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推求悬移质多年平均输沙量的方法

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：若设计断面具有一定的同步的年径流量与悬移质年输沙量资料系列，足以建立较好的相关关系时，则可利用这种关系由长期年径流量插补延长悬移质年输沙量系列，然后求其多年平均年输沙量。由此图查得设计流域所在区的侵蚀模数，乘以设计流域面积，即为设计断面的多年平均悬移质年输沙量。

1.具有长期实测输沙量资料时

我国有泥沙观测的水文站，其系列大多超过20年，有的站系列虽不足20年，但可插补延长达到20年。

当设计断面具有长期（20年以上）实测流量及悬移质含沙量资料时，由水文年鉴或水文数据库的逐日平均悬移质输沙率表中年统计栏，可以得到逐年的年输沙量，然后由式（G3.1）可计算多年平均悬移质年输沙量，即

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

Wsi——各年的悬移质年输沙量，t；

n——资料年数。

2.具有短期实测输沙量资料时

当设计断面的悬移质输沙量资料不足时，可先根据资料的具体情况采用本站水、沙相关或上下游站输沙量之间相关的方法进行展延资料系列，然后按照长资料的方法计算其多年平均年输沙量。

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

Wsi——各年的悬移质年输沙量，t；

n——资料年数。

2.具有短期实测输沙量资料时

当设计断面的悬移质输沙量资料不足时，可先根据资料的具体情况采用本站水、沙相关或上下游站输沙量之间相关的方法进行展延资料系列，然后按照长资料的方法计算其多年平均年输沙量。

若设计断面具有一定的同步的年径流量与悬移质年输沙量资料系列，足以建立较好的相关关系时，则可利用这种关系由长期年径流量插补延长悬移质年输沙量系列，然后求其多年平均年输沙量。当汛期降雨侵蚀作用强烈且河流泥沙多集中于汛期，而年水沙相关关系又不密切时，则可建立汛期径流量与悬移质年输沙量的相关关系，由长期各年的汛期径流量插补延长悬移质年输沙量系列。

当设计断面的上、下游或下垫面条件相似的邻近流域有长系列年输沙量资料，且与设计断面具有同期的年输沙量资料时，可将其作为参证站，建立设计断面年输沙量与参证站年输沙量的相关关系，如相关关系较好，即可用以插补延长设计断面的年输沙量系列。此法的关键是选择参证站。

当观测年限较短，按年资料很难建立关系时，可尝试建立月径流量与月输沙量之间的关系。

若设计断面具有一定的同步的年径流量与悬移质年输沙量资料系列，足以建立较好的相关关系时，则可利用这种关系由长期年径流量插补延长悬移质年输沙量系列，然后求其多年平均年输沙量。当汛期降雨侵蚀作用强烈且河流泥沙多集中于汛期，而年水沙相关关系又不密切时，则可建立汛期径流量与悬移质年输沙量的相关关系，由长期各年的汛期径流量插补延长悬移质年输沙量系列。

当设计断面的上、下游或下垫面条件相似的邻近流域有长系列年输沙量资料，且与设计断面具有同期的年输沙量资料时，可将其作为参证站，建立设计断面年输沙量与参证站年输沙量的相关关系，如相关关系较好，即可用以插补延长设计断面的年输沙量系列。此法的关键是选择参证站。

当观测年限较短，按年资料很难建立关系时，可尝试建立月径流量与月输沙量之间的关系。

如设计断面实测悬移质资料系列很短，例如只有3～5年，不足以建立相关关系时，则可粗略地假定悬移质年输沙量与相应年径流量的比值的平均值为常数，然后由多年平均年径流量按式（G3.2）估算多年平均悬移质年输沙量，即

如设计断面实测悬移质资料系列很短，例如只有3～5年，不足以建立相关关系时，则可粗略地假定悬移质年输沙量与相应年径流量的比值的平均值为常数，然后由多年平均年径流量按式（G3.2）估算多年平均悬移质年输沙量，即

式中　——多年平均年径流量，m3；

αs——实测各年的悬移质年输沙量（以t计）与年径流量（以m3计）之比值的平均值。

3.缺乏实测输沙量资料时

当缺乏实测悬移质资料时，其多年平均年输沙量只能采用下述方法进行估算。

式中　——多年平均年径流量，m3；

αs——实测各年的悬移质年输沙量（以t计）与年径流量（以m3计）之比值的平均值。

3.缺乏实测输沙量资料时

当缺乏实测悬移质资料时，其多年平均年输沙量只能采用下述方法进行估算。

（1）侵蚀模数（或输沙模数）分区图。由地区综合资料如水文手册或水文图集查出设计流域多年平均悬移质侵蚀模数，再按式（G3.3）计算：

（1）侵蚀模数（或输沙模数）分区图。由地区综合资料如水文手册或水文图集查出设计流域多年平均悬移质侵蚀模数，再按式（G3.3）计算：

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

F——流域面积，km2；

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

F——流域面积，km2；

——多年平均悬移质侵蚀模数，t/km2。

我国各省（自治区、直辖市）的水文手册中，一般都有多年平均悬移质侵蚀模数分区图。由此图查得设计流域所在区的侵蚀模数，乘以设计流域面积，即为设计断面的多年平均悬移质年输沙量。必须指出，下垫面因素对流域产沙影响较大，应考虑设计流域的下垫面情况作适当修正。

（2）水文比拟法。首先考虑两流域的自然地理特征间的相似性选择参证流域，然后移用其侵蚀模数，按式（G3.3）计算。如果所选参证站自然条件与设计站不是十分相似，则可按设计流域的具体条件对结果加以适当修正。

——多年平均悬移质侵蚀模数，t/km2。

我国各省（自治区、直辖市）的水文手册中，一般都有多年平均悬移质侵蚀模数分区图。由此图查得设计流域所在区的侵蚀模数，乘以设计流域面积，即为设计断面的多年平均悬移质年输沙量。必须指出，下垫面因素对流域产沙影响较大，应考虑设计流域的下垫面情况作适当修正。

（2）水文比拟法。首先考虑两流域的自然地理特征间的相似性选择参证流域，然后移用其侵蚀模数，按式（G3.3）计算。如果所选参证站自然条件与设计站不是十分相似，则可按设计流域的具体条件对结果加以适当修正。

（3）沙量平衡法。设为某河干流上、下游站的多年平均悬移质年输沙量，为上、下游两站间较大支流断面和区间的多年平均悬移质年输沙量，ΔWs表示上、下游两站间河床的冲刷量（正值）或淤积量（负值），根据平衡原理则可写出该河段沙量平衡方程式：

（3）沙量平衡法。设为某河干流上、下游站的多年平均悬移质年输沙量，为上、下游两站间较大支流断面和区间的多年平均悬移质年输沙量，ΔWs表示上、下游两站间河床的冲刷量（正值）或淤积量（负值），根据平衡原理则可写出该河段沙量平衡方程式：

当上、下游及支流中的任一测站为缺乏资料的设计站，而其他两站具有较长期的观测资料时，即可由式（G3.4）推求设计站多年平均年输沙量。和ΔWs，可由历年资料估计，河床稳定时ΔWs很小可忽略，不大时可由经验公式估计。

（4）经验公式法。当无实测资料，且以上方法应用有困难时，可采用一些经验公式进行粗估。例如，通过估算含沙量的经验公式，推求输沙量：

则

当上、下游及支流中的任一测站为缺乏资料的设计站，而其他两站具有较长期的观测资料时，即可由式（G3.4）推求设计站多年平均年输沙量。和ΔWs，可由历年资料估计，河床稳定时ΔWs很小可忽略，不大时可由经验公式估计。

（4）经验公式法。当无实测资料，且以上方法应用有困难时，可采用一些经验公式进行粗估。例如，通过估算含沙量的经验公式，推求输沙量：

则

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

式中　——多年平均悬移质年输沙量，t；

——多年平均含沙量，g/m3；

J——河流平均比降，‰；

——多年平均含沙量，g/m3；

J——河流平均比降，‰；

——多年平均年径流量，m3；

α——侵蚀系数。它与流域的冲刷程度有关，拟定时可参考下列数值：冲刷剧烈的区域可取α＝6～8，冲刷中等的区域可取α＝4～6，冲刷轻微的区域α＝1～2，冲刷极轻的区域α＝0.5～1。

——多年平均年径流量，m3；

α——侵蚀系数。它与流域的冲刷程度有关，拟定时可参考下列数值：冲刷剧烈的区域可取α＝6～8，冲刷中等的区域可取α＝4～6，冲刷轻微的区域α＝1～2，冲刷极轻的区域α＝0.5～1。

【例G3.1】某河缺乏实测悬移质资料。从该省水文手册中查得该流域的多年平均含沙量＝1.5kg/m3，该流域的多年平均年径流深＝1300mm，流域面积F＝535km2。试求悬移质多年平均年输沙量。

【例G3.1】某河缺乏实测悬移质资料。从该省水文手册中查得该流域的多年平均含沙量＝1.5kg/m3，该流域的多年平均年径流深＝1300mm，流域面积F＝535km2。试求悬移质多年平均年输沙量。

该流域的悬移质多年平均年输沙量按下式计算：

该流域的悬移质多年平均年输沙量按下式计算：