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1、会计学 1水文测验学讲义(jingy)3062第一页，共87页。2023/5/26 2n n 由于流速仪的航速不可能 由于流速仪的航速不可能(knng)(knng)很小，因此沿 很小，因此沿断面横渡，流向垂直于断面，施测出的流速并不 断面横渡，流向垂直于断面，施测出的流速并不是水流的流速，而是流速与航速的合速度 是水流的流速，而是流速与航速的合速度。n n 而流速仪的航速为：而流速仪的航速为：n n 则积宽流速为：则积宽流速为：第 2页/共 87页第二页，共87页。2023/5/26 32 2积宽法测流的断面 积宽法测流的断面(dun min)(dun min)流量计算 流量计算n n 根据流
2、量模的概念可得：根据流量模的概念可得：n n 矩形 矩形(j(j xng)xng)断面：断面：第 3页/共 87页第三页，共87页。2023/5/26 4缆道积宽法测流计算断面流量 缆道积宽法测流计算断面流量(liling)(liling)的基本公式 的基本公式 n n 当断面为矩形断面时，所求 当断面为矩形断面时，所求 是一致的。但在非矩形断面，水深 是一致的。但在非矩形断面，水深h h沿河宽方向 沿河宽方向(fngxing)(fngxing)有变化，用上式计算 有变化，用上式计算 是偏小的。是偏小的。n n 第 4页/共 87页第四页，共87页。2023/5/26 52 2缆道积宽法测流中
3、的几个 缆道积宽法测流中的几个(j(j)问题 问题n n（1 1）积宽系数）积宽系数K K积的确定：通过比测试验推求 积的确定：通过比测试验推求 n n（2 2）岸边盲区的处理）岸边盲区的处理n n 处理方法是测出积宽起点和终点的相应点流速（如等深水面积宽，处理方法是测出积宽起点和终点的相应点流速（如等深水面积宽，则测水面流速 则测水面流速），然后求出各种水位级的岸边流速系数的实测），然后求出各种水位级的岸边流速系数的实测(sh c)(sh c)段（积宽测速段）平均流速按河道宽度加权求全断面的 段（积宽测速段）平均流速按河道宽度加权求全断面的积宽平均流速。积宽平均流速。第 5页/共 87页第五
4、页，共87页。2023/5/26 6n n（3 3）流速仪横移速度）流速仪横移速度(sd)(sd)的问题 的问题n n 流速仪横移速度 流速仪横移速度(sd)(sd)（称航速）的快慢与积宽测速成果的质量有密切（称航速）的快慢与积宽测速成果的质量有密切关系。当航速愈大，测速历时愈短，合速度 关系。当航速愈大，测速历时愈短，合速度(sd)(sd)愈大。在一定水流流 愈大。在一定水流流速条件下，航速愈大，所得合速度 速条件下，航速愈大，所得合速度(sd)(sd)中航速所占成分愈大，而积宽 中航速所占成分愈大，而积宽流速所占的成分小，易造成测验误差。流速所占的成分小，易造成测验误差。第 6页/共 87
5、页第六页，共87页。2023/5/26 7三、三、比降 比降(b(b jin jin)面积测流法 面积测流法n n 比降面积测流法也是流速面积法的一种 比降面积测流法也是流速面积法的一种(y zhn)(y zhn)，它是测量比降，它是测量比降，用水力学公式计算河段平均流速 用水力学公式计算河段平均流速，测量河段的平均断面面积，测量河段的平均断面面积，并将平均流速与平均断面面积的乘积得流量，即 并将平均流速与平均断面面积的乘积得流量，即第 7页/共 87页第七页，共87页。2023/5/26 8四、量水建筑物测流 四、量水建筑物测流n n 量水建筑物测流属于水力学法测流。它是由测得的水位或水深、
6、水头等，代入水力学公式(gngsh)计算出流量，该方法比流速仪法测流简单，观测人员少，量测精度较高，使用方便，主要是用于小流量的测定。而且容易实现遥测和便于电子计算机处理数据。常用的量水建筑物有量水槽、量水堰等。量水建筑物类型的选择主要根据流量大小、河床特性及排沙情况而定。下面介绍几种量水建筑物及其适用条件。第 8页/共 87页第八页，共87页。2023/5/26 9五、水电站测流 五、水电站测流n n 水电站测流，可以在引水渠、压力水管、水轮机蜗壳或尾水渠上进行。在引水渠和尾水渠上可以采用一般河流上的测流方法，应用最广的是流速仪法。在压力水管和蜗壳中测流的方法有流速仪法、盐溶液法、指数法、抽
7、水法、压力时间法、毕脱管法、文德利管法、摩擦损失(snsh)落差法等。第 9页/共 87页第九页，共87页。2023/5/26 10六、六、超声波测流 超声波测流n n 超声波测流方法是利用超声波传播具有很强的方向性的特点，超声波传播速度与水流流速成正比例变化，以及(y j)超声波的多普勒效应。在实际应用中可分为三大类：第一类是利用超声波在水中传播时间的变化来反映水流速度的变化，包括时差法、频差法和相位差法；第二类是利用声波波束偏移的方法，即声束偏移法；第三类是用多普勒原理即多普勒法。第 10页/共 87页第十页，共87页。2023/5/26 1 1（一）（一）时差 时差(shch)(shch
8、)法（脉冲时差 法（脉冲时差(shch)(shch)法）法）n n 时差法测速布置。在河流两岸边水下 时差法测速布置。在河流两岸边水下(shu xi)(shu xi)某深度处，相对地装置一对电声可逆的 某深度处，相对地装置一对电声可逆的换能器，其间距为 换能器，其间距为L L，该层水流平均速度为，该层水流平均速度为v v，水流方向与，水流方向与AB AB成的夹角为 成的夹角为，水流在，水流在AB AB方面的分速度为 方面的分速度为V V，超声波在静水中传播速度为，超声波在静水中传播速度为C C。n n 第 1 1页/共 87页第十一页，共87页。2023/5/26 12n n 根据测得的水层平
9、均流速，就可计算出全断面的流量。计算流量 根据测得的水层平均流速，就可计算出全断面的流量。计算流量的方法随测流量方法不同而异。超声波测流量有两种方法：一是 的方法随测流量方法不同而异。超声波测流量有两种方法：一是沿河岸边安设多对换能器，测得几个水层的平均流速 沿河岸边安设多对换能器，测得几个水层的平均流速；二是沿河；二是沿河岸边选择一个合适的固定位置安放一对 岸边选择一个合适的固定位置安放一对(y du)(y du)换能器。前者称 换能器。前者称为分层测流法，后者称为单层测流法。为分层测流法，后者称为单层测流法。第 12页/共 87页第十二页，共87页。2023/5/26 131 1分层测流法
10、 分层测流法第 13页/共 87页第十三页，共87页。2023/5/26 142 2、单层测流法、单层测流法第 14页/共 87页第十四页，共87页。2023/5/26 15第五章、泥沙 第五章、泥沙(n sh)(n sh)测验 测验n n 第一节、概述 第一节、概述n n 一、泥沙测验的意义 一、泥沙测验的意义n n 二、河流泥沙的分类 二、河流泥沙的分类n n 河流泥沙按其运动形式可分为悬移质、推移质、河床质。河流泥沙按其运动形式可分为悬移质、推移质、河床质。n n 悬移质是指悬浮于水中，随水流一起运动的泥沙；悬移质是指悬浮于水中，随水流一起运动的泥沙；n n 推移质是指在河底床表面，以滑
11、动、滚动或跳跃形式前进 推移质是指在河底床表面，以滑动、滚动或跳跃形式前进(qinjn)(qinjn)的泥沙；的泥沙；n n 河床质是组成河床活动层处于相对静止的泥沙。河床质是组成河床活动层处于相对静止的泥沙。第 15页/共 87页第十五页，共87页。2023/5/26 16n n 河流泥沙按在河床中的位置可分为冲泻质和床沙质。河流泥沙按在河床中的位置可分为冲泻质和床沙质。n n 冲泻质是悬移质泥沙的一部分，它由更小的泥沙颗粒组成，能长期的 冲泻质是悬移质泥沙的一部分，它由更小的泥沙颗粒组成，能长期的悬浮于水中而不沉淀，它在水中的数量多少，与水流的挟沙能力 悬浮于水中而不沉淀，它在水中的数量多
12、少，与水流的挟沙能力(在 在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙力。一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙力。)无关，只 无关，只与流域 与流域(liy)(liy)内的来沙条件有关；内的来沙条件有关；n n 床沙质是河床质的一部分，与水力条件有关；当流速大时，可以成为 床沙质是河床质的一部分，与水力条件有关；当流速大时，可以成为推移质和悬移质，当流速小时，沉积不动成为河床质。推移质和悬移质，当流速小时，沉积不动成为河床质。第 16页/共 87页第十六页，共87页。2023/5/26 17n n 因为泥沙运动受到本身特性和水力条件的影响，各种泥沙之间没有 因为泥沙运动受到本身特
13、性和水力条件的影响，各种泥沙之间没有(mi yu)(mi yu)严格的界限。当流速小时，悬移质中一部分粗颗粒可能沉积下来成为推移质 严格的界限。当流速小时，悬移质中一部分粗颗粒可能沉积下来成为推移质或河床质。反之，推移质或河床质中的一部分在水流的作用下悬浮起来起成 或河床质。反之，推移质或河床质中的一部分在水流的作用下悬浮起来起成为悬移质。随着水力条件的不同，它们之间可以相互转化，这也是泥沙治理 为悬移质。随着水力条件的不同，它们之间可以相互转化，这也是泥沙治理困难的关键所在。困难的关键所在。河流泥沙测验的内容包括悬移质、推移质的数量和颗粒级配，以及河床 河流泥沙测验的内容包括悬移质、推移质的
14、数量和颗粒级配，以及河床质的颗粒级配。质的颗粒级配。第 17页/共 87页第十七页，共87页。2023/5/26 18 三、河流泥沙的脉动 三、河流泥沙的脉动(midng)(midng)现象 现象n n 与流速脉动一样，泥沙也存在着脉动现象，而且脉动的强度更大。在水流稳定的情况下，断面内某一点的含沙量是随时在变化的，它不仅受流速脉动的影响，而且还与泥沙特性等因素有关。据研究，河流泥沙脉动强度与流速脉动强度及泥沙特性等因素有关，且大于流速脉动强度。泥沙脉动是影响泥沙测验资料精度的一个(y)重要因素，在进行泥沙测验及其仪器的设计和制造时，必须充分考虑。第 18页/共 87页第十八页，共87页。20
15、23/5/26 19四、悬移质泥沙 四、悬移质泥沙(n sh)(n sh)在断面内的分布 在断面内的分布 n n 纵向分布：纵向分布：n n 悬移质含沙量在垂线 悬移质含沙量在垂线(chu xin)(chu xin)上的分布，一般是从水面向河底呈递增趋势。上的分布，一般是从水面向河底呈递增趋势。含沙量的变化梯度还随泥沙颗粒粗细的不同而不同。颗粒越粗，变化越大。含沙量的变化梯度还随泥沙颗粒粗细的不同而不同。颗粒越粗，变化越大。颗粒越细其梯度变化越小，这是细颗泥沙属冲泻质，不受水力条件影响，能 颗粒越细其梯度变化越小，这是细颗泥沙属冲泻质，不受水力条件影响，能较长时间漂浮在水中不下沉所致。由于垂线
16、 较长时间漂浮在水中不下沉所致。由于垂线(chu xin)(chu xin)上的含沙量包含所有 上的含沙量包含所有粒径的泥沙，故含沙量在垂线 粒径的泥沙，故含沙量在垂线(chu xin)(chu xin)上的分布呈上小下大的曲线形态。上的分布呈上小下大的曲线形态。第 19页/共 87页第十九页，共87页。2023/5/26 20n n 横向分布：横向分布：n n 悬移质含沙量沿断面的横向分布，随河道情势、横断面形状和泥 悬移质含沙量沿断面的横向分布，随河道情势、横断面形状和泥沙特性而变。如河道顺直的单式断面，水深较大时，含沙量横向 沙特性而变。如河道顺直的单式断面，水深较大时，含沙量横向分布比
17、较 分布比较(bjio)(bjio)均匀。在复式断面上，或有分流漫滩、水深较 均匀。在复式断面上，或有分流漫滩、水深较浅、冲淤频繁的断面上，含沙量的横向分布将随流速及水深的横 浅、冲淤频繁的断面上，含沙量的横向分布将随流速及水深的横向变化而变。一般情况下，含沙量的横向变化较流速横向分布变 向变化而变。一般情况下，含沙量的横向变化较流速横向分布变化小，如岸边流速趋近于零，而含沙量却不趋近于零。河流的悬 化小，如岸边流速趋近于零，而含沙量却不趋近于零。河流的悬移质泥沙颗粒越细，含沙量的横向分布就越均匀，否则相反。移质泥沙颗粒越细，含沙量的横向分布就越均匀，否则相反。第 20页/共 87页第二十页，
18、共87页。2023/5/26 21第二节、悬移质泥沙 第二节、悬移质泥沙(n sh)(n sh)测验 测验n n 河流中悬移质的多少及其变化过程是通过测定水流中的含沙量和输沙率 河流中悬移质的多少及其变化过程是通过测定水流中的含沙量和输沙率来确定的。来确定的。n n 含沙量：是指单位体积水样中所含干沙的重量。含沙量：是指单位体积水样中所含干沙的重量。n n 含沙量是一个泛指 含沙量是一个泛指(fn zh)(fn zh)名词，它可以是瞬时、日、月、年平均，也 名词，它可以是瞬时、日、月、年平均，也可以是单沙、相应单沙、测点、垂线平均、部分及断面平均含沙量，视 可以是单沙、相应单沙、测点、垂线平均
19、、部分及断面平均含沙量，视所处的条件而定 所处的条件而定,单位都是一样的。单位都是一样的。输沙率：是指单位时间内通过某一过水断面的干沙重量。是断面流量与 输沙率：是指单位时间内通过某一过水断面的干沙重量。是断面流量与断面平均含沙量的乘积 断面平均含沙量的乘积。第 21页/共 87页第二十一页，共87页。2023/5/26 22n n 悬移质泥沙测验的目的在于测得通过河流测验断面悬移质 悬移质泥沙测验的目的在于测得通过河流测验断面悬移质输沙率及变化过程。输沙率及变化过程。n n 由于输沙率随时间 由于输沙率随时间(shjin)(shjin)变化，要直接测获连续变化 变化，要直接测获连续变化过程无
20、疑是困难的。通常是利用输沙率（或断面平均含沙 过程无疑是困难的。通常是利用输沙率（或断面平均含沙量）和其它水文要素建立相关关系，用其它水文要素变化 量）和其它水文要素建立相关关系，用其它水文要素变化过程的资料通过相关关系求得输沙率变化过程。过程的资料通过相关关系求得输沙率变化过程。第 22页/共 87页第二十二页，共87页。2023/5/26 23n n 我国绝大部分测站的实测资料分析表明，一般断面(dun min)平均含沙量与断面(dun min)上有代表性的某垂线或测点含沙量（即单位含沙量，简称单沙）存在着较好的相关关系。测断面(dun min)输沙率的工作量大，测单沙简单。可用施测单沙以
21、控制河流的含沙量随时间的变化过程。以较精确的方法，在全年施测一定数量的断面(dun min)输沙率，建立相应的单沙断沙关系，然后通过相关关系由单沙过程资料推求断沙过程资料，进而计算悬移质的各种统计特征值。因此，悬移质测验的主要内容除了测定流量外，还必须测定水流含沙量。悬移质泥沙测验包括断面(dun min)输沙率测验和单沙测验。第 23页/共 87页第二十三页，共87页。2023/5/26 24一、一、悬移质泥沙测验 悬移质泥沙测验(cyn)(cyn)仪器及使用 仪器及使用n n 目前悬移质泥沙测验仪器分瞬时式、积时式和自记式三种。为了正确的测取 目前悬移质泥沙测验仪器分瞬时式、积时式和自记式
22、三种。为了正确的测取河流中的天然含沙水样，必须对各种采样器性能有所了解，通过合理使用，河流中的天然含沙水样，必须对各种采样器性能有所了解，通过合理使用，以取得正确的水样。以取得正确的水样。n n(一 一)悬移质泥沙采样器的技术要求 悬移质泥沙采样器的技术要求1 1仪器对水流干扰要小：仪器外形应为流线型，器嘴进水口设置在扰动较小 仪器对水流干扰要小：仪器外形应为流线型，器嘴进水口设置在扰动较小处。处。2 2尽可能使采样器进口流速与天然流速一致 尽可能使采样器进口流速与天然流速一致(yzh)(yzh)。当河流流速小于。当河流流速小于5m/s 5m/s和含沙量小于 和含沙量小于30Kg/m3 30K
23、g/m3时，管嘴进口流速系数在 时，管嘴进口流速系数在0.9 0.9 1.1 1.1之间的保证率应大于 之间的保证率应大于75%75%，含沙量为，含沙量为30 30 100Kg/m3 100Kg/m3时，管嘴进口流速系数在 时，管嘴进口流速系数在0.7 0.7 1.3 1.3之间的保证率 之间的保证率应大于 应大于75%75%。第 24页/共 87页第二十四页，共87页。2023/5/26 25n n 3.采取的水样应尽量减少脉动影响。采取的水样必须是含沙量的时均值，同时取得水样的容积还要满足室内分析的要求，否则就会产生较大的误差(wch)。n n 4仪器能取得接近河床床面的水样，用于宽浅河道
24、的仪器，其进水管嘴至河床床面距离宜小于0.15m.5.仪器应减少管嘴积沙、器壁粘沙。6仪器取样时，应无突然灌注现象。7仪器应具备结构简单、部件牢固、安装容易、操作方便，对水深、流速的适应范围广等特点。第 25页/共 87页第二十五页，共87页。2023/5/26 26（二）常用(chn yn)采样器结构形式、性能特点及采样方法 n n 1 1横式采样器 横式采样器n n 横式采样器属于瞬时采样器，器身为一园管制成，容积为 横式采样器属于瞬时采样器，器身为一园管制成，容积为5003000ml 5003000ml，两端，两端有筒盖，筒盖关闭后，仪器密封。取样时张天两盖，将采样器下放至测点位 有筒盖
25、，筒盖关闭后，仪器密封。取样时张天两盖，将采样器下放至测点位置，水样自然的从筒内流过，操纵 置，水样自然的从筒内流过，操纵(cozng)(cozng)开关，开关形式有拉索、锤击和 开关，开关形式有拉索、锤击和电磁吸闭三种。电磁吸闭三种。第 26页/共 87页第二十六页，共87页。2023/5/26 27n n 横式采样器的优点是仪器的进口流速等于天然流速，结构简单，操作方便，横式采样器的优点是仪器的进口流速等于天然流速，结构简单，操作方便，适用于各种情况下的逐点法或混合法取样。其缺点是不能克服泥沙的脉动影 适用于各种情况下的逐点法或混合法取样。其缺点是不能克服泥沙的脉动影响，且在取样时，严重干
26、扰天然水流，采样器关闭时口门击闭影响水流，加 响，且在取样时，严重干扰天然水流，采样器关闭时口门击闭影响水流，加之器壁粘沙，使测取的含沙量系统偏小，据有关单位试验 之器壁粘沙，使测取的含沙量系统偏小，据有关单位试验(shyn)(shyn)，其偏小，其偏小程度为 程度为0.41 0.41 11.0%11.0%。第 27页/共 87页第二十七页，共87页。2023/5/26 28n n 取样方法：横式采样器主要应考虑脉动影响和器壁粘沙。在输沙率测验时，因断面内测沙点较多，脉动影响相互可以抵消，故每个测沙点只须取一个水样 取样方法：横式采样器主要应考虑脉动影响和器壁粘沙。在输沙率测验时，因断面内测沙
27、点较多，脉动影响相互可以抵消，故每个测沙点只须取一个水样即可。在取单位水样含沙量时，采用多点一次或一点多次的方法，总取样次数应不少于 即可。在取单位水样含沙量时，采用多点一次或一点多次的方法，总取样次数应不少于2 2 4 4次。所谓多点一次是指在一条或数条垂线的多个 次。所谓多点一次是指在一条或数条垂线的多个(du(du)测点上，测点上，每点取一个水样，然后混合在一起，作为单位水样含沙量。一点多次是指在某一固定垂线的某一测点上，连续测取多次混合成一个水样，以克服脉动影响。每点取一个水样，然后混合在一起，作为单位水样含沙量。一点多次是指在某一固定垂线的某一测点上，连续测取多次混合成一个水样，以克
28、服脉动影响。为了克服器壁粘沙，在现场倒过水样并量过容积后，应用清水冲洗器壁，一并注入盛样筒内。采样器采取的水样应与采样器本身容积一致，其差值一般不 为了克服器壁粘沙，在现场倒过水样并量过容积后，应用清水冲洗器壁，一并注入盛样筒内。采样器采取的水样应与采样器本身容积一致，其差值一般不得超过 得超过10%10%，否则应废弃重取。，否则应废弃重取。第 28页/共 87页第二十八页，共87页。2023/5/26 29 2普通(p tng)瓶式采样器 n n 用容积为 用容积为500 500 2000 2000毫升的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上装有进水 毫升的玻璃瓶制成，瓶口加有橡皮塞，塞上装有进水
29、管和出水管，调整进水管和出水管出口的高差 管和出水管，调整进水管和出水管出口的高差H H，和选用粗细不同进水，和选用粗细不同进水管和出水管，可以调整进口 管和出水管，可以调整进口(jn ku)(jn ku)流速。流速。第 29页/共 87页第二十九页，共87页。2023/5/26 30n n 采样器最好设置有开关装置，否则(fuz)不适于逐点法取样。瓶式采样器结构简单，操作方便，属于积时式的范畴，可以减少含沙量的脉动影响。但也存在一些问题：当采样器下放到取样位置时，瓶内的空气压力是一个大气压P0，内外压力不等。第 30页/共 87页第三十页，共87页。2023/5/26 31n n 由于(yu
30、y)取样器内部压力小于外部压力，在打开进水口和排气口的瞬间，进水口和排气口都迅速进水，出现突然灌注现象。在这一极短的时段内，进口流速比天然流速大的多。进入取样器的水样含沙量，与天然情况差别很大，这种误差水深越大，误差越大。所以该仪器不宜在大水深中使用。该仪器仅使用于水深为1.05.0m双程积深和手工操作取样。第 31页/共 87页第三十一页，共87页。2023/5/26 323 3调压积时式采样器 调压积时式采样器 n n 该仪器适用于缆道上同时进行测流、取沙。在一次行车(hngch)过程中，测量断面内每个预定测点的流速，同时用全断面混合法一次完成悬移质泥沙的断面平均含沙量测验。第 32页/共
31、 87页第三十二页，共87页。2023/5/26 33n n 仪器设置调压系统，有开关控制，主要有头仓、铅鱼体、调压舱、取 仪器设置调压系统，有开关控制，主要有头仓、铅鱼体、调压舱、取样舱、排气管、控制舱和尾翼等部分组成。调压系统包括调压孔、调 样舱、排气管、控制舱和尾翼等部分组成。调压系统包括调压孔、调压仓、水样仓和排气管等。压仓、水样仓和排气管等。n n 在取样前，调压孔进水，压缩调压仓内空气经连通管至水样仓，使水 在取样前，调压孔进水，压缩调压仓内空气经连通管至水样仓，使水样仓内的空气压力 样仓内的空气压力(yl)(yl)与器外静水压力 与器外静水压力(yl)(yl)平衡。当用控制系统
32、平衡。当用控制系统打开进水管开关取样时，排气管开始排气，使水样仓内气压接近于排 打开进水管开关取样时，排气管开始排气，使水样仓内气压接近于排气管口的压力 气管口的压力(yl)(yl)（静水压力（静水压力(yl)(yl)和动水压力 和动水压力(yl)(yl)之和），是 之和），是进口流速与天然流速一致。调压历时于调压孔的大小有关，一般为 进口流速与天然流速一致。调压历时于调压孔的大小有关，一般为5 5秒。秒。该仪器适用于积点法、垂线混合法和积深法取样，也适用于缆 该仪器适用于积点法、垂线混合法和积深法取样，也适用于缆道测流取沙。存在问题，管嘴容易积沙。道测流取沙。存在问题，管嘴容易积沙。第 33
33、页/共 87页第三十三页，共87页。2023/5/26 344 4皮囊 皮囊(pnng)(pnng)积时式采样器 积时式采样器 n n 皮囊积时式采样器，借助皮囊容器的柔性以传导和调整仪器内压力与仪 皮囊积时式采样器，借助皮囊容器的柔性以传导和调整仪器内压力与仪器外静水压力使其平衡，不另设调压系统。主要由取水系统和铅鱼体壳 器外静水压力使其平衡，不另设调压系统。主要由取水系统和铅鱼体壳两大部分组成。取水系统包括 两大部分组成。取水系统包括(boku)(boku)管嘴、进水管、电磁开关和皮囊。管嘴、进水管、电磁开关和皮囊。铅鱼体壳侧面设有弧形活门和若干进水小孔。取样前，将皮囊内空气排 铅鱼体壳侧
34、面设有弧形活门和若干进水小孔。取样前，将皮囊内空气排出，并由电磁铁将管道封闭。取样时，电磁铁通一电流，开启管道，水 出，并由电磁铁将管道封闭。取样时，电磁铁通一电流，开启管道，水样在动水作用下即可通过管道注入可以张开的皮囊容器内，皮囊内外始 样在动水作用下即可通过管道注入可以张开的皮囊容器内，皮囊内外始终保持压力平衡。终保持压力平衡。第 34页/共 87页第三十四页，共87页。2023/5/26 35皮囊皮囊(pnng)(pnng)积时式采样器积时式采样器n n 是利用柔性极强的乳胶皮囊(pnng)作盛水容器，仪器本身可保证内外静水压强相等，没有排气孔，也不需要设置调压舱，就可达到瞬时调压的目
35、的。n n 该仪器结构简单，操作方便，同调压积时式一样能克服脉动影响，不干扰天然水流，进口流速接近天然流速等优点。适用于高流速，大含沙量和不同水深条件下的积点法，垂线混合法和积深法取样等。第 35页/共 87页第三十五页，共87页。2023/5/26 365 5同位素测沙仪 同位素测沙仪 n n 同位素测沙仪是利用 同位素测沙仪是利用r r射线穿过水样时，强度将发生衰减的原理而制成的，其衰减程度 射线穿过水样时，强度将发生衰减的原理而制成的，其衰减程度(chngd)(chngd)与水样中含沙量的大小有关，从而可利用 与水样中含沙量的大小有关，从而可利用r r射线衰减的强度反求含沙量。射线衰减的
36、强度反求含沙量。n n 测沙前应进行比测试验 测沙前应进行比测试验:即同时测出某一含沙量及其相应的脉冲计数率，建立脉冲计数率与含 即同时测出某一含沙量及其相应的脉冲计数率，建立脉冲计数率与含沙量的相关曲线。沙量的相关曲线。测沙时，将仪器下放至测点位置，打开仪器，测出脉冲计数率（一般取数次计数率的平 测沙时，将仪器下放至测点位置，打开仪器，测出脉冲计数率（一般取数次计数率的平均值），在率定曲线上读含沙量即得。均值），在率定曲线上读含沙量即得。同位测沙仪可以在现场测得瞬时含沙量可省去水样的采取及外理工作，操作简单，测量 同位测沙仪可以在现场测得瞬时含沙量可省去水样的采取及外理工作，操作简单，测量迅
37、速。其缺点是放射性同位素衰变的随机性对仪器的稳定性有一定影响；探头的效应，水质 迅速。其缺点是放射性同位素衰变的随机性对仪器的稳定性有一定影响；探头的效应，水质及泥沙矿物质对施测含沙量会产生一定误差，另外，要求的技术水平和设备条件较高。及泥沙矿物质对施测含沙量会产生一定误差，另外，要求的技术水平和设备条件较高。第 36页/共 87页第三十六页，共87页。2023/5/26 376 6光电测沙仪 光电测沙仪 n n 光电测沙仪就是利用光电原理测量水体中含沙量的仪器。当光源(gungyun)透过含有悬移质泥沙的水体后，一部分光能被悬沙吸收，一部分光能被悬沙散射，因此透过浑水的光能只是入射光能的一部
38、分。利用悬移质沙的这种消光作用，使光能透过悬移质沙的衰减转换成电流值，从而测定含沙量。第 37页/共 87页第三十七页，共87页。2023/5/26 387 7振动 振动(zhndng)(zhndng)管测沙仪 管测沙仪 n n 由物理学知道物体（或单位体积的物质）的固有频率与其质量（或密度）有确定的关系。振动测沙仪的就是(jish)测定金属传感器的振动频率，从而确定流经金属棒体内水体的悬移质泥沙含沙量。第 38页/共 87页第三十八页，共87页。2023/5/26 398 8超声波测沙仪 超声波测沙仪 n n 根据超声波在含沙水流中传播时，其衰减规律与浑水中悬浮颗粒(kl)浓度有关，可根据这
39、一原理实现对水体含沙量的测量。第 39页/共 87页第三十九页，共87页。2023/5/26 40二、悬移质输沙率测验 二、悬移质输沙率测验(cyn)(cyn)n n 悬移质输沙率测验的目的，是用比较精确的方法，测定单位时间内通过悬移质干沙重量，结合同时的流量资料确定断面平均含沙量，利用单断沙关系或断沙过程线以推求不同时期(shq)的断沙数值。n n（一）输沙率测验的工作内容理论上的悬移质输沙率用下式表示：n n 第 40页/共 87页第四十页，共87页。2023/5/26 411 1、直接、直接(zhji)(zhji)测量法 测量法 n n 在一个测点上，用一个仪器直接测得时段平均(pngj
40、n)悬移质输沙率。要求水流不受扰动，仪器进口流速等于或接近天然流速。n n 2、间接测量法：在一个测点上，分别用两个仪器几乎同时进行时段平均(pngjn)含沙量和时段平均(pngjn)流速的测量，两者乘积得测点输沙率。第 41页/共 87页第四十一页，共87页。2023/5/26 42n n 测沙的同时，要求测流，其工作内容为：n n 1包含流量测验的全部项目：观测水位、比降、各垂线的水深、起点距离及流速(li s)等；n n 2在选定的测沙垂线上测取水样（测沙垂线应在测速垂线中选取），若作颗粒分析时，须同时加测水温。n n 3采用单断沙关系进行资料整编的测站，在测输沙率的同时，测取相应单位水
41、样。第 42页/共 87页第四十二页，共87页。2023/5/26 43（二）悬移质输沙率测次要求（二）悬移质输沙率测次要求(yoqi)(yoqi)n n 一年内悬移质输沙率的测次，应主要分布在洪水期，要求控制河水含沙量的 一年内悬移质输沙率的测次，应主要分布在洪水期，要求控制河水含沙量的变化过程。变化过程。n n（三）测沙垂线的布置（三）测沙垂线的布置n n 断面内测沙垂线的布置，应根据含沙量横向分布的规律布设，一般情况下，断面内测沙垂线的布置，应根据含沙量横向分布的规律布设，一般情况下，其分布应为大致均匀，中泓密，两边疏，以能控制含沙量横向变化转折，正 其分布应为大致均匀，中泓密，两边疏，
42、以能控制含沙量横向变化转折，正确测定断面输沙率为原则。测沙垂线数目，一般应根据试验资料分析确定：。确测定断面输沙率为原则。测沙垂线数目，一般应根据试验资料分析确定：。n n 断面与水流 断面与水流(shu(shu li)li)稳定的测站，测沙垂线应该随测速垂线一起固定下来。稳定的测站，测沙垂线应该随测速垂线一起固定下来。用全断面混合法测输沙率时，测沙垂线的数目和位置应按全断面混合法的要 用全断面混合法测输沙率时，测沙垂线的数目和位置应按全断面混合法的要求布置。求布置。第 43页/共 87页第四十三页，共87页。2023/5/26 44（四）垂线（四）垂线(chu xin)(chu xin)上取
43、样方法 上取样方法n n 垂线上取样的目的，在于推求垂线平均含沙量和分析研究含沙量沿垂线的分布规律，其取样方法(fngf)有选点法、积深法和垂线混合法三种。n n 1选点法n n 在测沙垂线有代表性的相对位置上，逐点测取水样，同时测流速，按流量加权的原理计算垂线平均含沙量。第 44页/共 87页第四十四页，共87页。2023/5/26 452.2.垂线 垂线(chu xin)(chu xin)混合法 混合法n n 在测沙垂线的有关测点上，按规定的要求分别取样，混合成一个水样，处理(chl)后的含沙量即为垂线平均含沙量。根据仪器的不同，有以下两种取样方法。n n(1)积时式采样器取样：使用此种仪
44、器，可根据不同的测点，列出的取样历时比例取样，然后进行混合。n n（2）横式采样器取样:可按一定容积比例取样，进行垂线混合。第 45页/共 87页第四十五页，共87页。2023/5/26 463 3积深法 积深法n n 用积时式(sh sh)采样器在垂线上匀速提放，采取整个垂线上的水样，经处理求得的含沙量即为垂线平均含沙量。当不宜用选点法，且有一米以上水深时，可用此法。为避免采样器进口流向偏斜过大，提放速度应不超过垂线平均流速的1/3，取样时，可单程取样，也可以双程取样，在双程取样时，下放和上提的速度可以不同，但无论用何种方法取样，采样器均不得装满。第 46页/共 87页第四十六页，共87页。
45、2023/5/26 47（四）相应（四）相应(xingyng)(xingyng)单位含沙量的取样 单位含沙量的取样n n 输沙率测验期间，在单沙取样位置上取得的水样，称为相应单位(dnwi)含沙量（简称相应单沙）。由于输沙率测验不能在一瞬间完成，因此，相应单沙也不能用一次单沙与之适应，应视沙情变化，通过采用取多次单沙，以推求相应单沙。相应单沙质量的高低，直接影响单断沙关系。测取相应单沙时，应注意以下几点：第 47页/共 87页第四十七页，共87页。2023/5/26 48n n 1 1取样次数：在水情平稳时取一次；有缓慢变化时，应在输沙率 取样次数：在水情平稳时取一次；有缓慢变化时，应在输沙率
46、测验开始、终了各取一次；水沙变化剧烈时，应增加取样次数，测验开始、终了各取一次；水沙变化剧烈时，应增加取样次数，并控制转折变化。并控制转折变化。n n 2 2取样要求：在取样位置，方法、使用仪器 取样要求：在取样位置，方法、使用仪器(yq)(yq)类型应与经常 类型应与经常性的单沙取样相同，以不失去相应单沙的代表性。兼作颗粒分析 性的单沙取样相同，以不失去相应单沙的代表性。兼作颗粒分析的输沙率测次，应同时观测水温。当单样与单粒取样方法相同时，的输沙率测次，应同时观测水温。当单样与单粒取样方法相同时，可用相应单样作颗粒分析，不同时应另取水样作颗粒分析。可用相应单样作颗粒分析，不同时应另取水样作颗
47、粒分析。第 48页/共 87页第四十八页，共87页。2023/5/26 49二、二、全断面 全断面(dun min)(dun min)混合法 混合法n n（一）等部分流量等容积全断面混合法n n 该法简称等部分流量法，取样垂线可按“等部分流量中线法”布设。该法适用于稳定河床和使用横式采样器的测站。n n（二）等水面宽等速积深全断面混合法n n 此法简称等水面宽法，主要(zh yo)使用于稳定的单式河槽和使用积深采样器的测站。其取样垂线位置按“等水面宽中心线法”确定，这是一种直接测取悬移质输沙率的方法。第 49页/共 87页第四十九页，共87页。2023/5/26 50（三）面积（三）面积(mi
48、n j)(min j)加权全断面混合法 加权全断面混合法n n 1 1等部分面积全断面混合法 等部分面积全断面混合法n n 该方法是指，按等部分面积中心线，在每条垂线上用同一选点法 该方法是指，按等部分面积中心线，在每条垂线上用同一选点法取样，每条垂线取样历时相等，仪器进水管嘴不变，水样混合处 取样，每条垂线取样历时相等，仪器进水管嘴不变，水样混合处理，即得断面平均含沙量。理，即得断面平均含沙量。n n 2 2部分面积不等的全断面混合法 部分面积不等的全断面混合法n n 该方法是指，按部分面积的权重 该方法是指，按部分面积的权重(qun zhn)(qun zhn)系数（即部分面积 系数（即部分
49、面积与总面积的比值）来分配各垂线的取样历时。各垂线按分配的取 与总面积的比值）来分配各垂线的取样历时。各垂线按分配的取样历时，再由采用的某垂线混合法，确定各测点的取样历时，全 样历时，再由采用的某垂线混合法，确定各测点的取样历时，全断面取得的水样混合处理，即得断面平均含沙量。断面取得的水样混合处理，即得断面平均含沙量。第 50页/共 87页第五十页，共87页。2023/5/26 51三、三、单样含沙量测验 单样含沙量测验(cyn)(cyn)n n 当用单断沙关系推算断沙的测站，应作单样含沙量测验。单样含沙量测验的目的是控制含沙量随时间的变化过程，结合流量资料推算不同时期(shq)的输沙量及特征
50、值。n n 采取单样时，应同时观测水位、测沙垂线起点及垂线水深。所取水样需作颗分时，应加测水温。n n 单样含沙量测验，应考虑以下问题第 51页/共 87页第五十一页，共87页。2023/5/26 521 1单样含沙量取样位置 单样含沙量取样位置(wi zhi)(wi zhi)的确定 的确定n n 单样含沙量测验方法应能使一类站单断沙关系线的比例系数在0.951.05之间,二、三类站在0.931.07之间。单样测沙垂线位置在断面内的选择，应使单沙与断沙有着(yu zhe)稳定的关系，具体选择应根据情况不同而定。第 52页/共 87页第五十二页，共87页。2023/5/26 532 2单样在垂线