黄河流域悬移质泥沙水样置换法处理

郭佳静，宝拥军，谢 丹，刘 毅（黄委河南水文水资源局，河南 郑州 450004）

黄河流域悬移质泥沙水样置换法处理

郭佳静，宝拥军，谢 丹，刘 毅
（黄委河南水文水资源局，河南 郑州 450004）

黄河下游多年来平均沙量为16亿t，使下游河床平均每年抬高几至十几厘米，年复一年，黄河下游形成了著名的地上"悬河"。因此，有关黄河泥沙的处理分析对研究黄河水沙关系有着重要的作用，而置换法是目前黄河流域最常用、最简易的一种泥沙处理方法。

黄河流域；悬移质泥沙水样；置换法

1　相关器具检定

1．1比重瓶

1.1．1一般要求

比重瓶瓶塞与瓶身号码一致，清洁无损磨，且每年至少校正一次。

1.1．2差值法检定

1）将比重瓶清洗干净，注满澄清24 h以上的河水，插好瓶塞，用手抹去塞顶水分，拿干毛巾擦干瓶外水分，确定瓶内无气泡。

2）称瓶加清水重时，准确至0.01 g，从天平上取下比重瓶，拔下瓶塞，迅速测定瓶内水温，记至0.1℃。

3）在相同室温条件下，重复上述步骤3次以上，取至少为3次的数值计算平均值。即可得到平均水温和平均瓶加清水重的数值。

4）在利用比重瓶不同温度时清水重与4℃时清水重之差值表，算得所校比重瓶在4℃时的瓶加清水重数值。

5）再以所得数值为被减数，减差值表中不同温度时之差值，即得到不同温度时所校比重瓶的瓶加清水重数值，列成不同温度时，瓶加清水重数值表，供查算使用。

6）比重瓶使用一段时间后还应进行检查，确保所制得的不同温度时，瓶加清水重查算表是否与所称的瓶加清水重数值的差数不超过规定。比重瓶检定允许误差如下：

表1　比重瓶检定允许误差

1．2电子天平

1．2．1一般要求

电子天平摆放于相对密闭、干燥的天平台上。砝码及配件应按说明书配备齐全。严格遵守操作规程。

1．2.2操作规程

1）首先天平要摆平，水准泡调至居中。

2）天平要避免直射，工作温度为15～40℃。3）天平应远离磁性物质或设备，远离具有挥发性、腐蚀性的化学用品等。

4）天平应配有专用插座，且电源有稳压设备。称重前接通电源按显示开关，且需预热。检查显示屏是否在“0”状态。

5）等天平稳定后方可称重、读数。

6）不得用天平称重量超过其允许荷重（2 100 g）的物体。

7）天平关闭后，拿离称重物，并用软布罩起来。1．2．3其他水样处理用具

大小量杯、漏斗、温度计、吸水球、采样器、沙桶、送样瓶箱、分沙器等要干净整洁、无锈无蚀、正常使用。高压水筒（用澄清河水）冲水能控制。

2　置换法处理泥沙

2.1基本原理及优缺点

置换法是通过测定浓缩后的浑水水样质量，用特定的公式由计算方法求出泥沙质量。其简便迅速，能节省工序，提高效率，但存在一些条件限制，仅适用于较大含沙量的浑水，如在含沙量很小时，则需要使用其他方法。

2.2采用置换法处理水样的步骤

2.2.1量水样容积

要求在取样现场进行，量容积读数误差不得大于水样容积的1%；所取水样应全部参加量容积；量取过程中，不得增加或减少水样容积和泥沙量。

2.2.2沉淀浓缩水样

水样沉淀时间一般不得少于24 h，因沉淀时间不足而产生沙重损失的相对误差，一、二、三类站分别不得大于1.0%、1.5%、2.0%。

2.2.3测定比重瓶瓶加浑水重及瓶内温度注意事项

水样经漏斗沿瓶壁缓慢注入比重瓶，并充满塞孔，用手指轻轻抹去塞顶水分，瓶内不得有气泡（若有应重新称重）；用毛巾擦拭时既轻又快，勿用力挤压，称重后，迅速测定瓶内温度。

2.2.4置换法计算泥沙重量

当称出瓶加浑水重量后，根据量出的水温查出瓶加清水重及置换系数，代入公式（1），即可计算出泥沙重量，置换系数根据泥沙密度课查表1得到。

比重瓶加混水重：

表2　置换系数

表3　比重瓶置换法所需最小沙重

3　泥沙密度测定

采用置换法处理水样，应在不同时期用垂线混合法取样，测定泥沙密度，步骤如下：

1）用100 mL比重瓶时，要求沙重15～20 g。

2）将经沉淀浓缩后的样品，用小漏斗注入比重瓶内，瓶内浑液不宜超过比重瓶容积的2/3。

3）将装好样品的比重瓶放在砂浴锅上（或在铁板上铺一层砂子，放在电炉上）煮沸，并不时转动比重瓶，经15 min，冷却至室温。

4）用水缓慢注满比重瓶，插入瓶塞，瓶内不得有气泡。用手抹去塞定水分，用毛巾擦干瓶身，称

瓶加浑水重后，拔去瓶塞，迅速测定瓶内温度。

5）将称重后的浑水倒入已知重量的烧杯内，放在砂浴锅上蒸至无流动水后，移入烘箱，在100～110℃下烘4～8 h，移入干燥器内冷却至室温后称重，准确至0.001 g。

6）每个沙样需测定2次，其密度相差不大于0.02 g，取平均值。

计算泥沙密度：式中：ρs——泥沙密度，g/cm3；ρw——纯水密度，g/cm3；Ws——泥沙重，g；Wws——瓶加浑水重，g；Ww——瓶加清水重，g。

4置换法处理水样的误差控制

1）量取水样容积的器具，必须经检验合格，观读容积时，视线应与水面齐平，读数以凹液面下缘为准。

2）沉淀浓缩水样时，必须严格按照确定的时间进行，在抽吸清水时，不得吸出底部泥沙。吸具宜采用底端封闭四周开有下孔的吸管。

3）不同时期泥沙密度变化较大的站，应根据不同时期的试验资料分别选用泥沙密度值。

4）用河水检定比重瓶，在河水溶解质含量变化较大的时期，应增加比重瓶检定次数。

5）水样在装入比重瓶过程中，当出现气泡时，应将水样倒出重装。

6）比重瓶在使用过程中逐渐磨损，在使用100次后，应对比重瓶进行校测或从新检定。

5　结语

置换法处理泥沙水样在水文测验中是最常用的一种方法，较之其他方法更简单易行，正被水文站广泛使用，大大提高了泥沙测验工作的效率。

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1002－0624（2016）08－0037－02

2016-04-10