自然科普:大自然的奇妙現(xiàn)象:“涇渭分明”的“制造者”居然是它!
來(lái)源:科普中國(guó)
發(fā)布時(shí)間:2023-09-19
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成語(yǔ)“涇渭分明”出自《詩(shī)經(jīng)·邶風(fēng)·谷風(fēng)》意思是涇河水清,渭河水渾,涇河的水流入渭河時(shí),清濁不混,比喻界限清楚或是非分明。為什么會(huì)出現(xiàn)涇渭分明的情況呢?泥沙在其中扮演了至關(guān)重要的角色


陜西省西安市北郊,有兩條河流在那里交匯。一條叫涇河,河里泥沙很少,水很清;另一條叫渭河,河里泥沙很多,水很渾。這兩條河流到一塊后,有很長(zhǎng)一段仍然是半邊清半邊渾、界限分明。這就是成語(yǔ)“涇渭分明”的來(lái)歷,這個(gè)現(xiàn)象的制造者,是水文中一個(gè)重要研究對(duì)象——泥沙。


泥沙是顆粒狀的,很細(xì)小。其中個(gè)頭最小的,常常得意洋洋地懸浮在流動(dòng)的水中,是把河流弄渾的家伙,被稱(chēng)為懸移質(zhì)。還有一種個(gè)頭稍大,但卻比較“懶惰”,老是趴在河床上,水推一下,它才向前移動(dòng)一下,所以干脆就叫它推移質(zhì)。


懸浮在水中的泥沙被稱(chēng)為懸移質(zhì),趴在河床上的泥沙被稱(chēng)為推移質(zhì)


泥沙順?biāo)?,隨著流速變小,它們漸漸沉積在河床上,特別是下游平原河口,形成了大片河灘,營(yíng)造了肥沃的土地,滋養(yǎng)了生物,催生了農(nóng)業(yè),為人類(lèi)文明產(chǎn)生發(fā)展立下了汗馬功勞。它還是應(yīng)用廣泛的建筑材料。


然而,泥沙多了也不是好事,常見(jiàn)的危害就有河流改道、水庫(kù)淤積、工程報(bào)廢。航道不暢、船只擱淺等。


面對(duì)大自然,水文要做的,就是為興利除害、化害為利,尋找科學(xué)對(duì)策。監(jiān)測(cè)泥沙,成為走向這一目標(biāo)的第一步。


西漢時(shí)期的張戎提出了解決河流泥沙問(wèn)題的方法


對(duì)泥沙的監(jiān)測(cè),古已有之。公元4年,因治水有方而名聲大振的張戎,就向朝廷建言,黃河的水十分之六都是泥沙,應(yīng)當(dāng)利用水流速度解決泥沙問(wèn)題。這個(gè)方法,被當(dāng)今黃河上游高洪泥沙監(jiān)測(cè),以及利用水庫(kù)等水利工程調(diào)水調(diào)沙的效果所印證。古人的治水智慧由此可見(jiàn)一斑。


為監(jiān)測(cè)泥沙,工程師們發(fā)明了泥沙采樣器,用來(lái)提取河流沙樣,然后經(jīng)過(guò)一系列專(zhuān)業(yè)方法,檢測(cè)泥沙含量的多少、顆粒的大小以及在整條河上的分布情況,從而掌握河流泥沙規(guī)律。


洪水越大,泥沙就越多,就越要加密監(jiān)測(cè)。洶涌的激流上,水文工作者頂著狂風(fēng)暴雨,甚至冒著生命危險(xiǎn),提取泥沙樣本。



水文工作者用測(cè)沙儀來(lái)檢測(cè)河水中泥沙含量


這樣的作業(yè)反復(fù)進(jìn)行著,往往一個(gè)測(cè)量過(guò)程就長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)甚至十多個(gè)小時(shí)。最終,這樣一次測(cè)驗(yàn),在水文分析圖上只留下了一個(gè)點(diǎn)。每年,水文需要成百甚至上千個(gè)這樣的點(diǎn)來(lái)分析河流泥沙的數(shù)量和變化規(guī)律。


近年來(lái),工程師們終于發(fā)明研制出了新的儀器——測(cè)沙儀,一種可以測(cè)出水中泥沙含量的儀器。依據(jù)原理的不同,主要有光電式、超聲波式和振動(dòng)式測(cè)沙儀。



分析泥沙顆粒的大小,主要采用尺量法、篩分法、沉降法,因?yàn)槲覈?guó)河流泥沙粒徑變化大,有時(shí)需要幾種方法同時(shí)使用。目前,我國(guó)應(yīng)用較多的是用激光粒度儀分析泥沙的粒徑。



我國(guó)的泥沙研究水平是世界領(lǐng)先的,順便提一下,1957年,黃河干流輸沙量達(dá)到16億噸,要是讓現(xiàn)如今14多億人都去搬運(yùn),平均每人得搬一噸多。但近20多年來(lái),黃土高原生態(tài)治理成效卓著,進(jìn)入黃河的泥沙已經(jīng)大量減少。


原來(lái)如此

河流泥沙:河流中隨水流輸移或在河床上發(fā)生沖淤的巖土顆粒物質(zhì)。

輸沙率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)河流某一斷面的泥沙重量。

懸移質(zhì):受水流的紊動(dòng)作用懸浮于水中并隨水流移動(dòng)的泥沙。

推移質(zhì):受水流拖曳力作用沿河床滾動(dòng)、滑動(dòng)、跳躍或?qū)右频哪嗌场?/span>

參考素材:《水文知識(shí)科普讀物》


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