河流动力学概论第2章泥沙的一般特性主要内容1泥沙的来源，风化，土壤侵蚀；2泥沙的一般矿物组成及矿物特性3泥沙的几何特性，粒径、圆度、球度、粒径级配曲线等4泥沙的重力特性，容重、比重、干容重、浑水容重、水下休止角、泥沙的沉降速度及计算公式等。5泥沙的物理化学特性，比表面积、絮凝和分散等§2-1泥沙的来源一、岩石风化•河流泥沙的最根本来源是岩石的风化。•风化——岩石和矿物在地表环境中，受各种物理、化学和生物作用，岩石发生体积破坏和化学成份发生改变的过程。•风化种类：物理风化：岩石在原地发生的崩解化学风化：岩石发生的蚀变（溶解、水解、碳酸盐化）生物风化：•风化影响因素：气候、岩石成分、结构构造、植被、地形、时间•气候是影响风化的主要因素；风化作用作为侵蚀和搬运的前提条件§2-1泥沙的来源二、泥沙来源分类（1）流域来沙。即流域地表的冲蚀；土壤侵蚀•狭义——指地面土壤在外营力下被分离、搬运以及沉积的整个过程•广义——内外营力作用下，地表物质（包括土坡、母质、风化物和岩石）的分离、搬运以及沉积的整个过程§2-1泥沙的来源三、土壤侵蚀•侵蚀模数（输沙量模数）——每平方公里地面每年冲蚀泥沙量（单位：t/km2.a）•含沙量——每单位体积河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。（单位：kgf/m3）§2-1泥沙的来源三、土壤侵蚀•我国北方土壤侵蚀比南方严重，最严重的是黄河中游的黄土高原、永定河和西河流域。输沙模数Ｍ>１000t/(km2.a)。•陕北的皇甫川、窟野河、无定河、延河流域，输沙模数达到１0,000~20,000t/(km2.a)，相当于地面每年普遍冲刷6~12mm的厚度。•我国北方土壤侵蚀比南方严重，最严重的是黄河中游的黄土高原、永定河和西河流域。输沙模数Ｍ>１000t/(km2.a)。•陕北的皇甫川、窟野河、无定河、延河流域，输沙模数达到１0,000~20,000t/(km2.a)，相当于地面每年普遍冲刷6~12mm的厚度。§2-1泥沙的来源三、土壤侵蚀水土流失（soilLoss)包括水和土的流失两个方面。它与土壤侵蚀概念不同。从侵蚀作用力来看，为水力侵蚀，水土流失量是指离开某一范围的地表物质总和，一般土壤侵蚀量大于水土流失量。土壤侵蚀与产沙（sedimentyield)也是两个不同的概念，产沙是指侵蚀的土壤量能够到达流域出口的泥沙量。因此，产沙小于侵蚀量，两者之间用泥沙输移比表示。如以长江上游宜昌，20世纪80年代平均侵蚀量为15.7亿吨，同期宜昌站输出沙量5.49亿吨§2-1泥沙的来源二、泥沙来源分类。（1）流域来沙。即流域地表的冲蚀；（2）河床上冲起的沙。即河床的冲刷；在运动过程中，二者存在着置换作用。（3）风沙（一般不考虑）§2-2泥沙的矿物组成一、矿物成份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）物理风化——原生矿物如：石英、长石、云母等。•（2）化学风化——次生矿物如：次生二氧化硅，蒙脱石，高岭土等§2-2泥沙的矿物组成二、矿物的物理特性•（1）比重——矿物容重与水容重之比。泥沙的比重一般都在2.60~2.70之间，通常取用2.65•（2）硬度——硬度是表示矿物抵抗外界机械作用的能力。综合统计，长江悬沙中硬度>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，这是过流金属部件受磨损的基本原因。14长轴a中轴b短轴c泥沙颗粒形状11泥沙的形状总的来说，颗粒越大，形状越圆滑；颗粒越小，形状越复杂。常见的砾石、卵石外形一般呈椭球体。泥沙的几何特征指泥沙的形状和粒径。§2-3泥沙的几何特性1612沉降粒径（沉降法，适用于粉沙、粘土）水析法筛分粒径（适用于砾石、沙粒）筛析法等容粒径（称重法，适用于卵石以上的较大颗粒）尺量法泥沙粒径测量和计算方法有三种：泥沙颗粒的大小，通常以颗粒直径来表示，简称粒径，其符号为D（或d），单位mm。一、泥沙的粒径17313166sWVD13①测定泥沙颗粒的重量（或体积）⒉计算测量方法等容粒径是指体积与泥沙颗粒相等的球体直径。⒈定义㈠、等容粒径(2-1)183/cbaD3abcD14㈠、...
