雅砻江共科水文站泥沙颗粒级配分析

彭 剑

(四川省雅安水文水资源勘测局，四川 雅安，625000)



雅砻江共科水文站泥沙颗粒级配分析

彭 剑

(四川省雅安水文水资源勘测局，四川 雅安，625000)

本文对雅砻江共科水文站泥沙颗粒资料做了详细分析，并收集分析2011年～2016年的泥沙颗粒资料，为雅砻江水利工程的设计管理，水库淤积部位的预测，河道排沙整治提供参考。

共科水文站 颗粒级配

1 概况

雅砻江是中国四川省西部河流，为长江上游金沙江的支流。发源于青海省巴颜喀拉山南麓，东南流入四川省西北部，在石渠县附近进入四川时，正式被称为雅砻江，沿大雪山西侧经新龙、雅江等县至云南边界渡口市注入金沙江，全长1187km，流域面积14.4万km2。

共科水文站设立于2010年8月，位于新龙县博美乡共科村雅砻江左岸，东经101°11′，北纬30°44′，集水面积38619km2，采用黄海基面，海拔2900多m。站上基本断面河段顺直长度约600m，下游约400m处有一弯道，为本站中高水位控制。基本断面为卵石组成，冲淤变化小，河床稳定，历年断面面积比较均未超3%，水位流量关系单一稳定。站上全年全水位采用缆道流速仪法施测流量，颗分取样采用空心铅鱼皮囊式相对0.6水深等面积等历时全断面混合法取样。

泥沙颗粒分析是确定泥沙样品中各粒径组泥沙质量占样品总质量的百分数，并以此绘制级配曲线的全部计数操作过程。泥沙颗粒分析的目的是取得泥沙颗粒级配的断面分布和变化过程的资料，为水资源开发利用提供资料。

2 泥沙颗粒级配取样

2.1 取样对象

河流中的泥沙，按其运动形式可分三类：①悬移质，悬移质泥沙浮于水中并随之运动；②推移质，推移质泥沙受水流冲击沿河底移动或滚动；③河床质，河床质泥沙则相对静止而停留在河床上。三者没有严格的界线，随水流条件的变化而相互转化。一般情况，河流中泥沙以悬移质为主。共科水文站所取的泥沙为悬移质泥沙。

2.2 取样仪器

共科站处于雅砻江中游，属于峡谷地带，缆道跨度110m，高洪期间水流速度接近5m/s，用的是450kg空心铅鱼，颗分采用空心铅鱼内置皮囊式取样，相对0.6水深等面积等历时全断面混合法取样。

2.3 取样时间

雅砻江属于高原河流，所在区域雨强小，洪水涨落速度慢，因此含沙量较小，尤其是枯季，有流冰期含沙量更小，几乎为零，枯季含沙量作为零处理。颗分取样主要以汛期为主，每年汛期取不小于10份断面颗粒水样，测次分布在含沙量较大的洪水期。取不小于10份单样颗粒水样，取样间隔时间不小于5d。

2.4 取样方法

单样颗粒取样在起点距40.0m处采取相对0.6水深一点取样，取样间隔时间不小于5d。断面颗粒取样采用10线10点相对0.6水深等面积等历时全断面混合法取样。单颗断颗取水样体积均以干沙重量不小于2g为准。

3 泥沙颗料级配分析

泥沙颗粒分析是确定泥沙样品中各粒径组泥沙质量占样品总质量的百分数，并以此绘制级配曲线的全部计数操作过程。泥沙颗粒分析的目的，是取得泥沙颗粒级配的断面分布和变化过程的资料。

选用颗粒分析方法，应根据泥沙样品的种类、粒径范围、沙重和设备条件等情况按规范要求确定，不同分析方法的适用粒径范围及沙重要求见下表1。共科水文站悬移质颗分粒径不超过32.0mm，所以共科水文站水样分析采用吸管法(分析粒径范围0.002mm～0.062mm)与筛分法(分析粒径范围0.062mm～32.0mm)相结合，分析方法满足粒径要求。

表1 不同颗粒分析方法适用范围

4 泥沙颗料级配整编及成果

泥沙颗料分析出粒径大小后还需要进行整编才能得出完整的泥沙颗粒级配成果。整编主要步骤如下：

(1)点绘单断颗曲线并检验(如图1)，计算出单断颗系数。

图1 单颗断颗小于某粒径沙重百分数相关

(2)绘制日月年平均悬移质颗粒级配曲线(如图2)，查出平均粒径。

图2 平均悬移质颗粒级配曲线

(3)计算日月年平均粒径(如表2)。

表2 共科站悬移质断面与相应单样平均粒径、平均沉速计算表

注：①施测号数：12；②断面位置：基；③施测日期：2016年10月14日；④施测水温：9.0℃。

(4)编制实测悬移质颗粒级配成果表及实测悬移质单样颗粒成果表(如表3)。

表3 共科水文站2016年月年平均悬移质颗粒级配

月份平均小于某粒径的沙重百分数粒径级(mm)000400080016003100620125025050100中数粒径(mm)平均粒径(mm)最大粒径(mm)123452093675246978399049279621000015006310062213514936697969029469851000016005410072263775186388169209669931000015004610082694446187458479309639921000010004010091963785416998889599839951000013003410010105259383533805905957993100002800541001112统计21136551164782692296499110000150046200

5 多年泥沙颗粒级配成果分析

统计2011年-2016年各年单断颗系数如表4，由表4可见，2012年、2015年、2016年单断颗系数都为1.000，即单断颗线为直线，2011年、2013年、2014年为折线，但折线幅度不大，可认为单断颗关系较稳定。

表4 共科水文站2011-2016年各年单断颗系数

年份单断颗系数2011当单断颗沙重百分数〈=60时，单断颗系数K=0945；反之则ρ断=1060ρ单-652012单断颗系数K=1000，即P断=1000ρ单2013当单断颗沙重百分数〈=60时，单断颗系数K=0960；反之则ρ断=1060ρ单-592014当单断颗沙重百分数〈=60时，单断颗系数K=0960；反之则ρ断=1060ρ单-592015单断颗系数K=1000，即P断=1000ρ单2016单断颗系数K=1000，即P断=1000ρ单

综合共科水文站2011年～2016年6年的颗粒级配成果如表5。

表5 共科水文站2011-2016年平均悬移质颗粒级配

年平均小于某粒径的沙重百分数粒径级(mm)000400080016003100620125025050100200中数粒径(mm)平均粒径(mm)最大粒径(mm)201121834345358874585290597599610000210075200201220931845462278589095698810000200054100201320334447057879089194698810000200055100201418230843457178087193198699910000230063200201523539653169185693897099510010000140040200201621136551164782692296499110000150046100统计21034647561679789494598710010000190056200区间统计21013014118197514212

6 结语

通过对雅砻江共科水文站2011年-2016年共6年的泥沙颗粒资料分析得出：单断颗系数较稳定，粒径沙重百分数小于0.002mm所占比例最大为21.0%，1.0mm～2.0mm所占比例最小仅为0.1%，从0.004mm～1.0mm区间所占比例分别为13.0%、14.1%、18.1%、9.7%、5.1%、4.2%、1.2%。中数粒径为0.019mm，平均粒径为0.056mm，6年来最大粒径为2.0mm。该颗分成果可为雅砻江水利工程的设计管理、水库淤积部位的预测、河道排沙整治提供参考。

〔1〕SL 247-2012，水文资料整编规范[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

〔2〕GB 50179-2015，河流流量测验规范[S].北京：中国计划出版社，2016.

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2095-1809(2017)04-0097-03