筑坝拦截对黑河河道沉积物粒度空间分布的影响(2)
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【摘要】本次实验在黑河干流选择22个主要控制断面采集河床沉积物(图1). 在干流自然河道上根据水文站的分布情况和河流交汇以及所属行政区域设置9个采样点(H1、
本次实验在黑河干流选择22个主要控制断面采集河床沉积物(图1). 在干流自然河道上根据水文站的分布情况和河流交汇以及所属行政区域设置9个采样点(H1、H3、H4、H17~H22);大坝下游河段采样点根据梯级水库建设位置,在干流河道最上和最下的两个大坝设置4个采样点(H5、H6、H15和H16);根据其位置的典型性,在水库回水区设置4个采样点(H7、H8、H10和H12),在库区设置5个采样点(H2、H9、H11、H13和H14). 自然河段、大坝下游河段和水库回水区河段的样品采集于2016年12月,库区样品因冬天冰冻封面,于2017年8月补充采集. 在自然河段、大坝下游河段和水库回水区采集岸边表层泥沙,采样深度不超过10 cm;库区泥沙采用彼得逊采泥器采集,其中在H2(地盘子电站)采样点,在枯水期采样时赶上库区放空清淤,进入库区分层采样,分层高度为3 m. 各采样区域采集3个平行沉积样,装入聚乙烯袋.
图1 采样点分布Fig.1 Distribution of the sampling sites
2.2 实验测试分析
对采集到的泥沙样品经加H2O2溶液去除有机质、滚筒辗压分散处理后,对粒径大于0.063 mm的采用筛分法,小于0.063 mm的采用吸管法进行样品粒径测定,同时分别计算两种分析方法得到的沙样占总沙样的分配比例,将两种方法测得的泥沙粒度分布统一合并分析. 选用中值粒径(D50)、平均粒径(Dmean)、分选系数(δ)、偏态(SK)、峰度(KG)等参数对泥沙粒径特征进行分析计算. 粒度参数计算与分析采用Folk 和Word[19]提出的粒度参数计算方法与粒度参数分级标准(表4).
表4 粒度参数分级标准Tab.4 Grain size grades parameters分选程度δ偏态等级SK峰度等级KG分选很好<0.35极负偏-1.00~-0.30很平坦<0.67分选好0.35~0.50负偏-0.30~-0.10平坦0.67~0.90分选中等0.50~1.00近对称-0.10~0.10中等尖锐0.90~1.11分选差1.00~2.00正偏0.10~0.30尖锐1.11~1.56分选很差2.00~4.00极正偏0.30~1.00很尖锐1.56~3.00分选极差>4.00非常尖锐>3.00
3 结果与分析
3.1 黑河干流河道表层沉积物粒度参数沿程分布规律
用筛分法和吸管法相结合的方法对河床沉积物样品进行粒径测定后,根据Folk和Word[19]提出的粒度分析方法,计算黑河干支流22个采样点沉积物粒径的中值粒径、平均粒径、分选系数、偏态、峰度等粒度参数,结果见表5.
由表5可知,黑河上中游干流自然河段各采样点H1、H3、H4和H17~H22,除H20采样点受河道采砂影响沉积物中值粒径和平均粒径较大外,其余各采样点沉积物中值粒径和平均粒径基本趋于水平,数值变化不大;水库回水区各采样点沉积物的中值粒径和平均粒径较自然河段有所增大,而在大坝下游河段各采样点沉积物的中值粒径和平均粒径较自然河段明显增大,且中值粒径和平均粒径在H16采样点(龙渠电站尾水渠下游)达到最大值0.94 mm和1.42 mm. 从分选系数来看,黑河干流自然河段的变化范围为0.04~0.31,分选系数小,属分选很好,最小值出现在H3采样点;水库回水区的变化范围为0.11~0.64,较自然河段有所增大,分选变差,除H10和H12采样点属分选中等外,其余两个采样点属分选很好;大坝下游河段的变化范围为0.62~1.10,其分选系数较自然河段明显增大,其中最大值1.10出现在H15和H16采样点,属分选差,其余两个采样点属分选中等. 从偏态系数来看,黑河干流自然河段的变化范围为-0.08~0.60,其偏态等级以极正偏为主,兼有正偏和近对称;水库回水区的变化范围为0.09~0.66,其偏态等级以极正偏为主;大坝下游河段的变化范围为0.46~0.77,属极正偏,较自然河段更加趋于极正偏. 从峰度系数上来看,黑河干流自然河段的变化范围为0.77~2.47,其峰度等级以尖锐和很尖锐为主;水库回水区的变化范围为0.93~2.50,峰度等级以很尖锐和中等尖锐为主,兼有尖锐;大坝下游河段的变化范围为0.74~2.53,其中除H5采样点的峰度系数为2.53,属很尖锐外,其余3个采样点峰度属平坦和中等尖锐,与自然河段相比,峰态趋于平坦.
表5 黑河干支流河床沉积物粒径特征参数Tab.5 Characteristic sediment grain size parameters in the bed sediments of Heihe River采样点位D16/mmD25/mmD50/mmD75/mmD84/mmDmean/mmδ
图2 黑河干流中上游粒度参数的空间分布(平均粒径单位为mm,分选系数、偏态和峰度无单位)Fig.2 Surface sediments grain size parameters on the middle and upper reaches of Heihe River
比较黑河干流上中游各采样点沉积物粒度参数(图2)可以看出,黑河上中游河段沉积物平均粒径从大到小为:上游干流河段宝瓶水库坝下游至龙渠电站尾水渠下游(0.82 mm)>中游干流河段龙渠电站尾水渠下游至正义峡河段(0.25 mm)>上游支流野牛沟河段(0.18 mm),表明受梯级水库建设的影响,河流沉积物粒径在梯级水库河段较自然河段明显增大. 沉积物的分选性在黑河干流自然河段都属分选很好,宝瓶水库坝下游至龙渠电站尾水渠下游河段沉积物分选最差;黑河干流上中游沉积物偏度都属极正偏,其中宝瓶水库坝下游至龙渠电站尾水渠下游河段比上游支流野牛沟河段和中游龙渠电站尾水渠下游至正义峡河段更加极正偏;沉积物粒度峰态从沿程上呈现出趋于平坦的趋势.
文章来源:《黑河学刊》 网址: http://www.hhxkzz.cn/qikandaodu/2020/0928/394.html
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