黄河中游多沙粗沙区高含沙水流的粒度组成
及其地貌学意义
摘要：通过野外实测资料的分析，发此刻黄土高原的高含沙水流中，存在着某种最优的悬移质泥沙粒度组成，使得含沙量达到最大。这一最优粒度组成的显现，与流域中黄土、风成沙和基岩这三种物源的特定搭配有关，也是风力-水力交替区特有的外营力作用的结果。与悬移质泥沙的最优粒度组成相对应，显现了黄河中游多沙粗沙区产沙模数最大值。
关键词：高含沙水流 最优粒度组成 侵蚀产沙 黄土高原
1 问题的提出
黄河中游多沙粗沙区既是我国高含沙水流最为发育的地域，又是我国侵蚀产沙强度最高的地域。这一地域河流的断面最大含沙量一样在1000kg/m3以上，而连年平均产沙模数那么在5000～25000t/km3/a之间。高含沙水流是高强度侵蚀的产物，但它一旦形成以后，由于其
特殊的物理、力学和能耗性质，又会对泥沙的侵蚀、搬运进程产生庞大的反馈作用，从而大大地强化侵蚀产沙进程。对这二者之间的关系进行研究，将有助于加倍深刻地熟悉这一地域的侵蚀机理。 高含沙水流是一种特殊的固体-液体两相流，其物理、力学行为与它所挟带泥沙的粒度组成有紧密关系[1]。一些研究者已经发觉，就同一站点而言，悬移质含沙量越大，那么悬移质的粒度组成越粗[1]。可是，若是考虑不同站点的情形，由于不同物质来源及外营力作用的阻碍，那么情形要复杂得多。在黄土高原的高含沙水流中，小于的颗粒与水形成近于均质、具有必然絮凝结构的浆液，即液相；而大于的粗颗粒作为固相悬浮于其中。液相与固相之间存在着彼此作用、彼此制约的关系。若是细颗粒的含量不足而粗颗粒较多，那么上述均质浆液的容重较小，不足以使大量的粗颗粒悬浮而搬运，故挟沙水流的极限含沙量较小；若是细颗粒太多，形成的浆液粘滞性专门大，将有可能转化为层流，并进而发生阻塞，最后停止运动，也无法形成专门大的极限含沙量。显然，极可能存在着一种介于上述两种极端情形之间的最优粒度组成，使得高含沙水流的极限含沙量达到最大。戴纪岚等在实验室中对管流的研究发觉，关于必然粒径的颗粒，存在着一个最正确级配和细颗粒的最优含量，使得管道两相流的阻力最小，输沙能力最大[2]。咱们在对黄河中游支流的研究中第一次发觉，关于天然高含沙水流而言，一样存在着某种最优的粒度组成，这种最优粒度组成关于说明黄河中游多沙粗沙区的高强度侵蚀有着重要的地貌学意义。本文对此作简报导。
2 高含沙水流的最优粒度组成
除基岩之外，黄河中游的地表物质组成具有十分显著的地带性分异特点。从西北向东南，依次为风成沙、不持续的风成沙覆盖的沙黄土、黄土和粘黄土，其粒度组成慢慢变细。在必然意义上说，散布在沙漠地域的河流，由于缺乏细颗粒泥沙的补给，其水流接近于上文中所说的前一种极端情形；而散布在粘黄土地域的河流，由于缺乏足够的粗颗粒泥沙的补给，其水流接近于上文中所说的后一种极端情形。显然，在这两种情形下，高含沙水流所能达到的极限含沙量都可不能很高，只有介于二者之间的某一特定的地表物质组合，才能使高含沙水流的含沙量达到最大。图1中以历年的资料为基础，点绘了年最大含沙量与年降水量的关系。
图1 位于不同类型地域河流的年最大含沙量与年降水量的关系 其中，以无定河的支流海流兔河韩家峁站代表沙漠地域的河流，以渭河支流牛头河石岭寺站代表粘黄土地域的河流，而以无定河的支流芦河横山站代表位于风成沙与黄土过渡区的河流。能够看到，沙漠地域
黄河中游多沙粗沙区高含沙水流的粒度组成及其地貌学意义
