3 悬移质输沙率及颗粒级配测验

3.4 断面平均含沙量测验

3.4.1 断面平均含沙量测验方法可采用部分输沙率法求得全断面输沙率,计算断面平均含沙量,也可采用全断面混合法。部分输沙率法断面平均含沙量测验的垂线布设应符合第3.3.2条的规定。

断面平均含沙量与断面输沙率根据不同的测验方法获得的先后不同,可采用部分输沙率法求得全断面输沙率计算断面平均含沙量,也可采用全断面混合法直接获得断面平均含沙量。但后者测验时必须严格执行相关的方法要求。

3.4.2 测验河段为单式河槽且水深较大的站,可采用等部分水面宽全断面混合法进行断面平均含沙量测验。各垂线采用积深法采样的仪器提放速度和仪器进水管管径均应相同,并应按部分水面宽中心布线。

等部分水面宽全断面混合法符合部分流量加权原理。该法系按等部分水面宽中心布线,每条垂线用同一提放速度积深采样,进水管嘴不变(当断面流速变化较大时,不宜用瓶式采样器)。将水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:

式中:b——等部分水面宽;

qs1——第一条采样垂线的单宽输沙率;

qs2——第二条采样垂线的单宽输沙率;

qsn——第n条采样垂线的单宽输沙率;

q1——第一条采样垂线的单宽流量;

q2——第二条采样垂线的单宽流量;

qn——第n条采样垂线的单宽流量;

u——积深采样器的提放速度,各垂线不变;

a——进水管嘴截面积,全断面不变;

Kv——采样器的进口流速系数;

Cs——垂线上测点含沙量;

V——垂线上测点流速;

———总泥沙质量;

V———总水样容积。

如果输沙率单位用t/s,流量单位用m3/s,公式(8)右边应乘以1000。总泥沙质量单位用g,总水样容积用mL,公式(8)右边应乘以1000。

3.4.3 矩形断面用固定垂线采样的站,可采用等部分面积全断面混合法进行断面平均含沙量测验。每条垂线应采用相同的进水管管径、采样方法和采样历时,每条垂线所代表的部分面积应相等。当部分面积不相等时,应按部分面积的权重系数分配各垂线的采样历时。

等部分面积全断面混合法系按等部分面积中心布线,在每条垂线上用同一选点法采样,每条垂线采样历时相等,进水管嘴不变,水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:

式中:Q——断面流量;

F——等部分面积;

V1——第一条相应垂线的流速;

V2——第二条相应垂线的流速;

Vn——第n条相应垂线的流速;

Ws1——第一条相应垂线的沙量;

Ws2——第二条相应垂线的沙量;

Wsn——第n条相应垂线的沙量。

其他符号意义同前。

当部分面积不相等时,应按部分面积的权重系数(即部分面积与总面积的比值)来分配各垂线的采样历时,各垂线按分配给的采样历时,再由采用的某种垂线混合法,确定各测点的采样历时,全断面取得水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:

已知,代入式(10)并整理得:

式中:q1——第一部分流量;

q2——第二部分流量;

qn——第n部分流量;

a1——第一部分的面积;

a2——第二部分的面积;

an——第n部分的面积;

V1——第一条相应垂线的容积;

V2——第二条相应垂线的容积;

Vn——第n条相应垂线的容积;

t1——第一条垂线的采样历时;

t2——第二条垂线的采样历时;

tn——第n条垂线的采样历时;

A——断面面积;

T——总采样历时。

其他符号意义同前。

3.4.4 断面比较稳定的站,可采用等部分流量全断面混合法进行断面平均含沙量测验,各垂线水样容积及所代表的部分流量均应相等。

等部分流量全断面混合法系按等部分流量中心布线,每条垂线采样容积相等,然后将水样混合处理,其含沙量即为断面平均含沙量。因为:

式中:q——等部分流量;

Csm1——第1部分流量中心的垂线平均含沙量;

Csm2——第2部分流量中心的垂线平均含沙量;

Csmn——第n部分流量中心的垂线平均含沙量;

Ws1——第1条相应垂线的沙量;

Ws2——第2条相应垂线的沙量;

Wsn——第n条相应垂线的沙量;

V——各垂线采样容积。

3.4.5 断面平均含沙量测次分布要求应与悬移质输沙率测次分布相同。

多数情况下断面平均含沙量测验与断面输沙率测验是合二为一的。