懸移質

懸移質（suspended load）又稱懸移載荷、懸浮載荷，是指懸浮在河道流水中、隨流水向下移動的較細的泥沙及膠質物等，即在搬運介質（流體）中，由於紊流使之遠離床面在水中呈懸浮方式進行搬運的碎屑物。懸移質通常是粘土、粉砂和細砂。

懸浮在水流中隨水流運動的泥沙顆粒。天然河流大都屬紊流，其中存在著許多尺度不等、具有不同運動速度和旋轉方向的渦體。懸移質在水流中的運動軌跡是很不規則的，沿水流方向的運動速度和水流速度大致相同。維持泥沙懸浮運動的能量主要來自水流紊動能。

從床面上掀起的泥沙顆粒進入主流區後，如果遇到向上的紊動渦體，就會被帶入更高層的水流中去，並隨水流一起運動，成為懸移質。

基本介紹

• 中文名：懸移質
• 外文名：suspended load
• 別稱：懸移載荷、懸浮載荷
• 定義：較細的泥沙及膠質物等

運動理論

單位水體中所含懸移質的質量稱為含沙量(kg/m3)。平衡輸沙狀態下含沙量沿水深分布可由懸移質運動理論計算。懸移質運動理論主要有兩種。

①擴散理論：20世紀30年代由美國的M.P.奧布賴恩和蘇聯В.Μ.馬卡韋耶夫分別提出。他們認為在紊動擴散作用下，泥沙從含沙量較高的流層（通常在河底附近）傳遞到含沙量較低的流層，泥沙擴散強度與含沙量梯度成正比。這種擴散作用平衡了受重力作用而下沉的泥沙，使含沙量維持恆定分布，據此可得出含沙量沿水深分布公式。

②重力理論:50年代由蘇聯的Μ.Α.韋利卡諾夫提出，認為挾沙水流在運動過程中所做的功,除了阻力功外,還有懸浮功。據此，也可導出含沙量沿水深分布公式。對於重力理論目前有不同認識。 　單位時間內通過河流任意斷面的懸移質質量稱為懸移質輸沙率(kg/s)。平衡輸沙條件下懸移質中床沙質輸沙率可根據懸移質運動理論來推求。由於理論公式用到天然河流中時常有較大偏差，工程實踐中，多採用根據特定區域測量資料建立的經驗公式進行估算。

懸浮判定

紊流中存在許多大小不等的渦體，具有不同的運動速度和旋轉方向。從床面掀起的泥沙顆粒，遇到向上的紊動渦體，會被舉起,帶入更高層的水流中，隨水流向前運動，成為懸移質。紊動渦體的向上分速必須超過泥沙顆粒的沉速，渦體尺寸也應比泥沙顆粒的尺寸大，才能使泥沙顆粒懸浮。一般認為，當時，以懸移形式運動的泥沙顆粒很少。因此可以作為泥沙進入懸浮狀態的臨界判別值。式中ω為泥沙顆粒的沉速，為水流的摩阻流速，k為卡門常數。

特性

懸移質在水流中的運動軌跡很不規則，但它在水流方向的運動速度大致與水流速度相當，維持泥沙懸浮的能量主要來自水流的紊動能。懸移質與推移質之間經常進行交換，泥沙顆粒在一個時刻以懸移質形式運動，在另一個時刻可能以推移質形式運動。懸移質通過推移質與床沙間也存在著交換，當交換處於平衡狀態時，河床將保持相對穩定，否則，就要發生相應的沖淤變化。懸移質中較粗的顆粒在床沙中大量存在，有機會與床沙進行充分交換，其含量與水流有明確關係，屬於床沙質；較細泥沙顆粒在床沙中很少，主要來自於上游流域來沙量，屬於沖瀉質。

單位水體中所含的懸移質泥沙數量稱為含沙量，也稱含沙濃度。水流中含沙量的分布是不均勻的，一般床面附近較大，水面處較小。平衡條件下懸移質含沙量沿水深分布，可由懸移質運動理論（如擴散理論）來確定。單位時間內通過河流某一過水斷面的懸移質泥沙數量稱為懸移質輸沙率。床沙質輸沙率可通過懸移質輸沙率理論或經驗公式，用水力、泥沙因素資料來估算。

大多數平原河流，懸移質數量占總輸沙量的絕大部分，即使山區河流，懸移質所占比重也很大。懸移質對水庫、渠道及平原河流的沖淤變化有重要作用。

運用

懸移質在運動過程中與推移質和床面泥沙（簡稱床沙）之間經常發生交換。其中較粗的顆粒在床沙中大量存在，有機會進行充分地交換，使其含量與水流挾沙能力相等，稱為床沙質；較細的顆粒在床沙中很少，當來量不足時不能從床面得到補充，其含量常小於水流挾沙能力，取決於流域來沙量，稱為沖瀉質。通常將床沙組成中5%～10%的細顆粒段泥沙視作沖瀉質。