什么是输沙率？

“输沙率”是描述泥沙在流体（主要是水流或风力）作用下运动强度的关键物理量。简单来说，它表示单位时间内通过某一断面或单位宽度内输送的泥沙数量。

以下是输沙率概念的详细解释：

1. 核心定义：

   • 水流输沙率： 指单位时间内通过河流、渠道或管道某一横断面的泥沙总量。

   • 风沙输沙率： 指单位时间内通过单位宽度（垂直于风向）的断面上输送的沙量。

   • 核心思想：衡量泥沙输运的速率或通量。

2. 常用单位：

   • 水流输沙率：

     • 总量输沙率： 吨/秒、千克/秒（表示整个断面的总输沙量）。

     • 单宽输沙率： 千克/(秒·米)、吨/(天·米)（表示单位河宽上的输沙量，在理论研究和工程应用中更常用）。

   • 风沙输沙率： 千克/(小时·米)、克/(分钟·米)、吨/(公里·天)（强调单位宽度上的输沙量）。

3. 影响因素： 输沙率受多种复杂因素影响，主要包括：

   • 流体动力：

     • 水流： 流速（最关键因素，输沙率通常与流速的高次方成正比）、流量、水深、比降（坡度）。

     • 风力： 风速（最关键因素，存在一个起动风速，超过该风速输沙率随风速急剧增加）。

   • 泥沙特性： 粒径大小、形状、密度、级配（不同粒径泥沙的比例）、泥沙的可动性。

   • 边界条件： 河床或地表物质组成、糙率、地形起伏、植被覆盖度（植被能显著减少风沙输沙率）。

   • 泥沙补给条件： 上游或上风向是否有充足的泥沙来源。

   • 人类活动： 水库拦沙、采砂、土地利用变化（如毁林开荒增加泥沙供给）等会显著改变天然输沙率。

4. 重要性：

   • 地貌演变： 是塑造河流地貌（如河床冲刷淤积、河岸侵蚀、三角洲形成）和风沙地貌（如沙丘移动、沙漠扩张）的核心过程。

   • 水利工程：

     • 水库淤积： 预测水库寿命，制定排沙措施。

     • 河道整治： 分析河床稳定性，设计堤防、护岸、航道疏浚方案。

     • 灌溉渠道： 设计防止渠道淤积或冲刷。

   • 防洪： 泥沙淤积抬高河床，降低河道行洪能力，增加洪水风险。

   • 水土保持与生态： 评估土壤侵蚀程度，制定水土流失防治措施，保护生态环境。

   • 海岸工程： 研究海岸带泥沙运动，防止海滩侵蚀，设计港口防波堤和航道。

   • 风沙防治： 评估沙害程度，设计防风固沙工程（如沙障、防护林）。

5. 测量与计算：

   • 直接测量： 使用采样器（如瓶式采样器、泵吸式采样器、积沙仪）采集通过断面的泥沙样本，烘干称重后计算。

   • 间接计算：

     • 利用悬移质输沙率公式（如爱因斯坦公式、沙莫公式等）或推移质输沙率公式（如梅叶-彼得公式、爱因斯坦推移质公式等）。

     • 利用风沙输沙率公式（如拜格诺公式、莱蒂公式等）。

     • 利用水动力学模型或风沙物理模型进行数值模拟。

     • 利用现代技术（如声学多普勒流速仪、激光粒度仪、遥感）辅助监测和估算。

总结：

输沙率是定量描述水流或风力搬运泥沙能力的关键指标。它回答了“在特定条件下，单位时间内有多少泥沙被搬走”这个问题。理解和准确预测输沙率对于研究地貌演变、设计水利工程、进行防洪减灾、实施水土保持、保护海岸带和防治风沙灾害都具有极其重要的意义。其大小主要受流速/风速、泥沙特性、边界条件和补给条件控制。

参考：https://chat.deepseek.com/a/chat/s/135737ef-296a-448a-b18a-687a649a3431