Page 37 - 水利学报2025年第56卷第3期

改变之后，水文资料测算的泥沙颗粒级配曲线也会发生相应的变化，从而破坏资料的一致性，对河流
泥沙运动和输沙规律的精细计算带来困扰。
鉴于《河流泥沙颗粒分析规程》对于水文工作的重要指导意义，有必要研究规程修订带来的影响。
本研究期望利用泥沙颗粒分析规程变更过程中采取的不同悬移质级配测算方法，对原始资料中的颗粒
级配、代表粒径、平均沉速进行计算比较，进而研究规程变更对泥沙资料一致性的影响程度。为确定
不同方法测算的级配之间的换算关系，本文以统计学方法建立了不同级配资料之间的换算公式。最
后，本文对规程中涉及的沉速公式计算结果随温度的变化情况进行了剖析。

２ 研究数据来源

本文从中华人民共和国水利部水文局汇总刊印的《黄河流域水文资料》中提取得到级配、平均粒
径、中数粒径、最大粒径、平均沉速以及施测水温等参数。共选取来自 １９６０—１９８５年黄河下游干流
花园口、夹河滩、高村、孙口、艾山、泺口、利津等 ７个水文站的 ３０００多组实测数据。表 １汇总了本
文所采集数据的统计要素，可以看出，用于验证的数据范围较广，采用这些数据可使水文资料一致性
的验证更严谨。

表 １ 验证数据各水力要素范围
测站 中数粒径?ｍｍ 最大粒径?ｍｍ 平均粒径?ｍｍ 平均沉速?（ｃｍ?ｓ） 施测水温?℃
花园口 ０．００４～０．１１２ ０．２０６～０．７５７ ０．００７～０．１２８ ０．０１７～１．０７３ ０．０～３３．１
夹河滩 ０．００５～０．１０２ ０．２５８～０．６３２ ０．００４～０．１１６ ０．００７～０．８５２ ０．１～３３．１
高村 ０．００６～０．０９６ ０．２０６～０．７３３ ０．０１０～０．０９６ ０．０２５～０．９２２ ０．０～３１．２
孙口 ０．００５～０．０７４ ０．１２６～０．３９１ ０．００９～０．０７７ ０．０１９～０．６２０ ０．０～３１．５
艾山 ０．００５～０．０８３ ０．１３８～０．４０６ ０．００９～０．０８９ ０．０２２～０．７２３ ０．０～３１．７
泺口 ０．００５～０．０９１ ０．１３３～０．５００ ０．０１１～０．０８７ ０．０３８～０．７３７ ０．０～３３．０
利津 ０．００５～０．０８０ ０．１４７～０．３４６ ０．０１０～０．０８３ ０．０１３～０．８３０ ０．０～３２．０

在评估资料吻合度时采用表 ２所列的统计参数。 表 ２ 检验参数
表 ２中，ＲＭＳＥ和 ＭＡＥ用于衡量计算值和实测值 统计参数 表达式
之间的误差，取值范围均为［ ０， ＋ ∞），其值越小，代
Ｎ
－
２
表计算值与实测值之间的误差越小；Ｒ 和 Ｒ用于衡量 均方差 ∑ （Ｐ ｉ Ｏ ｉ ） ２
ＲＭＳＥ ＝ ｉ ＝１
计算值对实测值的拟合精度，取值范围分别为［ ０，１］ 槡 Ｎ－ １
和［ － １ ，１］，二者的绝对值越接近 １，计算结果的拟合 Ｎ
－ 珚
－ 珔
∑ （Ｏ ｉ Ｏ）（Ｐ ｉ Ｐ）
精度就越高。 ｉ ＝１
相关系数 Ｒ ＝
Ｎ ２ Ｎ ２
Ｐ）
∑ （Ｏ ｉ Ｏ）
槡 － 珚 槡 －珔
∑ （Ｐ ｉ
ｉ ＝１
ｉ ＝１
３ 沉速公式替换影响分析
Ｎ
－
∑ （Ｐ ｉ Ｏ ｉ ） ２
ｉ ＝１
２
决定系数
Ｒ ＝ １ －
３．１ 粒径计法级配测算原理 为了深入探究沉速公式 Ｎ
－ 珚
∑ （Ｏ ｉ Ｏ） ２
替换影响级配测算结果的底层逻辑，下面简单介绍粒 ｉ ＝１
径计法测算泥沙样本级配的操作过程及原理。整个实 １ Ｎ
平均绝对误差 ＭＡＥ ＝ －
∑ Ｐ ｉ Ｏ ｉ
验过程需要用到的仪器有：温度计、秒表、电热干燥 Ｎ ｉ ＝１
箱、电子秤、注样器、粒径 计以 及接沙杯 等。实 验开 注：Ｐ为计算值；Ｏ为实测值；Ｎ为数据组数。
始时，首先将粒径计中注满清水，并用温度计测得施测水温。再使用注样器把待测沙样输入粒径计
中，随后沙样即开始在清水中沉降。当泥沙颗粒沉降到粒径计底部时，会流入放置于粒径计底部的接
沙杯中。根据预先设定的粒径级，利用规程指定的沉速公式，结合粒径计管长，计算得到对应于粒径
界限大小的泥沙颗粒从粒径计顶部沉降至底部并流入接沙杯所需的时间。整个沙样的沉降过程通过秒
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