非均匀床沙级配测点输沙率误差研究成果

对于卵石河床,一方面在不同河段,不同部位,床沙粒径变化大;另一方面由于冲淤频繁,分选作用容易显露,因此在一个局部的床面点,颗粒的粗细又较均匀。这就是说,就整个床面看,床沙粒径变化范围大,变化多,但就局部讲,粒径变化范围又较不完整。换言之,整个床面是由大量均匀颗粒的小块床面随机组成的,当然与床沙级配随机变化相应,推移质级配也是随机变化的。

若对床沙进行随机抽样,以Bl表示抽样的泥沙为第l组粒径的事件,显然其概率应与l组粒径泥沙在床面的面积百分数相同,也就是该组粒径的重量百分数相同,即

注意到

以及式(41)、式(42)、式(34)之后得:

另外,由式(12)、式(44)、式(46)得到采样器测得的输沙率的数学期望、方差以及变差系数为(www.xing528.com)

所以床沙粒径随机变化时较之床沙级配固定时CV要大。对预估的Rl、Pt,l在给定的CV值下,即可求出采样器应取的总输沙量。这样估计了输沙率即可求得测验历时。

根据长江宜昌水文站实测的推移质脉动资料[3]检验了式(49),理论结果和实测资料是符合的,见表3。

表3

由此可见,对于床沙级配随机变化的情况在总历时相同的条件下,多次重复取样较之一次取样的变差系数为小。这是与均匀沙或非均匀沙但床沙级配固定时的结果不相同的。在给定的CV,及预估的Pt,lR的条件下,根据式(54)即可求出应采样的总输沙量,再根据预估的总输沙率可确定取样历时。