积深法评测含沙量误差

积深法是指在含沙水流中，采用适当仪器，沿垂线上下匀速提放，使悬移质水样连续进入盛样容器的一种采样方法。在施测过程中，当水流稳定、仪器对水流的干扰忽略不计时，进入采样器的悬沙，在输移能力和颗粒级配组成方面可以反映天然状况，测得的含沙量即为垂线平均含沙量[43]。

积深法的CsⅡ型误差也应通过试验资料按式（8-2-19）和式（8-2-20）计算。此时，Csmi为第i条垂线按积深法测得的垂线平均含沙量。如计算的积深法CsⅡ型误差系统误差和标准差不大于相应的允许误差，即可采用积深法。

积深法误差来源于进流角度、积深范围和积程方向等。

（一）进流角

当采样器以速度u垂直提放进行积深采样时，含沙水流以天然水流速度vr和提放速度u的合速度作用于管嘴进口断面。由于合速度方向与管嘴断面斜交，管嘴周围流场的复杂变化使流入水样和天然水流产生差异。描述这种差异的数量指标可用进流角表示，即

进流角φ越小，管嘴周围水流与天然水流越接近，进入仪器的水流速度、含沙量和颗粒级配组成越符合实际，测验成果的代表性越好。

根据研究[43]，如将积深法采样引起的垂线含沙量误差控制在±5%，对于黄河，当流速在1m/s，含沙量在500kg/m3，进流角φ不宜大于15°；当流速在2m/s左右，含沙量在80kg/m3上下时，进流角φ不宜大于10°。如将±5%视为进流角引起的垂线含沙量误差限差，则标准差为s（Cφ）=2.5%。

GB50159—92《河流悬移质泥沙测验规范》规定，采用积深法采样，当水深小于或等于10m时，提放速度应小于垂线平均流速的1/5；当水深大于10m时，提放速度应小于垂线平均流速的1/3。这项规定不仅考虑了进流角对垂线含沙量的影响，还考虑了避免采样容积超限问题。(www.xing528.com)

设仪器允许采样容积为V，进口管直径为D，仪器不被水样充满的水深上限为

若提放速度小于垂线流速的1/5，则tgφ≤0.2，φ≤11.3°，现取φ=10°，tgφ=0.1763。设仪器容积为2000cm3，进水管直径为6mm，按规定，仪器允许采样容积应小于仪器容积的0.9，V=1800cm3，则按式（8-5-2）可得dm=11.6m。规范从严规定水深不超过10m，这样不仅保证进流角引起的误差标准差不大于3%，而且保证了仪器容积不被充满。

（二）积程范围[43]

对于以相对水深η作变量，流速分布为v（η），含沙量分布为C（η）的测沙垂线，其流速加权垂线平均含沙量为

式（8-5-3）中的积分是相对水深在0→1范围内的全深积分，其含沙量称全深含沙量。实际测沙时，因采样器管嘴不能触及河底，式（8-5-3）中的积分下限只能是靠近河底的某一相对水深ηd，对应的含沙量Cηd称为亏深含沙量。Cηd随ηd的变化而变化。

渭河华县水文站的试验资料表明，从河底开始，含沙量随着积程的缩短逐渐增大，当取得极值后就变小，在某一积程与全深含沙量相等。当ηd=0.075时，测得的含沙量非常接近全深含沙量。若限定含沙量与多点法垂线平均含沙量的误差为±2.0%，则接近河底的起始位置在ηd=0～0.08范围内。

由此可知，积程范围为0.08～1.0产生的垂线平均含沙量误差标准差可估计为s（Cηd）=1.0%。