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大自然的奇妙现象:“泾渭分明”的“制造者”居然是它!
发布时间:2023-09-21     作者:   来源:科普中国   分享到:

成语“泾渭分明”出自《诗经·邶风·谷风》意思是泾河水清,渭河水浑,泾河的水流入渭河时,清浊不混,比喻界限清楚或是非分明。为什么会出现泾渭分明的情况呢?泥沙在其中扮演了至关重要的角色

陕西省西安市北郊,有两条河流在那里交汇。一条叫泾河,河里泥沙很少,水很清;另一条叫渭河,河里泥沙很多,水很浑。这两条河流到一块后,有很长一段仍然是半边清半边浑、界限分明。这就是成语“泾渭分明”的来历,这个现象的制造者,是水文中一个重要研究对象——泥沙。

泥沙是颗粒状的,很细小。其中个头最小的,常常得意洋洋地悬浮在流动的水中,是把河流弄浑的家伙,被称为悬移质。还有一种个头稍大,但却比较“懒惰”,老是趴在河床上,水推一下,它才向前移动一下,所以干脆就叫它推移质。

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悬浮在水中的泥沙被称为悬移质,趴在河床上的泥沙被称为推移质

泥沙顺水而下,随着流速变小,它们渐渐沉积在河床上,特别是下游平原河口,形成了大片河滩,营造了肥沃的土地,滋养了生物,催生了农业,为人类文明产生发展立下了汗马功劳。它还是应用广泛的建筑材料。

然而,泥沙多了也不是好事,常见的危害就有河流改道、水库淤积、工程报废。航道不畅、船只搁浅等。

面对大自然,水文要做的,就是为兴利除害、化害为利,寻找科学对策。监测泥沙,成为走向这一目标的第一步。

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西汉时期的张戎提出了解决河流泥沙问题的方法

对泥沙的监测,古已有之。公元4年,因治水有方而名声大振的张戎,就向朝廷建言,黄河的水十分之六都是泥沙,应当利用水流速度解决泥沙问题。这个方法,被当今黄河上游高洪泥沙监测,以及利用水库等水利工程调水调沙的效果所印证。古人的治水智慧由此可见一斑。

为监测泥沙,工程师们发明了泥沙采样器,用来提取河流沙样,然后经过一系列专业方法,检测泥沙含量的多少、颗粒的大小以及在整条河上的分布情况,从而掌握河流泥沙规律。

洪水越大,泥沙就越多,就越要加密监测。汹涌的激流上,水文工作者顶着狂风暴雨,甚至冒着生命危险,提取泥沙样本。

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水文工作者用测沙仪来检测河水中泥沙含量

这样的作业反复进行着,往往一个测量过程就长达数小时甚至十多个小时。最终,这样一次测验,在水文分析图上只留下了一个点。每年,水文需要成百甚至上千个这样的点来分析河流泥沙的数量和变化规律。

近年来,工程师们终于发明研制出了新的仪器——测沙仪,一种可以测出水中泥沙含量的仪器。依据原理的不同,主要有光电式、超声波式和振动式测沙仪。

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分析泥沙颗粒的大小,主要采用尺量法、筛分法、沉降法,因为我国河流泥沙粒径变化大,有时需要几种方法同时使用。目前,我国应用较多的是用激光粒度仪分析泥沙的粒径。

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我国的泥沙研究水平是世界领先的,顺便提一下,1957年,黄河干流输沙量达到16亿吨,要是让现如今14多亿人都去搬运,平均每人得搬一吨多。但近20多年来,黄土高原生态治理成效卓著,进入黄河的泥沙已经大量减少。

原来如此

河流泥沙:河流中随水流输移或在河床上发生冲淤的岩土颗粒物质。

输沙率:单位时间内通过河流某一断面的泥沙重量。

悬移质:受水流的紊动作用悬浮于水中并随水流移动的泥沙。

推移质:受水流拖曳力作用沿河床滚动、滑动、跳跃或层移的泥沙。

参考素材:《水文知识科普读物》



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