3.4 断面平均含沙量测验
3.4.1 断面平均含沙量测验方法可采用部分输沙率法求得全断面输沙率,计算断面平均含沙量,也可采用全断面混合法。部分输沙率法断面平均含沙量测验的垂线布设应符合第3.3.2条的规定。
断面平均含沙量与断面输沙率根据不同的测验方法获得的先后不同,可采用部分输沙率法求得全断面输沙率计算断面平均含沙量,也可采用全断面混合法直接获得断面平均含沙量。但后者测验时必须严格执行相关的方法要求。
3.4.2 测验河段为单式河槽且水深较大的站,可采用等部分水面宽全断面混合法进行断面平均含沙量测验。各垂线采用积深法采样的仪器提放速度和仪器进水管管径均应相同,并应按部分水面宽中心布线。
等部分水面宽全断面混合法符合部分流量加权原理。该法系按等部分水面宽中心布线,每条垂线用同一提放速度积深采样,进水管嘴不变(当断面流速变化较大时,不宜用瓶式采样器)。将水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:
式中:b——等部分水面宽;
qs1——第一条采样垂线的单宽输沙率;
qs2——第二条采样垂线的单宽输沙率;
qsn——第n条采样垂线的单宽输沙率;
q1——第一条采样垂线的单宽流量;
q2——第二条采样垂线的单宽流量;
qn——第n条采样垂线的单宽流量;
u——积深采样器的提放速度,各垂线不变;
a——进水管嘴截面积,全断面不变;
Kv——采样器的进口流速系数;
Cs——垂线上测点含沙量;
V——垂线上测点流速;
———总泥沙质量;
V———总水样容积。
如果输沙率单位用t/s,流量单位用m3/s,公式(8)右边应乘以1000。总泥沙质量单位用g,总水样容积用mL,公式(8)右边应乘以1000。
3.4.3 矩形断面用固定垂线采样的站,可采用等部分面积全断面混合法进行断面平均含沙量测验。每条垂线应采用相同的进水管管径、采样方法和采样历时,每条垂线所代表的部分面积应相等。当部分面积不相等时,应按部分面积的权重系数分配各垂线的采样历时。
等部分面积全断面混合法系按等部分面积中心布线,在每条垂线上用同一选点法采样,每条垂线采样历时相等,进水管嘴不变,水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:
式中:Q——断面流量;
F——等部分面积;
V1——第一条相应垂线的流速;
V2——第二条相应垂线的流速;
Vn——第n条相应垂线的流速;
Ws1——第一条相应垂线的沙量;
Ws2——第二条相应垂线的沙量;
Wsn——第n条相应垂线的沙量。
其他符号意义同前。
当部分面积不相等时,应按部分面积的权重系数(即部分面积与总面积的比值)来分配各垂线的采样历时,各垂线按分配给的采样历时,再由采用的某种垂线混合法,确定各测点的采样历时,全断面取得水样混合处理,即得断面平均含沙量。因为:
已知,代入式(10)并整理得:
式中:q1——第一部分流量;
q2——第二部分流量;
qn——第n部分流量;
a1——第一部分的面积;
a2——第二部分的面积;
an——第n部分的面积;
V1——第一条相应垂线的容积;
V2——第二条相应垂线的容积;
Vn——第n条相应垂线的容积;
t1——第一条垂线的采样历时;
t2——第二条垂线的采样历时;
tn——第n条垂线的采样历时;
A——断面面积;
T——总采样历时。
其他符号意义同前。
3.4.4 断面比较稳定的站,可采用等部分流量全断面混合法进行断面平均含沙量测验,各垂线水样容积及所代表的部分流量均应相等。
等部分流量全断面混合法系按等部分流量中心布线,每条垂线采样容积相等,然后将水样混合处理,其含沙量即为断面平均含沙量。因为:
式中:q——等部分流量;
Csm1——第1部分流量中心的垂线平均含沙量;
Csm2——第2部分流量中心的垂线平均含沙量;
Csmn——第n部分流量中心的垂线平均含沙量;
Ws1——第1条相应垂线的沙量;
Ws2——第2条相应垂线的沙量;
Wsn——第n条相应垂线的沙量;
V——各垂线采样容积。
3.4.5 断面平均含沙量测次分布要求应与悬移质输沙率测次分布相同。
多数情况下断面平均含沙量测验与断面输沙率测验是合二为一的。