沙质推移质断面输沙率计算方法

摘要：当今众多推移质计算公式，其成果都与实际难符。本文对泥沙统计理论建立的单宽输沙率公式、给各符号的确定方法进行了优选，只需根据水文站日常测验中得到的有关资料，即可求出单宽输沙率的沿河宽分布曲线；沿河宽积分，则可求得相应断面推移质输沙率。本方法与各家公式对比，其成果接近恩格隆公式，经长江三个站实测资料验证，实际误差与当前测验精度一致。具有实用意义。

关键词：特征粒径 泥沙统计理论 特征概率 起动流速

1 前言

由于推移质测验很困难，迄今为止实测资料为数有限；为满足实用需要，一般都致力于计算方法的研究与选择。目前经验 、半经验的推移质计算公式已不下数十个, 因都未考虑横向分布上的强烈不均匀性，所以，计算的成果都与实际相差较大，难于满足实用要求。

受泥沙统计理论的启示，取各家研究成果之所长，先对推移质计算中各因子优选，从而优化了单宽输沙率公式。其中推移层厚度随水力因素确定，水流强度和摩阻流速由实测流速参数决定，使计算成果更能符合实际。根据水文站日常测验资料中取得的垂线位置、水深、流速、床沙颗粒级配等资料，就可分别求出各垂线的单宽输沙率，确定其沿河宽分布曲线。再经数学方法处理，沿河宽积分，即能算得全断面推移质输沙率。

本方法经单线资料与恩格隆、爱因斯坦、梅叶-彼德等计算成果对比，与恩格隆式接近，大于爱因斯坦与梅叶-彼德两式。与长江有关站断面实测成果对比，基本接近，具有实用意义，为间接法测推移质取得了新的经验。

2 单宽输沙率公式的选择

泥沙统计理论，是当今有广阔发展前景的研究推移质运动的工具[2]。但在确定输沙模式时，彼此还存在较大的差别，有的甚至还涉及到不同的概念[3]。尽管如此，而在公式的结构上，则可以综合为以下通用形式

qb=Aγsm0MDP1L/P2t

(1)

4.2.2 全断面输沙率计算

(1)根据算出的各垂线输沙率以相对河宽为\%x，用多项式逐步回归求出单宽输沙率y沿河宽的分布方程式。

(2) 积分单宽输沙率方程即得全断面总输沙率。

5 精度验证

5.1 垂线检验

计算模式主要是qb，故验证单线成果是首步。经计算长江干流新厂(二)站，洞庭湖入口站藕池(康)站，汉江干流襄阳站共165次资料，与实测资料(均用 Y-78型仪器，并用系数1.62修正)对比，如图2.

从图上可以看出，点子分布在45°线的两侧，不存在系统偏离。单站点群分布，也没有明显的系统突出现象。这表明本方法适用性较强，有普遍实用意义。

从图面看，点子分布较宽，这是与推移质的脉动和测验精度相关联的。实际取样中，1～3倍的误差允许存在； 脉动情况下，10倍以上的误差都可以出现。新厂站取样误差试验资料统计，1次取样与10次取样平均值比，1 倍误差的保证率为76%。所以，计算精度不会低于当前测验精度。

5.2 全断面检验

就全断面而言，某些随机误差在各垂线上可以互相抵消一部分，其总误差可以减小。经用新厂、藕池(康)共50次资料对比如图3。统计表明，误差 40%的次数为72%：误差 50%的次数为81%：1倍误差的次数95%。而新厂站的取样试验分析中，3次平均与10次平均比，误差小于1倍的点子占94%。所以，计算成果的精度，能与实际相符，可满足实用需要。

图2 单线资料对比关系

Relation between bed load rate for a measuring line and calculated bed load rate

图3 计算断面资料对比关系

Relation between calculated bed load rate of cross

section and measured values