本报讯 “治黄经验认为，黄河下游河道中冲泻质与床沙质的分界粒径为0.03毫米，后来根据级配数据的分组情况，采用了0.025毫米。在青年基金项目的支持下，我计算出这个数值应该为0.036毫米。”近日，在黄河水利科学研究院，高级工程师李小平一边画图，一边详细讲解了黄河下游冲泻质与床沙质最新分界粒径的来历。
随着黄河中游水土保持工作的持续开展，流域来沙量呈减少趋势，特别是小浪底水库的建成延缓了下游河道的淤积抬升。然而，小浪底水库的拦沙库容有限，因此只有拦减不利于下游河道输送的泥沙，才可使水库达到最优拦沙减淤效益。
李小平介绍说，黄河泥沙大致分为运动的泥沙和静止的泥沙，运动的泥沙又分为悬移质和推移质。推移质相对于悬移质很少，一般不作研究。悬移质泥沙则根据是否参与造床分为冲泻质和床沙质，其中床沙质是参与造床的泥沙，当停止运动后，会转变成床沙。
为弄清楚细颗粒泥沙含量对水流输沙能力的影响以及悬沙中冲泻质与床沙质的分界粒径问题，李小平于2007年申请了国家自然科学基金青年基金项目“黄河下游冲泻质含量对水流输沙能力的影响”，并获得资助。
研究中，李小平发现，泥沙的起动流速、扬动流速和止动流速分别相等时所对应的泥沙粒径，具有非常重要的物理含义。
为此，李小平研究了黄河几十年的水沙资料，分析了300多场洪水的分组泥沙输移特性，并通过计算得出：扬动流速与止动流速相等时，对应的泥沙粒径为0.036毫米；起动流速和扬动流速相等时，对应的泥沙粒径为0.085毫米；起动流速和止动流速基本相等时，对应的泥沙粒径为0.195毫米。
李小平解释说，粒径小于0.036毫米的泥沙，起动流速最大，扬动流速最小，泥沙一旦起动，只能作悬移运动，不能作推移运动。由于止动流速小，运动的泥沙很难静止到床面上。同时，由于起动流速较大，静止的泥沙也较难被起动；悬移的泥沙与静止的泥沙很难交换。该范围的泥沙具有悬移质中冲泻质泥沙的特性。
粒径为0.036～0.195毫米的泥沙，起动、扬动流速比较接近，且都不大，该范围内的泥沙随着水流条件的改变，在悬移、推移和静止三种状态之间易相互转换。该范围内的泥沙具有悬移质中床沙质泥沙的特性。
同时，粒径大于0.195毫米的泥沙，扬动流速较大，起动流速与止动流速相当，该粒径范围内的泥沙较难扬动，运动的泥沙以推移运动为主。该范围内的泥沙具有推移质泥沙的特性。
通过研究，李小平得出一个重要结论：从泥沙自身特性出发，止动流速与扬动流速相等的粒径为冲泻质与床沙质的分界粒径。经计算，悬移质中冲泻质与床沙质的分界粒径为0.036毫米，与水流强度无关。该结论与以往治理黄河研究中得出的冲泻质与床沙质分界粒径的经验值0.03毫米非常接近。
“在其他河流中，这个数值是否适用，我们正在开展进一步研究。如果这个数值将来能得到学界认可，对泥沙学科的发展将会是一个推动。”李小平说。（史俊庭）
《中国科学报》 (2013-01-24 第4版 综合)
