沙顆粒分析是確定泥沙樣品中各粒徑組泥沙質(zhì)量占樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，并以此繪制級(jí)配曲線的全部計(jì)數(shù)操作過程。泥沙顆粒分析的目的是取得泥沙顆粒級(jí)配的斷面分布和變化過程的資料，為水資源開發(fā)利用提供資料。

2 泥沙顆粒級(jí)配取樣

2.1 取樣對(duì)象

河流中的泥沙，按其運(yùn)動(dòng)形式可分三類：①懸移質(zhì)，懸移質(zhì)泥沙浮于水中并隨之運(yùn)動(dòng)；②推移質(zhì)，推移質(zhì)泥沙受水流沖擊沿河底移動(dòng)或滾動(dòng)；③河床質(zhì)，河床質(zhì)泥沙則相對(duì)靜止而停留在河床上。三者沒有嚴(yán)格的界線，隨水流條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。一般情況，河流中泥沙以懸移質(zhì)為主。共科水文站所取的泥沙為懸移質(zhì)泥沙。

2.2 取樣儀器

共科站處于雅礱江中游，屬于峽谷地帶，纜道跨度110m，高洪期間水流速度接近5m/s，用的是450kg空心鉛魚，顆分采用空心鉛魚內(nèi)置皮囊式取樣，相對(duì)0.6水深等面積等歷時(shí)全斷面混合法取樣。

2.3 取樣時(shí)間

雅礱江屬于高原河流，所在區(qū)域雨強(qiáng)小，洪水漲落速度慢，因此含沙量較小，尤其是枯季，有流冰期含沙量更小，幾乎為零，枯季含沙量作為零處理。顆分取樣主要以汛期為主，每年汛期取不小于10份斷面顆粒水樣，測(cè)次分布在含沙量較大的洪水期。取不小于10份單樣顆粒水樣，取樣間隔時(shí)間不小于5d。

2.4 取樣方法

單樣顆粒取樣在起點(diǎn)距40.0m處采取相對(duì)0.6水深一點(diǎn)取樣，取樣間隔時(shí)間不小于5d。斷面顆粒取樣采用10線10點(diǎn)相對(duì)0.6水深等面積等歷時(shí)全斷面混合法取樣。單顆斷顆取水樣體積均以干沙重量不小于2g為準(zhǔn)。

3 泥沙顆料級(jí)配分析

泥沙顆粒分析是確定泥沙樣品中各粒徑組泥沙質(zhì)量占樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，并以此繪制級(jí)配曲線的全部計(jì)數(shù)操作過程。泥沙顆粒分析的目的，是取得泥沙顆粒級(jí)配的斷面分布和變化過程的資料。

選用顆粒分析方法，應(yīng)根據(jù)泥沙樣品的種類、粒徑范圍、沙重和設(shè)備條件等情況按規(guī)范要求確定，不同分析方法的適用粒徑范圍及沙重要求見下表1。共科水文站懸移質(zhì)顆分粒徑不超過32.0mm，所以共科水文站水樣分析采用吸管法(分析粒徑范圍0.002mm～0.062mm)與篩分法(分析粒徑范圍0.062mm～32.0mm)相結(jié)合，分析方法滿足粒徑要求。

表1 不同顆粒分析方法適用范圍

4 泥沙顆料級(jí)配整編及成果

泥沙顆料分析出粒徑大小后還需要進(jìn)行整編才能得出完整的泥沙顆粒級(jí)配成果。整編主要步驟如下：

(1)點(diǎn)繪單斷顆曲線并檢驗(yàn)(如圖1)，計(jì)算出單斷顆系數(shù)。

圖1 單顆斷顆小于某粒徑沙重百分?jǐn)?shù)相關(guān)

(2)繪制日月年平均懸移質(zhì)顆粒級(jí)配曲線(如圖2)，查出平均粒徑。

圖2 平均懸移質(zhì)顆粒級(jí)配曲線

(3)計(jì)算日月年平均粒徑(如表2)。

表2 共科站懸移質(zhì)斷面與相應(yīng)單樣平均粒徑、平均沉速計(jì)算表

注：①施測(cè)號(hào)數(shù)：12；②斷面位置：基；③施測(cè)日期：2016年10月14日；④施測(cè)水溫：9.0℃。

(4)編制實(shí)測(cè)懸移質(zhì)顆粒級(jí)配成果表及實(shí)測(cè)懸移質(zhì)單樣顆粒成果表(如表3)。

表3 共科水文站2016年月年平均懸移質(zhì)顆粒級(jí)配

月份平均小于某粒徑的沙重百分?jǐn)?shù)粒徑級(jí)(mm)000400080016003100620125025050100中數(shù)粒徑(mm)平均粒徑(mm)最大粒徑(mm)123452093675246978399049279621000015006310062213514936697969029469851000016005410072263775186388169209669931000015004610082694446187458479309639921000010004010091963785416998889599839951000013003410010105259383533805905957993100002800541001112統(tǒng)計(jì)21136551164782692296499110000150046200

5 多年泥沙顆粒級(jí)配成果分析

統(tǒng)計(jì)2011年-2016年各年單斷顆系數(shù)如表4，由表4可見，2012年、2015年、2016年單斷顆系數(shù)都為1.000，即單斷顆線為直線，2011年、2013年、2014年為折線，但折線幅度不大，可認(rèn)為單斷顆關(guān)系較穩(wěn)定。

表4 共科水文站2011-2016年各年單斷顆系數(shù)

年份單斷顆系數(shù)2011當(dāng)單斷顆沙重百分?jǐn)?shù)〈=60時(shí)，單斷顆系數(shù)K=0945；反之則ρ斷=1060ρ單-652012單斷顆系數(shù)K=1000，即P斷=1000ρ單2013當(dāng)單斷顆沙重百分?jǐn)?shù)〈=60時(shí)，單斷顆系數(shù)K=0960；反之則ρ斷=1060ρ單-592014當(dāng)單斷顆沙重百分?jǐn)?shù)〈=60時(shí)，單斷顆系數(shù)K=0960；反之則ρ斷=1060ρ單-592015單斷顆系數(shù)K=1000，即P斷=1000ρ單2016單斷顆系數(shù)K=1000，即P斷=1000ρ單

綜合共科水文站2011年～2016年6年的顆粒級(jí)配成果如表5。

表5 共科水文站2011-2016年平均懸移質(zhì)顆粒級(jí)配

年平均小于某粒徑的沙重百分?jǐn)?shù)粒徑級(jí)(mm)000400080016003100620125025050100200中數(shù)粒徑(mm)平均粒徑(mm)最大粒徑(mm)201121834345358874585290597599610000210075200201220931845462278589095698810000200054100201320334447057879089194698810000200055100201418230843457178087193198699910000230063200201523539653169185693897099510010000140040200201621136551164782692296499110000150046100統(tǒng)計(jì)21034647561679789494598710010000190056200區(qū)間統(tǒng)計(jì)21013014118197514212

6 結(jié)語

通過對(duì)雅礱江共科水文站2011年-2016年共6年的泥沙顆粒資料分析得出：?jiǎn)螖囝w系數(shù)較穩(wěn)定，粒徑沙重百分?jǐn)?shù)小于0.002mm所占比例最大為21.0%，1.0mm～2.0mm所占比例最小僅為0.1%，從0.004mm～1.0mm區(qū)間所占比例分別為13.0%、14.1%、18.1%、9.7%、5.1%、4.2%、1.2%。中數(shù)粒徑為0.019mm，平均粒徑為0.056mm，6年來最大粒徑為2.0mm。該顆分成果可為雅礱江水利工程的設(shè)計(jì)管理、水庫淤積部位的預(yù)測(cè)、河道排沙整治提供參考。

〔1〕SL 247-2012，水文資料整編規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.

〔2〕GB 50179-2015，河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2016.

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