从流域地表侵蚀下来的泥沙,经过河流的搬运作用,大部分汇流入海,但也有不少沉积 在低洼湖泊地带,我国几条大河的河口地区和洞斑湖、那阳湖等大湖泊,都属于这样的堆积 区。 从流域地表冲蚀下来的泥沙数量,通常是用每平方公里地面每年冲蚀若干吨泥沙来衡 量,称为侵蚀模数。图1-8为我国输沙量模数分布情况山。 从宏观分布看,我国北方土壤侵蚀的严重程度甚于南方,其中最严重的地区是黄河中游 的黄土高原,永定河和西辽河流域,其输沙量模数M>1000U(km2,a),而陕北的皇甫川、 窟野河、无定河、延河流域,输沙量模数达10000一20000t/(km2·a),相当于地面每年普遍 神刷6一12mm的厚度。 泥沙随水流汇集到河流之中,加上河床上泥沙被水流冲剧起来,使得河道水流中含有 定数量的泥沙,常以每单位体积河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。一般来说,我国北方。 特别是黄河中游的一些干支流,年平均含沙量有些高达300kgm以上:而在南方一些省份, 年平均含沙量不足1kgm。这样的分布状况,是与我国各地区的水土流失程度紧密相关的。 表12及表1-3是我国及国外一些主要河流水沙特征值的统计资料
d 图1一8输沙模数分布图 11
表1-2全国主要河流多年平均水沙特征值统计表 集水面积 水量 沙量 河流 测站 流量径流量 含沙量 衔沙量输沙量模致 (km) (m/s) (10m (kg/m) (10ib(tkm2·a) 松花江 哈尔滨390526 1190 376 0.161 680 17.4 辽河 铁岭120764 (16592.1(52.192.1(6.844.52 (4070)1310 (336) 永定河 官厅42500 (43.1)40.8(43.1)40.8160.9)12.91807064719001 黄河 陕县 687869 1350 426 36.90 157000 2290 黄河 三门峡688421 21280 404 33.10 134000 黄河 花园口730036 1470 464 27.80 129000 1770 黄河 利津751869 1370 431 25.60 110000 1470 无定河 白家川川 29662 44.7 14 128 18200 6090 滑河 华县 106498 272 85.8 49.30 42300 3970 淮河 蚌埠 121330 788 249 0.450 1260 104 长江 宜昌 1005501 14300 4510 1.180 51400 512 长江 汉口1488036 23400 7392 0.610 43000 289 长江 大通 1705383 28900 9110 0.530 46800 274 金沙江 屏山 4850993 4600 1451 1.670 24000 495 眠江 高场 135378 28900 896 0.560 4950 366 嘉陵江 北碚156142 4600 666 2.340 15700 1010 湘江 湘潭 81638 2840 644 0.180 1140 139 汉江 苗家港 95217 2110 (388)329(2.44)0.037 10100)1211060) 赣江外洲 80948 2040 660 0.170 1110 137 闽江竹歧54500 1750 553 0.140 740 136 西江 梧州329705 6900 2200 0.350 7240 219 北江 石角38363 1320 418 0.132 533 143 东江 博罗25325 731 231 0.121 280 110 红水河 迁江128165 2180 687 0.670 4630 361 澜沧江 允景洪137948 1810 570 1.280 7360 528 雅鲁布江奴下189843 19206050.300 1820 95.8 伊犁河雅马渡 49186 373 118 0.590 699 142 叶尔笔河卡群50248 205 64.6 4.460 2870 572 注:本表资料引自原水利电力部水文局1982年9月刊布的《全国主要河流水文特征统 计》,统计于1979年,()内数字为兴建水库前的值
表1-3国外若干河流多年平均水沙特征值统计表 水量 沙:量 河流 测站流量径流量含沙量输沙量 输沙量模数 (ms)(10m3 (kg/m) (104t) (tkm2·a) 巴西亚巴进河 河口18100057200 0.07 4.0 0 关国密西西比河 河口178205640 0.6 3.44 107 美国密苏里河 赫尔曼1950616 3.9 24 181 美国料罗拉多河 大峡谷155 49 30.4 1.49 234 孟加拉布拉马普特拉河 河口121903850 2.1 8.0 1200 孟加拉恒河 河口117503710 4.3 16.0 1680 印度科西河 楚特拉1810570 3.3 19 3060 巴基斯坦印度河 柯特里55001740 2.8 4.8 495 缅甸伊洛瓦底江 普朗姆135504290 0.8 3.3 768 埃及尼罗河 格费拉13550 865 1.4 122 41.6 二、泥沙的矿物成分与分类 1.泥沙的矿物成分 既然泥沙来源于岩石风化,则风化岩石的矿物成分决定泥沙的矿物成分:不同的风化方 式对岩石矿物成分的影响程度不同,因此风化方式也影响泥沙的矿物成分 (1)岩石的风化方式和泥沙的矿物成分 岩石经物理风化后而破碎,形成的漂石、卵石、砾石等较大颗粒往往比岩石中原有的 物颗粒要大,因而仍保留岩石原有多种矿物成分,由原生矿物如石英、长石、云母等所组成, 砂粒与岩石中原生矿物颗粒大小差不多,所以多为单矿物组成。 化学风化及生物过程使岩石的原生矿物成分发生化学变化,形成了粉粒以下细小颗粒的 次生矿物。其中,不可溶次生矿物是粘粒的主要部分,如次生二氧化硅SO2、蒙脱石(A2, Mg)(Si4O1o)(OH2,高岭士A,Si2O,(OH)4等。可溶的次生矿物又可分为易溶、微溶、难溶 次生矿物三类。易溶次生矿物如碳酸盐(CaCO,MgCO)等存在于河流泥沙中。在进一步 风化过程中,复杂的生物化学转变过程使泥沙中增加了有机质,并使有机质转变为士壤有机 化合物的复合体即腐殖质。 据资料分析,长江的悬移质泥沙是由轻矿物(比重<2.9)、重矿物(比重>2.9)、岩屑 和杂质四部分组成,其中轻矿广物为泥沙组成的主体,以石英、长石为主:重矿物主要包括角 闪石等,含量一般为10%一20%:岩屑主要集中在大粒径级,并主要在长江上游干支流出现, 含量约10%一30%,中下游已基本消失:杂质以植物碎屑较多,还有工业废弃物,含量较少。 长江悬移质的粘土矿物中,伊利石占70%左右,绿泥石及高岭石各占约10%左右,蒙脱石 占4%左右。在长江荆江段的床沙中,含有石英、长石、角闪石、方解石、黑云母、氧化铁, 辉石及绿泥石等,其中石英占79%一80%,长石占5%~10%, 19
(2)矿物的物理持性 由于构成泥沙的矿物成分不同,比重也不一样。如蒙脱石比重约2.0,磁铁矿比重为5 左右。但因泥沙中最主要的组成矿物为石英和长石,因此泥沙的比重一般都在2.60一2.70 之间,通常取用2.65。在进行泥沙输移计算中,这是一个十分重要的数据。 硬度是表示矿物抵抗外界机械作用的能力。据对长江悬沙的分析,硬度≥7的矿物占 50%以上,主要成分是石英和长石:硬度≤2~3的矿物占15%左右,主要成分是岩屑:硬 度为4一~5的矿物含量较少.综合统计,长江悬沙中便度≥5的矿物平均约达80%,而水轮 机过流部件金属材料硬度一般≤5,这就是过流金属部件受磨损的基本原因 2.河流泥沙的分类 河流泥沙从不同的研究角度出发有不同的分类方法,如按泥沙在河流中不同的运动方式 分类,按泥沙的矿物成分分类,按泥沙的粒径大小分类等等。下面主要介绍按照粒径分类的 有关概念。 河流泥沙组成变化妈度很大,知细之间相差可达千百万倍.考虑单额泥沙的性质并无高 义,必须决定于分级的平均值。通常将泥沙粒径按大小分类,粒径分类定名的原则,既要表 示出不同的粒径级泥沙某些性质上的显著差异和性质变化的规律性,又要使各级分界粒径尺 度成为一定的比例。我国土工试验规程网将泥沙粒径按大小分类如图19所示。 泥沙粒 或mm) 细类 粘 中类 漂石 卵石 石 沙 粉土 大类 石 泥 图1一9泥沙分类图 从图1-9看出,我国泥沙分类的分界数字为:200-20-2-V20-1200(即200-20-2-0.5-0.005), 国际土壤学会分类的分界值为:200-20-2-0.2-0.002。实践证明,这些分界数字是能够划分出 不同泥沙粒径组的性质特征的。 1994年,水利部颁发了《河流泥沙颗粒分析规程》,规定河流泥沙分类应符合表14。 表1-4河流泥沙分类 泥沙分类粘粒粉沙沙粒砾石卵石漂石 粒径大小(mm)<0.0040.004~0.0620.062-2.02.0一16.016.0~250.0>250.0 大量的分析资料表明,泥沙的粒径大小与泥沙的水力学特性与物理化学特性有者密切的 关系