教学重点及难点:
(1)泥沙粒径的不同表达方式和测量方法,级配曲线的绘制及有关特征值的确定; (2)干容重和泥沙水下休止角的概念和影响因素。
§1-1 泥沙的来源-风化
泥沙来源于岩石风化,因此,河流泥沙的最根本来源是岩石的风化。
1.1、泥沙来源
河流中运动着的泥沙,就其主要来源而言,可以分为两大类。
① 、流域来沙。即流域地表的冲蚀; ② 、河床上冲起的沙。即河床的冲刷;
在运动过程中,二者存在着置换作用。
③ 、风沙(一般不考虑)——风沙运动给河流带来的泥沙首先在规模上不如前器者,其次。从广义的角
度也鲜以归入流域地表的冲蚀,再者,风沙运动带来的泥沙绝大部分属于冲泻质,对河流的冲淤影响较小。
从流域中输运到河流里的泥沙,既有粗大的卵石和沙粒,也有细小的粘土颗粒。粗泥沙源自岩石和矿物风化而成的碎屑,而地表土的流失是细颗粒的来源。
1.2、风化过程
1.2.1 风化定义:
岩石和矿物在地表环境中,受各种物理、化学和生物作用,岩石发生体积破坏和化学成份发生改变的过程。
1.2.2风化种类:
物理风化:岩石在原地发生的崩解。物理作用涉及岩石破碎而不涉及造岩矿物的任何分解,
最小粒径可达0.02mm。
shíbiàn
化学风化:岩石发生的蚀变(溶解、水解、碳酸盐化等)。化学作用则意味著一种或多种矿
物的蚀变。 生物风化:
制约岩石风化的类型和速率的因素很多,包括矿物成分、岩石结构、断裂型式、气候、侵蚀和地形条件、时间以及人类活动等。其中气候是影响风化的主要因素。关于于风化作用的结果,对整个人类而言,土壤的形成无疑是最为重要的。风化作用作为侵蚀和搬运的前提条件。
1.3、地表侵蚀
流域地表侵蚀与气候、土壤、地形地貌及人类活动等因素有关。
1.3.1 侵蚀模数(输沙量模数)
——每平方公里地面每年冲蚀泥沙量(单位:t/km2.a)
1.3.2 含沙量
——每单位体积河水中的泥沙重量表示河流的含沙量。(单位:kgf/m3)
表格 1-1 常用的含沙量表达方式
名称 体积含沙量 量纲 无 记号 Sv 表达式 单位 无量纲 重量含沙量 有 Sw kgf/m3 从宏观分布看。我国北方土壤侵蚀的严重程度甚于南方,其中最严重的地区是黄河中游的黄土高原。永定河和西辽河流域,其输沙量模数M>1000 t/km.a,而陕北的皇甫川、窟野河、兑定河、延河流域,输沙量模数达10000~20000. t/km2.a。相当于地面每年普遍冲刷6~12 mrn的厚度。
一般来说,我国北方,特别是黄河中游的一些干支流。年平均含沙量有些高达300 kgf/m3,而在南方一些省份,年平均含抄量不足1 kgf/m3。这样的分布状况,是与我国各地区的水土流失程度紧密相关的。表3-1及表1-2是我国及国外一些主要河流水沙特征值的统计资料。
yán
2
kūduì
§1-2 泥沙的矿物组成
泥沙来源于岩石风化,则风化岩石的矿物成分决定泥沙的矿物成分。不同的风化方式对岩
石矿物成分的影响程度不同,因此风化方式也影响泥沙的矿物成分。
2.1、岩石的风化方式和泥沙的矿物成分
(1)、物理风化——原生矿物,如石英、长石、云母等。
luǎn
lì
岩石经物理风化后而破碎,形成的漂石、卵石、砾石等较大颗粒,往往比岩石中原有的矿物颗粒要大,因而仍保留岩石原有多种矿物成分、由原生矿物所组成,砂粒与岩石中原生矿物颗粒大小差不多,所以多为单矿物组成。
(2)、化学风化——次生矿物,如:次生二氧化硅,蒙脱石,高岭土等
化学风化及生物过程使岩石的原生矿物成分发生化学变化,形成了粉粒以下细小颗粒的次生矿物。其中,不可溶次生矿物是粘粒的主要