完善黄万里理论之（3）----河道中泥沙分类

1、床构质；

床构质是处于河床表面以下（包括表面），颗粒之间相互牵扯挤压的泥沙，就是那些还没有脱离河床束缚的颗粒。这些沙和土是河床的结构组成物质，所以称其为床构质。床构质中各个颗粒之间主要靠摩擦力相互牵扯成为整体。只要颗粒还受到河床的拉力，没有移动，无论大小，都是床构质。
讨论：
床构质与过去分类的床沙质（造床质）有点类似，过去我们对床沙质的理解是；床沙质是河流挟带的泥沙中粒径较粗的部分，且在河床中大量存在的泥沙。河流中的推移质和悬移质中较粗颗粒，他们在输移过程中经常与床沙进行交换。从表面上看，经过一段距离后，河流对床沙质的含量达到饱和，并称此时的含沙量为水流的携沙能力。人们通过“理论”推导，得出了含沙量的计算公式，或根据经验公式计算河道的输沙率，都是针对床沙质，非冲泻质。
床构质与床沙质有本质的不同，床沙质强调的是能否与床沙进行交换，与粒径的大小有关，而床构质强调的是否受到河床的束缚，与颗粒大小无关。
2、悬疑质；
河底泥沙中颗粒大小不一，其中一些颗粒较小泥沙，受到河水的冲击与搅动，会脱离河床，进入上部的河水中，随河水的主流向前移动。这些泥沙，统称为悬移质。
讨论：
过去，我们将河流主流中颗粒较小，能够随主流一起向前移动的泥沙颗粒，从外表上看好像泥沙颗粒悬浮在主流当中，称这一类的泥沙颗粒为悬移质。我们现在定义的悬移质不但包含了原来悬移质的颗粒，也包含了过去推移质中的部分颗粒。（详见后面的推移质）
重新定义的悬移质中也有颗粒大小之分，其中较小的颗粒，被冲起后，能够上升到较高部位，在河流中停留时间也比较长。其中较大颗粒不能被冲到较高的部位，在河水中停留的时间也短，很快又掉落到床面上，并再次被冲起，进入下个循环，表现为在河底跳跃式前进。过去我们把它们归类为推移质，在下一章中我们会清楚，这些跳跃移动的泥沙颗粒的受力情况与悬移质相同，应该把它们归类于悬移质当中。
从运动状态上看，小的颗粒泥沙在向下游运动的过程中，也会经常掉落到到床面，只不过颗粒越小，跳跃的越高，甚至可以达到河流的水面，在河水中停留的时间更长，每次跳跃的距离也更远。（见图—1）。仅仅在底层跳跃的泥沙颗粒的受力情况与小颗粒的悬移质相同，运动轨迹相似，所以应该把它们归类于悬移质。
图—1 悬移质泥沙颗粒移动轨迹示意图
3、推移质；
河底泥沙中有部分颗粒比悬疑质的颗粒大，虽然不能进入上部河水中，但在河水作用下，会沿河床表面向前滚动或滑动，这些颗粒称为推移质。
讨论：

我们将过去定义推移质中跳动的颗粒归类于悬移质，剩下的才是现在定义的推移质。
河流中推移质并不是一个个单独的颗粒，它们经常是集中在一起，表现为整层移动，俗称底层移动的流沙。它们在移动的过程中，相互之间摩擦、碰撞，能量交换频繁。
4、游离质；
游离质是个新概念，床构质受到河水浸泡，颗粒间的缝隙被水填充，相互之间的摩擦力会逐渐减小，其表层颗粒又没有受到其它颗粒的挤压，这种脱离河床束缚，还没有移动的泥沙颗粒，称为游离质。另外河水从上游带来的泥沙有些会掉落、滑落到河床上，并停止移动（包括瞬间停止），在没有被其它泥沙挤压之前，也是游离质。从时间上看，游离质可能长时间不动，也可能瞬间就转化为推移质、悬移质或床构质。
讨论；
某种意义上讲，游离质是一种理想化的颗粒。引入这个概念是为了以后的讨论和计算的方便。而在实际上，确实存在这样性质的颗粒。比方说，河床表面上一个颗粒还没有移动之前，到底是床构质还是游离质，静止地看，无法分辨，但在动态上看，每个颗粒在床构质向推移质或悬移质转变之前，或推移质、悬移质在滑落、掉落到床面的颗粒停止运动时，肯定有一个不受河床约束的瞬间。这个瞬间的颗粒就是游离质。
5.各类泥沙的关系
在给泥沙颗粒分类中，要说明几个问题。
5.1、在推移质中，泥沙颗粒实际是分为多层运动，必然存在上层颗粒挤压下层颗粒，下层颗粒虽然受到了上层颗粒的挤压，只要它在运动，它就是推移质。
5.2、理论上讲，游离质应该在推移质之下，必然会受到推移质的挤压。但是，我们在分析河流泥沙运动时，把推移质、悬疑质归为河流的流体之中，唯有不受河床上还没有移动的颗粒挤压的颗粒，j就可算游离质。
5.3、从一段河流来看，床构质和河水带来的泥沙是游离质、推移质、悬移质的来源。（广义上讲，河水带来的泥沙，其原始状态都是床构质）。
5.4、随着流速的增加，水流对河床的冲力加大，床构质转换为游离质的量增多。床构质与颗粒大小无关。
5.5游离质是床构质与推移质、悬移质的过度。推移质和悬移质都是移动的物质，是流体的组成部分，但它们受力情况不同，运动状态也不同，它们与颗粒的直径，流速的大小都有关系。
6、流速对泥沙分类的影响
在水流的作用下，床构质转化为游离质，游离质中的小颗粒转变为悬移质，大颗粒转变为推移质。随着流速的增加，河床向深层冲刷，产生新的游离质，在游离质转化为推移质和悬移质的同时，推移质中的较小颗粒也会转化为悬移质。
随着流速的减小，悬移质由大到小逐渐转换为推移质，推移质也由大到小转换为游离质，更多的游离质堆积，最终变成了床构质。
7、其它泥沙分类方式
（略）
本篇主要是从泥沙受力和运动状态上将泥沙进行了分类，至于泥沙的具体受力情况，详见《河道中泥沙受力分析》。