黃河流域懸移質(zhì)泥沙水樣置換法處理

郭佳靜，寶擁軍，謝 丹，劉 毅（黃委河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

黃河流域懸移質(zhì)泥沙水樣置換法處理

郭佳靜，寶擁軍，謝 丹，劉 毅
（黃委河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

黃河下游多年來平均沙量為16億t，使下游河床平均每年抬高幾至十幾厘米，年復(fù)一年，黃河下游形成了著名的地上"懸河"。因此，有關(guān)黃河泥沙的處理分析對(duì)研究黃河水沙關(guān)系有著重要的作用，而置換法是目前黃河流域最常用、最簡(jiǎn)易的一種泥沙處理方法。

黃河流域；懸移質(zhì)泥沙水樣；置換法

1　相關(guān)器具檢定

1．1比重瓶

1.1．1一般要求

比重瓶瓶塞與瓶身號(hào)碼一致，清潔無損磨，且每年至少校正一次。

1.1．2差值法檢定

1）將比重瓶清洗干凈，注滿澄清24 h以上的河水，插好瓶塞，用手抹去塞頂水分，拿干毛巾擦干瓶外水分，確定瓶?jī)?nèi)無氣泡。

2）稱瓶加清水重時(shí)，準(zhǔn)確至0.01 g，從天平上取下比重瓶，拔下瓶塞，迅速測(cè)定瓶?jī)?nèi)水溫，記至0.1℃。

3）在相同室溫條件下，重復(fù)上述步驟3次以上，取至少為3次的數(shù)值計(jì)算平均值。即可得到平均水溫和平均瓶加清水重的數(shù)值。

4）在利用比重瓶不同溫度時(shí)清水重與4℃時(shí)清水重之差值表，算得所校比重瓶在4℃時(shí)的瓶加清水重?cái)?shù)值。

5）再以所得數(shù)值為被減數(shù)，減差值表中不同溫度時(shí)之差值，即得到不同溫度時(shí)所校比重瓶的瓶加清水重?cái)?shù)值，列成不同溫度時(shí)，瓶加清水重?cái)?shù)值表，供查算使用。

6）比重瓶使用一段時(shí)間后還應(yīng)進(jìn)行檢查，確保所制得的不同溫度時(shí)，瓶加清水重查算表是否與所稱的瓶加清水重?cái)?shù)值的差數(shù)不超過規(guī)定。比重瓶檢定允許誤差如下：

表1　比重瓶檢定允許誤差

1．2電子天平

1．2．1一般要求

電子天平擺放于相對(duì)密閉、干燥的天平臺(tái)上。砝碼及配件應(yīng)按說明書配備齊全。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

1．2.2操作規(guī)程

1）首先天平要擺平，水準(zhǔn)泡調(diào)至居中。

2）天平要避免直射，工作溫度為15～40℃。3）天平應(yīng)遠(yuǎn)離磁性物質(zhì)或設(shè)備，遠(yuǎn)離具有揮發(fā)性、腐蝕性的化學(xué)用品等。

4）天平應(yīng)配有專用插座，且電源有穩(wěn)壓設(shè)備。稱重前接通電源按顯示開關(guān)，且需預(yù)熱。檢查顯示屏是否在“0”狀態(tài)。

5）等天平穩(wěn)定后方可稱重、讀數(shù)。

6）不得用天平稱重量超過其允許荷重（2 100 g）的物體。

7）天平關(guān)閉后，拿離稱重物，并用軟布罩起來。1．2．3其他水樣處理用具

大小量杯、漏斗、溫度計(jì)、吸水球、采樣器、沙桶、送樣瓶箱、分沙器等要干凈整潔、無銹無蝕、正常使用。高壓水筒（用澄清河水）沖水能控制。

2　置換法處理泥沙

2.1基本原理及優(yōu)缺點(diǎn)

置換法是通過測(cè)定濃縮后的渾水水樣質(zhì)量，用特定的公式由計(jì)算方法求出泥沙質(zhì)量。其簡(jiǎn)便迅速，能節(jié)省工序，提高效率，但存在一些條件限制，僅適用于較大含沙量的渾水，如在含沙量很小時(shí)，則需要使用其他方法。

2.2采用置換法處理水樣的步驟

2.2.1量水樣容積

要求在取樣現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，量容積讀數(shù)誤差不得大于水樣容積的1%；所取水樣應(yīng)全部參加量容積；量取過程中，不得增加或減少水樣容積和泥沙量。

2.2.2沉淀濃縮水樣

水樣沉淀時(shí)間一般不得少于24 h，因沉淀時(shí)間不足而產(chǎn)生沙重?fù)p失的相對(duì)誤差，一、二、三類站分別不得大于1.0%、1.5%、2.0%。

2.2.3測(cè)定比重瓶瓶加渾水重及瓶?jī)?nèi)溫度注意事項(xiàng)

水樣經(jīng)漏斗沿瓶壁緩慢注入比重瓶，并充滿塞孔，用手指輕輕抹去塞頂水分，瓶?jī)?nèi)不得有氣泡（若有應(yīng)重新稱重）；用毛巾擦拭時(shí)既輕又快，勿用力擠壓，稱重后，迅速測(cè)定瓶?jī)?nèi)溫度。

2.2.4置換法計(jì)算泥沙重量

當(dāng)稱出瓶加渾水重量后，根據(jù)量出的水溫查出瓶加清水重及置換系數(shù)，代入公式（1），即可計(jì)算出泥沙重量，置換系數(shù)根據(jù)泥沙密度課查表1得到。

比重瓶加混水重：

表2　置換系數(shù)

表3　比重瓶置換法所需最小沙重

3　泥沙密度測(cè)定

采用置換法處理水樣，應(yīng)在不同時(shí)期用垂線混合法取樣，測(cè)定泥沙密度，步驟如下：

1）用100 mL比重瓶時(shí)，要求沙重15～20 g。

2）將經(jīng)沉淀濃縮后的樣品，用小漏斗注入比重瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)渾液不宜超過比重瓶容積的2/3。

3）將裝好樣品的比重瓶放在砂浴鍋上（或在鐵板上鋪一層砂子，放在電爐上）煮沸，并不時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)比重瓶，經(jīng)15 min，冷卻至室溫。

4）用水緩慢注滿比重瓶，插入瓶塞，瓶?jī)?nèi)不得有氣泡。用手抹去塞定水分，用毛巾擦干瓶身，稱

瓶加渾水重后，拔去瓶塞，迅速測(cè)定瓶?jī)?nèi)溫度。

5）將稱重后的渾水倒入已知重量的燒杯內(nèi)，放在砂浴鍋上蒸至無流動(dòng)水后，移入烘箱，在100～110℃下烘4～8 h，移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱重，準(zhǔn)確至0.001 g。

6）每個(gè)沙樣需測(cè)定2次，其密度相差不大于0.02 g，取平均值。

計(jì)算泥沙密度：式中：ρs——泥沙密度，g/cm3；ρw——純水密度，g/cm3；Ws——泥沙重，g；Wws——瓶加渾水重，g；Ww——瓶加清水重，g。

4置換法處理水樣的誤差控制

1）量取水樣容積的器具，必須經(jīng)檢驗(yàn)合格，觀讀容積時(shí)，視線應(yīng)與水面齊平，讀數(shù)以凹液面下緣為準(zhǔn)。

2）沉淀濃縮水樣時(shí)，必須嚴(yán)格按照確定的時(shí)間進(jìn)行，在抽吸清水時(shí)，不得吸出底部泥沙。吸具宜采用底端封閉四周開有下孔的吸管。

3）不同時(shí)期泥沙密度變化較大的站，應(yīng)根據(jù)不同時(shí)期的試驗(yàn)資料分別選用泥沙密度值。

4）用河水檢定比重瓶，在河水溶解質(zhì)含量變化較大的時(shí)期，應(yīng)增加比重瓶檢定次數(shù)。

5）水樣在裝入比重瓶過程中，當(dāng)出現(xiàn)氣泡時(shí)，應(yīng)將水樣倒出重裝。

6）比重瓶在使用過程中逐漸磨損，在使用100次后，應(yīng)對(duì)比重瓶進(jìn)行校測(cè)或從新檢定。

5　結(jié)語

置換法處理泥沙水樣在水文測(cè)驗(yàn)中是最常用的一種方法，較之其他方法更簡(jiǎn)單易行，正被水文站廣泛使用，大大提高了泥沙測(cè)驗(yàn)工作的效率。

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1002－0624（2016）08－0037－02

2016-04-10