[拼音]:shaliang pingheng
[外文]:sediment balance
水文学的重要原理之一。指河流、水库、湖泊、海湾或其部分水域在某一时段内,泥沙的输入量与输出量之差等于该水域在同一时段内泥沙的增量。沙量平衡是质量守恒原理在泥沙运动中的具体应用。输入河段的泥沙主要有:通过上断面带入的,支流、汊道等带入的。输出河段的泥沙主要有:通过下断面带走的,沿河引水和放淤引走的。河段泥沙的增量可以通过施测进口断面和出口断面(包括支流、汊道和引渠等断面)的时段输沙量,包括悬移质和推移质在内,或施测时段始末的河床地形(或控制断面)来求得。水体中的沙量变化一般影响较小,故在后一种方法中常略而不计。
河段的沙量变化情况可用输沙平衡方程(也称泥沙连续方程)表示:
式中为输沙率G的沿程变化率;为河底冲淤量随时间的变化率,其中γ′为河床泥沙干么重,b为河宽;Z0为河底高程;为水体中泥沙量的变化率,其中A为,过水断面面积,s为含沙量。这里的输沙率G包含悬移质的和推移质的。式中后两项之和即为河段内的泥沙增量。和数为零时,表明进入河段的沙量等于输出河段的沙量,称为输沙平衡。在略去水体中沙量变化的影响后,输沙平衡就表明时段内河段上的冲淤量为零。水流挟带悬沙量的能力称为挟沙能力。当上游来沙量小于本河段的挟沙能力与推移质输沙能力之和时,河床将发生冲刷;反之,则发生淤积。这种情况称为输沙不平衡。在自然界中,输沙不平衡是绝对的,必然的;输沙平衡只是相对的,偶然的。在时段总和为输沙平衡中,仍然有时冲时淤,此冲彼淤,即时间上的不平衡和空间上的不平衡。输沙不平衡引起的河床变形,包括纵剖面变形,横断面变形,平面形态变形,河床组成变化等。一般来说,来沙偏多,将发生淤积,纵剖面要变陡,河床组成要变细;挟沙能力和推移质输沙能力相应加大,趋向与来沙量逐渐相应,淤积强度也逐渐减小。反之,来沙偏少,将发生冲刷,纵剖面要变缓,河床组成要变粗;挟沙能力和推移质输沙能力相应减小,趋向与来沙量逐渐相应,冲刷强度也逐渐减小。在此冲、淤过程中,河床平面形态和断面形态的变化也会同时发生。即使是在河段输沙平衡状态下,河段内的此冲彼淤也会使河道变形,如凹岸冲塌、凸岸淤长,深槽和浅滩交替冲、淤等。
上列泥沙连续方程中,γ′和b 值有时变化较大,如水库淤泥和河漫滩上的淤泥,γ′值是随时间而加大的。进行地形测量时就要同时施测γ′值。在塌滩严重和河道摆动迅速的地段,b 值变化较快的,也要进行相应的观测,以便较精确地计算冲淤沙量。
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