渭河陕西段河床沉积物粒度参数研究

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1、渭河陕西段河床沉积物粒度参数研究　　摘要：在渭河陕西段选取眉县、咸阳、西安、临潼、华县5个研究点，通过对河床沉积物样品的采集与粒度分析，分别采用Folk-Ward图解法公式和McManus矩法公式，对5个研究点沉积物的粒度参数进行计算和比较。结果显示，两种方法计算得出的5个地点沉积物平均粒径和分选系数基本相同，但偏度和峰度计算结果相差较大。图解法计算结果中除西安草滩外，其他4个采样点粒径均符合正态分布；矩法计算出的偏度和峰度的数值超出了所规定的描述范围。从两种分析方法来看，渭河表层沉积物粒度分析更适合用图解法进行计算和描述。关键词：渭河陕西段；河床沉积物，粒径分布；图解法；

2、矩法中图分类号：PT36.21；P931.7文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）04-0075-047沉积物的粒度分布一般受搬运介质和搬运动力强度的控制，与其周围的具体环境有紧密的联系。通过对沉积物的粒度特征分析有助于提取沉积环境的有关信息，或进行沉积环境特征辨识[1-4]。通常，表征沉积物特征的参数有平均粒径、分选系数、偏度和峰度等，它们在沉积动力学和工程地质等方面研究中都有广泛的应用[5]。目前在粒度资料分析中使用的计算方法主要有图解法和矩法两种[6]。这两种方法在海洋沉积物颗粒研究中应用较多[3，6-7]，但较少应用到河流沉积物粒径的计算与分析上。本

3、文以渭河陕西段为研究对象，分别采用图解法和矩法两种方法，对渭河陕西段河床表层沉积物粒度分布参数进行计算，并分析比较这两种方法在应用上的差异性。1研究方法采用图解法和矩法对沉积物颗粒粒度参数进行计算分析。图解法是根据粒度分析结果绘制出累积分布曲线，从曲线上直接读出某些具有代表性的累积百分数所对应的粒径值，然后根据公式进行参数计算；矩法是将样品的平均粒径、标准偏差、偏态值和峰态值分别定义为粒度分布的一次矩、二次矩、三次矩和四次矩的函数，并根据公式进行计算[7-8]。1.1粒度参数的概念及内涵粒度参数是综合反映沉积物粒度特征及沉积环境的量化指标[9]。经常使用的粒度参数有平均粒度

4、（Mz）、分选系数（Sd）、偏度（Sk）、峰度（Ku）等[10]。7平均粒度（Mz），即沉积物粒度的平均值，反应了沉积物粒度分布的集中趋势，即所研究对象的粒度一般是趋向于围绕着一个平均数值分布，这个数值就叫做平均粒径或中值。分选系数（Sd）是分选性的指标，一般用标准偏差表示，用来区分沉积物颗粒大小的均匀程度。当粒度集中分布在某一范围较狭窄的数值区间内时，就可以大致定性地说它是分选较好；分选性的好坏可以作为环境标志，常用于分析沉积环境的动力条件和沉积物的物质来源[9，11]。偏度（Sk）是统计数据分布偏斜方向和程度的度量，是统计数据分布非对称程度的数字特征，表征概率分布密度曲

5、线相对于沉积物平均值不对称程度的特征数。峰度（Ku），又称峰态系数，表征概率密度分布曲线在平均值处峰值高低的特征数，是描述数据在平均粒度两侧集中程度的参数，简单来讲，峰度就是描述积物频率分布曲线分布形态的陡缓程度。1.2粒度参数计算方法2研究区域渭河是黄河的最大支流，也是河流生态环境遭到严重破坏的地区，是陕西关中地区的生命河，渭河流域生态系统健康直接影响着关中地区社会经济发展的兴衰。渭河流域范围内大部分为深厚的黄土覆盖，质地疏松，且多孔隙，垂直节理发育，富含碳酸钙，易被水蚀[13]，加之人为活动的影响，流域内水土流失严重，使渭河成为一条多泥沙河流。渭河泥沙颗粒组成、矿物成分

6、与黄土有极大的相似性，沉积物颗粒粒径较粗[14]。7通过对渭河陕西段的实地考察，沿渭河四大主要城市西安、宝鸡、咸阳和渭南，选择了宜于采集沉积物的5个地点（眉县、咸阳、西安、临潼、华县）作为研究点（图1），采用水头下降竖管试验法对选定点位的渭河河床沉积物进行取样。在眉县、咸阳、西安、临潼和华县每个研究点的取样数目分别为13个、13个、30个、15个、5个，沿着水流方向依次布点，距离河岸2～5m处取样，间隔约1.5～3m（图2），从河底向下取深度约为40cm左右的泥样。每个取样点采用GPS定位、布点数见表3。采样过程中，考虑到华县河床沉积物主要以粉砂和黏土为主，所以采取的样品较

7、少一些。结果显示，西安与其他4个研究点的粒径分布有明显差别，沉积物颗粒明显偏大，粒径在0.28mm以上的颗粒占了总体颗粒的50%；临潼样品中小于0.094mm的粒径所占比例比眉县、咸阳、华县都小，但是大于0.15mm的粒径范围内，4个地区粒径分布接近；眉县和咸阳的粒径分布情况比较相似；华县是这5个采样点中，　　采样点图解法矩法分选系数偏度峰度分选系数偏度峰度眉县分选极好近对称很平坦分选极好极正偏非常宽咸阳分选极好近对称很平坦分选极好极正偏非常宽西安分选中等极正偏平坦分选较差极正偏非常宽临潼分选极好近对称很平坦分选较