CN116106471B - 考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，包括以下步骤：(1)准备含沙水样并测定其浊度和含沙水样中泥沙的颗粒级配组成；(2)将含沙水样输入沉降柱中进行静水沉降实验，实验期间分多次从取样口采集含沙水样；分别测试各次采集的含沙水样中泥沙的颗粒级配组成，确定各次采集的含沙水样中泥沙的d90，计算各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度；(3)以各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度为纵坐标，以各次采集的含沙水样中泥沙的d90为横坐标，点绘泥沙平均沉降速度与泥沙的d90之间的关系，并拟合得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式，根据该换算关系式即可得到不同粒径的泥沙的沉降速度。
Description
技术领域
本发明属于河流泥沙动力学技术领域，涉及一种考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法。
背景技术
世界上有许多河流是多沙河流，河流的含沙量以及泥沙沉降速度等特性直接关系到河床演变。若在多沙河流上筑坝，泥沙的沉积输运还关系到水库寿命。因此，关于泥沙沉降的研究不可或缺。泥沙沉降实验在工程设计和河床演变模型参数确定方面都能提供重要参考。
泥沙沉降实验在工程设计方面的应用主要包括沉沙池的设计。沉沙池是用于沉淀挟沙水流中颗粒大于设计沉降粒径的悬移质泥沙以降低水流含沙量的建筑物。挟沙水流进入沉沙池后，由于过水断面突然扩大，导致流速显著降低，水流挟沙力大大减小，从而改变了原有的水流泥沙运动状态，形成水深大、流速小、挟沙力小、进口含沙量相对较大、挟沙水流一般处于超饱和运行状态的特点，从而将泥沙颗粒沉降在沉沙池的底部。泥沙沉降速度是体现沉沙池沉沙性能的重要参数。
泥沙沉降实验在河床演变模型参数确定方面的应用主要包括河床演变模拟和土壤侵蚀预报等。河流的流量和流速增大会带动水流底部床面上的泥沙开始运动，称为泥沙的起动。待水流大致稳定后，泥沙在竖直方向上会渐渐沉降。泥沙沉降实验可为模拟河床重新稳定所需的时间提供参数参考。山地丘陵和黄土地区地形起伏，黄土和松散的风化壳在缺乏植被保护的情况下，极易发生土壤侵蚀。为了有效防治土壤侵蚀以及评价水土流失所带来的环境影响，需要及早诊断土壤侵蚀的发生过程、调查不同土地利用情况下的土壤流失程度，必须开展科学的土壤侵蚀预报研究。土壤侵蚀的基本过程包括土粒的分离、搬运以及沉积过程，若要科学模拟土壤侵蚀过程、准确估算土壤的流失量，就必须深入研究泥沙的沉降过程，而泥沙沉降速度是表征泥沙沉降过程的重要参数。
关于泥沙沉降速度的计算，现有的理论公式推导存在一定的简化，现有技术在推导泥沙沉降速度的理论公式时，是将泥沙颗粒等同于规则球体进行受力分析和计算。但是，泥沙颗粒实际上并不是规则的球体，这会导致理论推导公式的计算结果与实际的泥沙沉降速度出现偏差。同时，现有的泥沙沉降实验中，只是计算了泥沙在不同梯度沉降时间下对应的沉降速度，并未考虑泥沙颗粒的粒径差异所造成的沉降速度差异，因而无法准确得知不同粒径的泥沙的沉降速度。因此，对泥沙沉降过程开展更为深入的研究，将泥沙颗粒粒径对沉降速度的影响考虑在内来建立泥沙静水沉降速度的测试方法，对于提高泥沙沉降速度的准确性具有重要的意义。
发明内容
针对现有泥沙沉降实验未考虑泥沙粒径对沉降速度的影响的不足，本发明提供了一种考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，以更好地反应泥沙粒径对泥沙沉降速度的影响，为天然河流中泥沙沉降及河道演变的数学模型研究提供技术支持。
为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，包括以下步骤：
(1)将泥沙与水充分混合使泥沙均匀分散在水中形成含沙水样，测定该含沙水样的浊度，以及该含沙水样中泥沙的颗粒级配组成；
(2)将含沙水样从沉降柱的进水口输入沉降柱中，待含沙水样在沉降柱中的液面超过沉降柱的出水口时，关闭进水口，停止输入含沙水样，同时开始计时；计时开始后，每隔5～60min从取样口采集一次含沙水样并记录采集含沙水样时取样处距液面的距离以及采集样品的时间，直到沉降柱内的含沙水样完全沉降；
分别测试各次采集的含沙水样中泥沙的颗粒级配组成，确定各次采集的含沙水样中泥沙的d90；根据各次从取样口采集样品时取样处与沉降柱内液面之间的距离与沉降历时的比值，计算得到各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度；
所述沉降柱的进水口位于沉降柱的下端，出水口位于沉降柱的上部，取样口位于沉降柱的侧壁上；
(3)以各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度为纵坐标，以各次采集的含沙水样中泥沙的d90为横坐标，点绘泥沙平均沉降速度与泥沙的d90之间的关系，并拟合得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式；
根据泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式，即可得到不同粒径的泥沙的沉降速度。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案的步骤(2)中，采集含沙水样的次数至少为9次。进一步地，采集含沙水样的时间越靠前，相邻采样次数之间的时间间隔越短。优选地，在前6次采集含沙水样时，采样的时间间隔不超过30min。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案中，在每次采集含沙水样前、后，分别记录一次采样处与液面之间的距离hi,b、hi,a，以hi,b与hi,a的平均值作为采集含沙水样时采样处与液面之间的距离，hi,b为第i次采集含沙水样前采样处与液面之间的距离，hi,a为第i次采集含沙水样后采样处与液面之间的距离。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案中，为了增加测试结果的准确性，步骤(2)中最好是设置3～6组平行实验，以各组平行实验中得到的各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度的平均值作为确定泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式的基础。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案中，沉降柱的高度至少为2米。进一步地，取样口与沉降柱的出水口之间的距离至少为1.5米。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案中，泥沙的颗粒级配组成通过马尔文激光粒度仪测量。
上述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法的技术方案中，各次采集的含沙水样中泥沙的d90是指，各次采集的含沙水样中泥沙粒径累积分布(0～100％)中90％所对应的直径，也通过马尔文激光粒度仪测量。
与现有技术相比，本发明的技术方案产生了以下有益的技术效果：
1.本发明提供了一种考虑泥沙粒径的泥沙静水沉降速度测试方法，该方法通过对每次采集到含沙水样中的泥沙的颗粒级配组成进行测定，进而确定泥沙的d90，以各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度为纵坐标，以各次采集的含沙水样中泥沙的d90为横坐标，点绘泥沙平均沉降速度与泥沙的d90之间的关系，然后拟合得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式，根据该换算关系式，即可计算得到不同粒径的泥沙的沉降速度。通过本发明的方法可以将泥沙粒径与沉降速度关联起来，反应泥沙粒径对沉降速度的影响，解决了现有技术在测定泥沙静水沉降速度时未考虑到泥沙粒径的影响的问题。
2.本发明的方法首次通过实验将泥沙颗粒粒径大小与沉降速度建立起对应关系，可以为天然河流中泥沙沉降以及河道演变的数学模型研究提供技术支持，对于天然河流中拆坝后河道演变、泥沙沉降过程等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义。
3.本发明的方法采用真实的泥沙颗粒进行实验，相对于理论推导法，无需经过假设和简化，可以更真实地反应泥沙颗粒非球形的形态以及反应液体介质所处的状态等因素，因而本发明的方法可以减小理论推导因过多的假设和简化而造成的沉降速度计算结果与真实情况之间的差异。
附图说明
图1是泥沙沉降实验装置的结构示意图，图中，1-沉降柱、2-水泵、3-水箱。
图2是对比例1中沉降速度与悬浮物剩余率的关系曲线。
图3实施例1与对比例1中得到的泥沙颗粒的沉降速度与粒径的关系曲线对比图。
图4是实施例1中沉降时间为0min时的泥沙的颗粒级配组成情况。
图5是对比例1中泥沙颗粒的受力分析图。
图6是对比例中泥沙颗粒沉降过程的示意图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明提供的考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法作进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于本发明的保护范围。
对比例1
本对比例中，采用传统的泥沙沉降实验测试泥沙的沉降速度。
本对比例采用的泥沙沉降实验装置的结构示意图如图1所示，包括沉降柱1、水泵2、水箱3，沉降柱为内径100mm、高度2m、容积15.7L的圆柱体，在沉降柱的侧壁上设有取样口，沉降柱的下端设有进水口、上方设有出水口，水箱中设有螺旋搅拌桨，螺旋搅拌桨由电机驱动，螺旋搅拌桨位于水箱的液面以下，通过电机驱动螺旋搅拌桨搅拌水箱内的含沙水体，水箱通过管道经水泵与沉降柱的进水口连通，沉降柱的出水口通过管道与水箱连通，取样口上设有控制阀，水泵与沉降柱的进水口之间的管道上设有控制阀，沉降柱的出水口与水箱之间的管道上也设有控制阀。
将泥沙(具体为悬移质泥沙颗粒，粒径在1～500μm范围内)和水加入水箱中，通过螺旋搅拌桨搅拌水箱内的水体，待水箱内的水质均匀后，测定水箱中的含沙水样初始浊度和初始泥沙浓度，打开水泵与沉降柱的进水口之间的管道上的控制阀、开启水泵，将水箱中的含沙水体泵入沉降柱，当沉降柱内的含沙水体的液面上升到出水口时，关闭水泵与沉降柱的进水口之间的管道上的控制阀、关闭水泵，同时开始计时。
计时开始后，隔5、10、20、30、60、90、120、180、240、300分钟，由取样口采集含沙水样，记录采集含沙水样前和采集含沙水样后，采样处与沉降柱内液面之间的距离。在每个采样时间采集300mL含沙水样，测定浊度，并将采集到的各含沙水样通过真空抽滤装置过滤出泥沙，将过滤所得泥沙用干燥箱烘干，之后称重、计算各采集的含沙水样的泥沙含量。
本对比例中，设置了6组平行实验，结果取6组实验的平均值。结果如表1所示。
表1
传统的计算中值粒径的方法如下：
根据各次从取样口采集样品时取样处与沉降柱内液面之间的距离与沉降历时的比值，即由式(1)计算得到各次采集含沙水样时对应的泥沙的平均沉降速度(简称沉降速度)，
式(1)中：hi为第i次采样时采样处与液面之间的距离，hi＝(hi,b+hi,a)/2，hi,b为第i次采集含沙水样前采样处与液面之间的距离，mm，其中的下标i为正整数，hi,a为第i次采集含沙水样后采样处与液面之间的距离，mm，其中的下标i为正整数；ti—第i次采样时的沉降历时，s；ωi—第i次采集含沙水样时对应的泥沙的平均沉降速度，mm/s。
根据式(2)计算第i次采样时的悬浮物去除率Ei，然后计算悬浮物剩余率，悬浮物剩余率＝1-Ei。
Ei＝[1-(ZD)i/(ZD)0]×100％ (2)
式(2)中：Ei—第i次采样时的悬浮物去除率，％；(ZD)i—第i次采样时采集的含沙水样的浊度，NTU；(ZD)0—初始浊度，NTU。
之后，点绘平均沉降速度与悬浮物剩余率之间的关系，如图2所示。图2中，悬浮物剩余率为50％时对应的沉降速度，即为该初始含沙量工况下中值粒径的泥沙对应的沉降速度。根据图2，由内插法计算出悬浮物剩余率为50％时对应的沉降速度为0.085mm/s。
实施例1
本实施例中，采用本发明的方法，在考虑泥沙粒径的基础上测试泥沙静水沉降速度。
本实施例采用的泥沙沉降实验装置的结构示意图如图1所示，包括沉降柱1、水泵2、水箱3，沉降柱为内径100mm、高度2m、容积15.7L的圆柱体，在沉降柱的侧壁上设有取样口，沉降柱的下端设有进水口、上方设有出水口，水箱中设有螺旋搅拌桨，螺旋搅拌桨由电机驱动，螺旋搅拌桨位于水箱的液面以下，通过电机驱动螺旋搅拌桨搅拌水箱内的含沙水体，水箱通过管道经水泵与沉降柱的进水口连通，沉降柱的出水口通过管道与水箱连通，取样口上设有控制阀，水泵与沉降柱的进水口之间的管道上设有控制阀，沉降柱的出水口与水箱之间的管道上也设有控制阀。
将泥沙(具体为悬移质泥沙颗粒，粒径在1～500μm范围内)和水加入水箱中，通过螺旋搅拌桨搅拌水箱内的水体，待水箱内的水质均匀后，测定水箱中的含沙水样初始浊度和初始泥沙浓度，打开水泵与沉降柱的进水口之间的管道上的控制阀、开启水泵，将水箱中的含沙水体泵入沉降柱，当沉降柱内的含沙水体的液面上升到出水口时，关闭水泵与沉降柱的进水口之间的管道上的控制阀、关闭水泵，同时开始计时。
计时开始后，隔5、10、20、30、60、90、120、180、240、300分钟，由取样口采集含沙水样，记录采集含沙水样前和采集含沙水样后，采样处与沉降柱内液面之间的距离。在每个采样时间采集300mL含沙水样，测定浊度，并将采集到的各含沙水样通过真空抽滤装置过滤出泥沙，将过滤所得泥沙用干燥箱烘干，之后称重、计算出各采集的含沙水样的泥沙含量。分别将在每个采样时间采集到的含沙水样中的泥沙烘干，用马尔文激光粒度仪测量不从同时刻采集的含沙水样中过滤出泥沙的颗粒级配组成，计算泥沙粒径累积分布(0～100％)中90％所对应的直径，即计算泥沙的d90。
根据各次从取样口采集样品时取样处与沉降柱内液面之间的距离与沉降历时的比值，即由式(1)计算得到各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度(简称沉降速度)，
式(1)中：hi为第i次采样时采样处与液面之间的距离，hi＝(hi,b+hi,a)/2，hi,b为第i次采集含沙水样前采样处与液面之间的距离，mm，其中的下标i为正整数，hi,a为第i次采集含沙水样后采样处与液面之间的距离，mm，其中的下标i为正整数；ti—第i次采样时的沉降历时，s；ωi—第i次采集含沙水样时对应的泥沙的平均沉降速度，mm/s。
本实施例中，设置了6组平行实验，结果取6组实验的平均值。如表2所示。
表2
以表2中各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度为纵坐标，以各次采集的含沙水样中泥沙的d90为横坐标，点绘泥沙平均沉降速度与泥沙d90之间的关系，并拟合得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的关系曲线，如图3所示，得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的关系式为ω＝0.0105e0.1031D，式中，ω为沉降速度，mm/s，D为泥沙粒径，μm，相关系数R2＝0.9614。
根据上述泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式，即可得到不同粒径的泥沙的沉降速度。
例如，本实施例中，沉降时间为0min的含沙水样的粒径分布情况可以代表本实施例所用泥沙的粒径分布情况，由马尔文激光粒度仪测量沉降时间为0min时含沙水样中的泥沙的颗粒级配组成如图4所示，由图4可知，本实施例所用泥沙的中值粒径d50＝17.171μm。将该中值粒径带入拟合关系式ω＝0.0105e0.1031D中，可以计算得到在本实施例中，中值粒径的泥沙对应的沉降速度为0.062mm/s。
对比例2
本对比例中，假设泥沙颗粒为规则球体，即假设泥沙颗粒呈球形，推导泥沙沉降速度的理论公式，并与实施例1中实际测试的沉降速度进行比较。
1.泥沙沉降过程的数学推导
首先，将泥沙颗粒等同为规则球体，对在沉降柱内的液体中沉降的单个泥沙颗粒进行受力分析，假设泥沙在沉降柱的液体中作层流沉降运动，受力分析如图5所示，泥沙颗粒在沉降柱的液体中受到浮力、绕流阻力和重力。
对于绕流阻力，物体沉降时所受的绕流阻力，由表面阻力和形状阻力两部分组成；表面阻力是由液体的黏滞性和流速梯度产生的切向作用力；形状阻力是因边界层的分离，物体后部产生旋涡，使该区域内压力为负值，阻止物体向前运动，它的大小取决于物体的形状和流速。假设在静水沉降实验当中，泥沙在沉降柱的液体中作层流沉降运动。球体作层流沉降时，流线紧贴球体，因而球体只受表面阻力的作用。也就是泥沙颗粒所受的绕流阻力即为表面阻力。
泥沙颗粒在液体中受到浮力F浮、绕流阻力Fd和重力G的表达式如式(3)～(5)所示，泥沙颗粒在液体中的重量W可以用式(6)表示，
Fd＝3πρνDω (4)
式(3)～(6)中：ρ—液体的密度，ν—液体的运动黏度，ω—沉降速度，D—泥沙颗粒的直径，ρs—泥沙颗粒的密度，g—重力加速度。
泥沙颗粒在静水中的沉降过程分为加速沉降阶段和匀速沉降阶段，如图6所示。在最初一段时间内，泥沙颗粒受到重力的作用而加速下沉；但加速以后，液体对泥沙颗粒的阻力增大，经过一段距离后，重力与阻力平衡，泥沙颗粒就作匀速沉降，此时泥沙颗粒的运动速度称为泥沙颗粒在静止液体中的沉降速度。
泥沙颗粒在加速下沉过程中的受力分析如式(7)所示，化简得到加速度的表达式如式(8)所示，
式(7)(8)中，ρ—液体的密度，ν—液体的运动黏度，ω—沉降速度，D—泥沙颗粒的直径，ρs—泥沙颗粒的密度，g—重力加速度，a—加速度。
由式(8)可知，泥沙颗粒下沉的加速度随着沉降速度的增大而减小，呈线性相关关系。
泥沙颗粒在匀速下沉时，重力与阻力相等，即加速度a＝0，此时化简式(7)得到式(9)，式(9)即为泥沙颗粒匀速沉降时，沉降速度与泥沙颗粒粒径的关系，匀速沉降时，沉降速度与泥沙颗粒粒径的平方成正比。
式(9)中，ρ—液体的密度，ν—液体的运动黏度，ω—沉降速度，D—泥沙颗粒的直径，ρs—泥沙颗粒的密度，g—重力加速度。
随后，对泥沙颗粒达到匀速沉降s速度所需要的时间和沉降高度进行推导。
①时间由于加速度随着沉降速度的变化而变化，由此可推导沉降速度ω与时间的关系。泥沙颗粒的初速度ω0＝0m/s，加速度的表达式如式(8)所示，而加速度的一般表达式如式(10)所示，
联立式(8)(10)，得到式(11)，
式(11)所示微分方程的通解如式(12)所示，
当t＝0时，ω＝0，代入式(12)求解得到常数的表达式如式(13)所示，
由此，得到泥沙颗粒的沉降速度与沉降时间的关系如式(14)所示，
②沉降高度
由于沉降高度随着沉降速度的变化而变化，由此可推导沉降高度h与时间的关系。初始高度h0＝0m，泥沙颗粒的沉降速度与沉降时间的关系如式(14)所示，而沉降速度的一般表达式如式(15)所示，
联立式(14)(15)得到式(16)，
式(16)所示微分方程的通解如式(17)所示，
当t＝0时，h＝0，代入式(17)求解得到常数的表达式如式(18)所示，
由此，得到泥沙颗粒的沉降高度与沉降时间的关系式如式(19)所示，
至此，我们在理论上求解得知了泥沙颗粒达到匀速沉降速度所需要的时间和沉降高度，以及不同粒径的泥沙颗粒所对应的匀速沉降速度。按照公式推导，t→∞时，才可达到理论最大沉降速度，这里，我们认为泥沙颗粒的沉降速度达到理论最大沉速的90％后即可满足匀速沉降。对式(14)和式(19)中的常数物理量ρs、ρ、g、ν进行测量，通过计算，即可得到不同粒径的泥沙颗粒达到90％理论最大沉降速度所需时间和高度，如表3所示。
表3不同粒径的泥沙颗粒90％理论最大沉降速度所需时间和沉降高度
由表3可知，泥沙颗粒的粒径是影响泥沙非匀速沉降过程的关键因素。泥沙颗粒的粒径越大，非匀速沉降过程的时间就相应越长。这是由于泥沙颗粒的粒径越大，与液体的接触面积越大，因而受液体粘滞性所带来摩擦力的影响越大，导致泥沙颗粒达到稳定的匀速状态所需的时间和沉降高度越长。
2.与实施例1的对比分析
由于实施例1中采样的悬移质泥沙颗粒的粒径在1～500μm范围内，因而泥沙颗粒的沉降速度可在极短时间(t→0)内达到稳定匀速，故可认为在此粒径范围内，泥沙颗粒是全程匀速沉降，其非匀速沉降阶段可忽略不计。依据式(14)，可以得到泥沙颗粒的沉降速度与泥沙颗粒的粒径之间的关系式为ω＝0.000751D2。
实施例1与本对比例得到的泥沙颗粒的沉降速度与泥沙颗粒粒径之间的关系曲线的对比图如图3所示，由图3可知，实施例1通过实验测试得到的换算关系为指数函数，而本对比例理论推导得到的换算关系为抛物线函数。虽然二者的总体趋势有一定的相似性，但随着泥沙颗粒粒径的增加，二者的沉降速度的差异越来越大。
例如，对于实施例1所用的泥沙，其中值粒径d50＝17.171μm，将该中值粒径带入换算关系式ω＝0.000751D2中，可以计算得到在本对比例中，中值粒径的泥沙对应的沉降速度为0.221mm/s，与实施例1实测的沉降速度0.062mm/s有着非常明显的差异。
这主要是由于在理论公式推导的过程中存在假设和简化，即默认液体介质处于层流状态，并将泥沙颗粒等同于规则球体进行计算。这也说明理论推导公式的方法存在准确性不足的问题，通过本发明的实验过程，可以更真实地反应泥沙颗粒的非球形形态以及反应液体介质所处的状态等因素，可以减小理论推导因过多的假设和简化而造成的沉降速度的理论计算结果与真实情况之间的差异。
Claims (7)
1.一种考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将泥沙与水充分混合使泥沙均匀分散在水中形成含沙水样，测定该含沙水样的浊度，以及该含沙水样中泥沙的颗粒级配组成；
(2)将含沙水样从沉降柱的进水口输入沉降柱中，待含沙水样在沉降柱中的液面超过沉降柱的出水口时，关闭进水口，停止输入含沙水样，同时开始计时；计时开始后，每隔5～60min从取样口采集一次含沙水样并记录采集含沙水样时取样处距液面的距离以及采集样品的时间，直到沉降柱内的含沙水样完全沉降；
分别测试各次采集的含沙水样中泥沙的颗粒级配组成，确定各次采集的含沙水样中泥沙的d90；根据各次从取样口采集样品时取样处与沉降柱内液面之间的距离与沉降历时的比值，计算得到各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度；
所述沉降柱的进水口位于沉降柱的下端，出水口位于沉降柱的上部，取样口位于沉降柱的侧壁上；泥沙的d90是指各次采集的含沙水样中泥沙粒径累积分布中90％所对应的直径；
(3)以各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度为纵坐标，以各次采集的含沙水样中泥沙的d90为横坐标，点绘泥沙平均沉降速度与泥沙的d90之间的关系，并拟合得到泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式；
根据泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式，即可得到不同粒径的泥沙的沉降速度。
2.根据权利要求1所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，步骤(2)中，采集含沙水样的次数至少为9次。
3.根据权利要求2所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，在前6次采集含沙水样时，采样的时间间隔不超过30min。
4.根据权利要求1所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，在每次采集含沙水样前、后，分别记录一次取样处与液面之间的距离hi,b、hi,a，以hi,b与hi,a的平均值作为采集含沙水样时取样处与液面之间的距离，hi,b为第i次采集含沙水样前取样处与液面之间的距离，hi,a为第i次采集含沙水样后取样处与液面之间的距离。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，步骤(2)设置3～6组平行实验，以各组平行实验中得到的各次采集含沙水样时对应的泥沙平均沉降速度的平均值作为确定泥沙平均沉降速度与泥沙粒径之间的换算关系式的基础。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，沉降柱的高度至少为2米。
7.根据权利要求6所述考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法，其特征在于，取样口与沉降柱的出水口之间的距离至少为1.5米。
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