第三节 黏性泥沙沿程分选规律
挟沙水流沿河道的演进过程是水流能量的变化过程，沿程变化的水流能量与河床阻力相互作用，使河床的物质组成在不同位置表现出不同的组成特点，即河床物质组成沿程是变化的，对于一定范围内较稳定的河床，其物质组成的沿程分布是有规律的。王世强［13］对天然冲积河流的床沙中数粒径的沿程分布规律有所研究，得出如下的变化规律：
式中：D0为上游起始断面的床沙中数粒径；Dx为x断面的床沙中数粒径；x为离起始断面的距离；α为粒径沿程减细系数。
于淑云［14］在王世强的基础上通过理论分析与实测数据统计、计算分析相结合的方法得出了红山水库床沙D50的沿程分选规律。
河流上水利工程的兴建，改变了河流的自然形态，河流物质组成与沿程分布也随之改变，故其分选规律与天然河道存在差别，于淑云的研究也说明了这一问题。
为了进一步研究床沙沿程分选的规律，在试验水槽里面做了不同淤积方式（静水淤积和动水淤积）下，床沙的沿程分选规律，试验在图1-4所示的模型里面进行。试验沙为天然沙，级配见图1-5，中径为0.072mm，淤积方式均采取水库加沙并用高扬程潜水泵搅拌，之后通过水泵将挟沙水流送入水槽，使泥沙自然淤积，淤积过程流量控制在80m3/h，淤积时间为1h，动水淤积时还需控制闸门开度为3.00cm。
图1-4 试验模型整体平面布局图
试验共完成19组，分别是动水固结1d 5组、动水固结3d 5组、动水固结9d 6组、静水固结9d 1组、动水固结27d 1组、动水固结300d 1组。按照试验要求的不同以及试验的实际情况（无法控制淤积后的原始比降相同），试验分两大部分：不同的淤积固结历时、不同初始比降以及相同历时下不同比降分别在相同的条件下对其进行冲刷。
图1-5 试验沙样粒配曲线
试验测得的是一系列地形数据、断面流速数据、水位数据、水温数据等。
试验中每组在不同断面（CS5、CS15、CS25、CS35、CS43）取五个样本进行筛分分析，各断面到闸门的距离见表1-1。
表1-1 各断面与闸门之间的距离
对各种情况下的样本进行筛分，得出的试验结果如图1-6～图1-10所示。
图1-6 静水沿程分选规律
图1-7 动水沿程分选规律
图1-8 静水、动水平均粒径沿程分选比较
图1-9 动水淤积出槽泥沙平均粒径与试验沙样比较
图1-10 动水淤积时同一点处上层泥沙、下层泥沙与试验沙样比较[1]
从图1-6～图1-10可以看出，动水和静水条件下，水流对泥沙的沿程分选均效果明显，越靠近进水断面泥沙越粗，随水流方向逐渐变细，而且静水效果更加明显；无论哪种方式淤积，靠近进口断面的淤积泥沙比原试验沙粗，靠近出口断面淤积泥沙比原试验沙细；静水淤积时，CS25断面的淤积泥沙中值粒径与原试验沙中值粒径相近，动水淤积时，CS35断面的淤积泥沙中值粒径与原试验沙中值粒径相近近。
动水出槽泥沙粒径于原试验沙相比明显偏细，中值粒径变为0.57mm，而粗颗粒出槽更少，但级配曲线的走势与试验沙样走势基本一致。
在来沙条件基本不变的情况下，对于同一地点，动水淤积泥沙中值粒径随深度变化不明显，级配变化也不大，泥沙基本采取均匀淤积，但从细微区别上看，上层淤积泥沙与原试验沙更为接近，下层泥沙有粗化的现象。