比重瓶法测验低含沙量误差分析.pdf

第33卷第3期
长江科学院院报
Vol33 No.3
2016年3月
Journal of Yangtze River Scientific Research Institute
Mar.2016
doi:10.11988/ckyb.20140868
2016,33(03):5-8
比重瓶法测验低含沙量误差分析
吴彰松,张根广,梁宗祥,邢茹
(西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100
摘要;在河流水文测验、河工模型试验、水质评价及工农业取水中,通常采用比重瓶法测验含沙量。在含沙量较
小时,因水中溶解质含量较大,用比重瓶法测验得到的含沙量往往大于实际含沙量,但测验者常常怀疑测验过程或
测验仪器出现误差,而忽略其真正原因。通过某城市供水沉沙池试验的含沙量测验发现,影响低含沙量测验误差
的潜在原因就是浑水中溶解质含量,它对含沙量的影响远远大于水体自身含沙量;此外,温度测验误差对含沙量的
影响较大,并且含沙量越小,温度测验误差对含沙量的影响越大。基于此,提出了比重瓶法测验低含沙量的改进方
法,得到了与烘干法基本一致的测验结果,为低含沙量测验提供了一些借鉴和参考。
关键词:比重瓶法;低含沙量;误差影响因素;温度;溶解质
中分类号:TV149.1
文献标志码:A
文章编号:1001-5485(2016)03-0005-04
以上),使得整个测验过程费时费力4,因而,在实
1研究背景
际含沙量测验中,通常采用比重瓶法。在实验室,采
用比重法进行含沙量测验时,通常用蒸馏水或去离
水体中的含沙量测验,是河流水文观测測、河工模子水进行测验,这对于含沙量较大水体而言,因水质
型试验、水质评价及工农业取水中必不可少的测验对含沙量的影响比较小,观测人员…一般也不会考虑
要素,对于上述课题研究领域具有举足轻重的作用
°水质对含沙量的影响;但当含沙量较小时,水质对含
根据测验原理的不同,含沙量的测验方法分为直接沙量的影响就不可忽视,甚至水质对含沙量的影响
测验法和间接测验法。直接测验法主要有烘干称重远远大于水体自身的含沙量。鉴于上述原因,论文
法和比重瓶法。烘干称重法通常取-一定量的浑结合某城市供水沉沙池试验,对比重瓶法测验低含
水样,经过沉淀或滤纸过滤后,在烘箱中烘干,由种沙量可能产生的原因及影响因素进行了分析研究,
称出重量,计算得到含沙量。比重瓶法也称为置换结果表明:水样中溶解质含量是引起含沙量测验误
法,它是采用预先率定好的比重瓶灌装浑水水样,进差的重要原因,其含量远远大于水体自身的含沙量,
行称重及水温测验,之后用浑水重减去同温度清水温度误差对含沙量的测验误差影响也较大。基于上
重,两者差值除以比重瓶体积、再乘以水沙置換系数述认识,试验采用了模型循环水作为清水,并采用了
即得到水体含沙量2:。间接测验法主要有光电测精度较高的电子温度仪进行水样温度测量,使得含
沙仪法、同位素测沙仪法、激光测沙仪法和超声波测沙量测验结果与烘干称重法测验结果基本吻合,可
沙仪法等。与直接测验法相比,间接测验法还处为同类试验研究提供借鉴和参考。
于研发阶段,测验精度低;另外,间接测验法采用的
仪器都是基于光电、同位素、超声波以及核能等原理
生产的,投资高、费用大。因此,现阶段水体含沙量2比重瓶法測验含沙量原理和方法
普遍采用直接测验法。
比重瓶法具体计算过程如下
烘干法是测定泥沙浓度最广泛的方法,设备简
W。=k(W。-W。)
(1)
单,方法易行,有较高的精度,且常作为评价其他方
法的标准?。但由于烘干法需对待测水样进行沉
(2)
淀、过滤和烘干(烘干温度一般为105℃,时间10h式中:W、为泥沙质量;W为比重瓶加洋水的质量;
收稿日期:2014-10-13;修回日期:2014-12-13
基金项目:國家自然科学基金项目(51279170)
作者简介:吴彰松(1992-),男,河南信阳人,硕士研究生,主要从事水利水电工程研究,(电话)15249188271(电子信箱)wuz812@163.
通讯作者:梁宗祥(1964-),男,陕西宝鸡人,高级工程师,主要从事水工水力学方面的研究,(电话)13772180505(电子倌箱) liangzi@mw
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2016年
昭、为同温度下比重瓶加清水的质量;p,为泥沙密沙样,含沙量还不足0.1kg/m3,与比重瓶法测验的
度;p为水的密度;k为置换系数。
结果差异很大;之后,反复取样测验分析,得到的结
沙样含沙量计算公式为
果基本一致。说明沉沙池出池含沙量确实很小。因
Wsん(W。-W)
(3)此,作者就怀疑含沙量测验过程可能出现误差,并对
实测过程的每个细节进行分析,也对测验仪器进行
式中V为比重瓶容积。
了比对,没有发现2种方法测验误差较大的原因。
将式(3)中的单位统一为国际单位制,则含沙后来一个偶然的做法,揭开了问题的根源所在,即比
量的计算公式变为
较同温度自来水和去离子水的质量时发现,两者差
k(W-W)×1031000(WK
异很大。用比重瓶法测验,计算自来水的含沙量,自
vy×10
来水的含沙量将达到0.9kg/m。左右,也就是说,纯
(4)净的自来水水中溶解质含量已达到了0.9kg/m左
在日常测验工作中,实验人员通常用蒸馏水或右。因此,通过用自来水代替去离子水,进行含沙量
去离子水作为实验用水。为了计算方便,事先将不测验,得到的含沙量与烘干法基本一致。之后,为了
同温度的蒸馏水或去离子水重。制成表格以备查提高含沙量测验精度,测验含沙量的清水均用模型
用。在计算含沙量时,根据瓶加浑水称重时所测得试验循环水经过若干天澄清过滤的水代替去离子
的水温,査出W。值,即可由式(4)求出含沙量。
水,同时为了分析其它因素对含沙量测验造成的误
差,以及误差影响的程度,作者对实验用水和温度可
能造成的误差及影响程度也进行了分析。
3含沙量测验误差分析
3.2温度误差对含沙量测量误差的影响
比重瓶法测验含沙量需要利用温度计测量浑
3.1测验误差分析
水、清水温度,因温度计自身精度误差或其它原因造
在某城市供水沉沙池试验过程中,需要测定沉成的温度偏离实际温度,也将造成含沙量测验误差。
沙池出口的含沙量及出池泥沙级配,根据上述含沙为了分析温度误差对含沙量测验结果的影响程度
量的测验方法,出池含沙量均在0.9kg/m2左右,见假设表1中水样温度偏高1℃,则其含沙量测验结
表1。由于出池泥沙级配较细,需要采用水分析法果见表2。
确定泥沙级配,根据测验规范,水分析法至少需要
对比表1和表2中的数据可知,当测得水样温
5g沙样。根据上述含沙量实测值可知,取浑水水度比实际温度高1℃时,测得的水样含沙量是实际
样20kg,通过沉淀、烘干即可得到15g以上沙样含沙量的1.17~1.41倍。可见,温度测验误差对含
量,但实际实施过程中发现,20kg浑水中仅有几克沙量测验误差影响较大,含沙量测验中应采用文
表1某城市供水沉沙池试验测验的含沙」
Table 1 Test results of sediment concentration of desilting basin for water supply in a city
取样时刻取样位置
温度/C
W