羅　章１　蔡　斌２　陳沈良１

1.華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　上海?。玻埃埃埃叮?；２．德國(guó)萊馳科技　上海?。玻埃保玻埃矗?/span>

摘　要　

      篩析法是海灘沉積物粒度分析較經(jīng)典和常用的方法,。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用動(dòng)態(tài)圖像法分析沉積物粒度逐漸得到推廣,。本文利用動(dòng)態(tài)圖形法和篩析法對(duì)海南島５ 個(gè)海灘剖面２０ 組沉積物樣品進(jìn)行粒度粒形測(cè)試,，并將兩種方法所測(cè)得的粒度進(jìn)行比較。測(cè)試分析結(jié)果顯示,，該方法的測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好,，精度高；通過與篩析法的對(duì)比顯示，動(dòng)態(tài)圖像法與篩析法的測(cè)試結(jié)果非常接近,，粒度級(jí)配曲線基本一致,，各個(gè)粒度參數(shù)值很接近且相關(guān)性非常好（Ｒ２ ＞０．９４）；由動(dòng)態(tài)圖像法得出的粒形參數(shù)可以看出,，粒徑相當(dāng)?shù)牟煌┏练e物粒形參數(shù)有很大差別,，同一海灘不同部位的球形度和寬長(zhǎng)比變化很大，對(duì)稱度和凹凸度變化稍小,。研究表明,，動(dòng)態(tài)圖像法與篩析法之間的粒度分析差異主要來自于兩者測(cè)量原理的不同和天然海灘砂顆粒形狀的不規(guī)則；動(dòng)態(tài)圖像法解決了不規(guī)則沉積物粒度的測(cè)量,。因此,，動(dòng)態(tài)圖像法可以替代篩析法來測(cè)量沉積物粒度，應(yīng)用前景廣闊,。

關(guān)鍵詞　動(dòng)態(tài)圖像法?。茫幔恚螅椋澹?ＸＴ　海灘沉積物　粒度參數(shù)　篩析法

*作者簡(jiǎn)介　羅　章　男　１９９０ 年出生　碩士研究生　港口,、海岸及近海工程?。?ｍａｉｌ： ５１１４２６０１０３４＠ ｅｃｎｕ．ｃｎ

通訊作者　陳沈良　男　教授　Ｅ?ｍａｉｌ： ｓｌｃｈｅｎ＠ ｓｋｌｅｃ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

中圖分類號(hào)?。校罚常叮玻薄∥墨I(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?。?/span>

　　由砂或礫等松散沉積物組成的海灘是砂質(zhì)海岸重要的沉積地貌單元，其中沉積物粒度是一個(gè)重要的沉積動(dòng)力和地貌動(dòng)力參數(shù)［１］ ,。海灘沉積物粒度參數(shù)包含沉積動(dòng)力條件和沉積物運(yùn)移方面的豐富信息［２?５］ 。沉積物粒度分析是揭示海灘沉積動(dòng)力和地貌演變的重要手段之一,，并且顆粒形態(tài)對(duì)沉積動(dòng)力也有顯著影響［６?７］ ,。我國(guó)華南，特別是海南島海灘分布廣泛［８］ ,。海灘沉積物粒度分析對(duì)砂質(zhì)海岸的沉積特征和穩(wěn)定性研究具有重要的意義［９］ ,，也是海灘旅游開發(fā)、科學(xué)管理和持續(xù)利用需要了解的一項(xiàng)基本參數(shù)［１０］ ,。

      沉積物粒度的分析方法很多,，有直接測(cè)量法、篩析法,、沉降法,、圖像分析法、Ｘ 射線衰減法,、電阻法,、光散射法和激光法等［１１?１３］ 。然而,，海灘沉積物通常粒度較粗,，現(xiàn)有激光粒度儀無法測(cè)試,，目前zui常用的方法仍是篩析法。近年來,，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，德國(guó)萊馳科技（Ｒｅｔｓｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）基于ＩＳＯ１３３２２?２ 標(biāo)準(zhǔn)，采用動(dòng)態(tài)數(shù)字圖像分析技術(shù)研發(fā)了一款新型的干濕兩用多功能粒度粒形分析儀（Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ）［１４］,，并開始在海岸沉積以及海洋地質(zhì)領(lǐng)域得到應(yīng)用［１５］ ,。本文以海南島典型海灘為例，選取若干海灘沉積物樣品進(jìn)行測(cè)試對(duì)比,，分析動(dòng)態(tài)圖像法和篩析法在粒度曲線,、粒度參數(shù)的異同及其相關(guān)性，從而綜合評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)圖像法在海灘沉積物粒度分析中的適用性,。

１　測(cè)量原理及實(shí)驗(yàn)方法

１．１　篩析法

      篩析法是碎屑顆粒粒徑測(cè)量的一種常用方法,。其原理非常簡(jiǎn)單：根據(jù)需要將不同篩孔直徑的標(biāo)準(zhǔn)篩按孔徑從小到大依次摞起，蓋上篩蓋,，放在固定的振篩機(jī)上,，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｊ郊皶r(shí)長(zhǎng)讓其振動(dòng)即實(shí)現(xiàn)篩分。振動(dòng)完成后,，稱得每層標(biāo)準(zhǔn)篩中的顆粒質(zhì)量,，即可求得試樣以重量計(jì)的顆粒粒徑分布，進(jìn)而得出該沉積物樣品的顆粒級(jí)配的頻率分布或累積分布,。

１．２　動(dòng)態(tài)圖像法

      多功能粒徑粒形分析儀（Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ）是德國(guó)萊馳科技公司一款基于ＩＳＯ１３３２２?２ 動(dòng)態(tài)數(shù)字成像技術(shù)的粒度粒形分析儀,。其擁有的雙ＣＣＤ 成像技術(shù)，包括基準(zhǔn)鏡頭（Ｂ?ＣＣＤ）記錄大顆粒的粒度和形態(tài)信息,，聚焦鏡頭（Ｚ?ＣＣＤ）記錄小顆粒的粒度和形態(tài)信息,。兩個(gè)鏡頭既可單獨(dú)使用也可同時(shí)使用［１４］ ，因而能在一個(gè)很寬的粒度范圍內(nèi)得到具有重現(xiàn)性的數(shù)據(jù)結(jié)果,。一次進(jìn)樣,，同時(shí)測(cè)得粒度大小、粒度分布,、球形度,、對(duì)稱性、凹凸度等顆粒綜合信息,。

      Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ 的測(cè)量過程：將處理好的樣品通過進(jìn)樣漏斗和進(jìn)樣槽分散,，然后通過振動(dòng)裝置將樣品振入測(cè)試腔，顆粒物被ＣＣＤ 鏡頭實(shí)時(shí)快速捕捉,，系統(tǒng)將捕捉到的動(dòng)態(tài)圖像信息經(jīng)過復(fù)雜的程序轉(zhuǎn)化處理,，進(jìn)而得出根據(jù)各種不同粒度直徑定義的粒度分布曲線。主要包括投影寬度（Ｘｃ）、等效球徑（Ｘａｒｅａ ）,、弗雷特長(zhǎng)度（ＸＦｅ）以及定向等分徑（ＸＭａ）等,。Ｘｃ是指沿測(cè)量方向上的zui大弦；Ｘａｒｅａ是指等投影面積球形的直徑,；ＸＦｅ是指沿一定方向測(cè)得的顆粒投影輪廓兩邊界平行線間的距離,；ＸＭａ指的是投影面上在測(cè)量方向面積平分線的長(zhǎng)度；Ｘｃ＿ｍｉｎ 是指沿投影面所有測(cè)量方向上的zui大弦的zui小值,，從原理上來看,，Ｘｃ＿ｍｉｎ 其數(shù)值大小接近于篩分值（圖１）。

 １．３　實(shí)驗(yàn)方法

      實(shí)驗(yàn)選取采自２０１３ 年１２ 月海南島崖州灣,、鶯歌海灣和洋浦灣５ 個(gè)代表性海灘斷面的２０ 組沉積物樣品（圖２）,，其中五個(gè)樣品來自崖州灣的一個(gè)斷面，從后濱到水下部位（海灘斷面采樣圖見圖３）依次編號(hào)為ＹＺＷ?１～ＹＺＷ?５,，以此類推來自鶯歌海灣和洋浦灣的樣品分別編號(hào)為ＹＧＨ?１～ ＹＧＨ?５,、ＹＰＷ?１～ ＹＰＷ?５和ＹＰＷ?６～ＹＰＷ?１０；重復(fù)性實(shí)驗(yàn)的樣品來自崖州灣的ＹＺＷ?１,。測(cè)試前,，先對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理［１６］ ：用純水浸泡清洗，洗去樣品中的鹽份,，然后在烘箱中干燥８～１２ ｈ,，置于干燥器中冷卻至室溫。將同一組樣品混勻后用二分器一分為二,，分別用于多功能粒徑粒形分析儀和篩析法測(cè)量,。

 　　動(dòng)態(tài)圖像法采用德國(guó)Ｒｅｔｓｃｈ 公司２０１２ 年研制的粒度粒形分析儀,，使用其干法模塊Ｘ?ＦＡＬＬ，測(cè)量范圍是１ μｍ～３０ ｍｍ,；測(cè)試時(shí)，首先打開軟件,，設(shè)置合適參數(shù),，用二分器對(duì)處理好的樣品進(jìn)行分樣,，然后把分好的樣品放入進(jìn)樣漏斗中,，點(diǎn)擊軟件進(jìn)行測(cè)量。篩分法采用德國(guó)Ｒｅｔｓｃｈ 公司生產(chǎn)的ＡＳ２００ ｃｏｎ?ｔｒｏｌ 型振動(dòng)篩分儀,，分析篩zui大直徑為２０３ ｍｍ,，粒度測(cè)量范圍２０ μｍ ～ ２５ ｍｍ。根據(jù)國(guó)家海洋調(diào)查規(guī)范［１７］ ，實(shí)驗(yàn)選取的篩網(wǎng)孔徑分別是６３μｍ,、９０μｍ,、１０６ μｍ、１２５ μｍ,、２５０ μｍ,、３１５ μｍ、５００ μｍ,、１ ０００μｍ，將適量預(yù)處理后的樣品放在套篩zui上層,，振篩機(jī)振動(dòng)１５ 分鐘后分別稱量各層篩面上的沙重,。

２　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

２．１?。茫幔恚螅椋澹?ＸＴ 粒度重復(fù)性分析

      重復(fù)性是反映儀器測(cè)量精度的一個(gè)重要指標(biāo)。重復(fù)性指的是使用同樣的方法在正確操作下由同一操作人員在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用同一儀器,，并在短期內(nèi)對(duì)相同試樣做多個(gè)單次測(cè)試，所得測(cè)試結(jié)果之間的重合程度,。本文采用兩種實(shí)驗(yàn)方案分析對(duì)比來說明此儀器的重復(fù)性：①將ＹＺＷ?１ 號(hào)樣品重復(fù)測(cè)量１０ 次,，得出結(jié)果編號(hào)為１＃～１０＃,；②取它的１０個(gè)子樣（將樣品充分混合,，保證子樣的隨機(jī)性）分別用此儀器測(cè)量１０ 次,，得出結(jié)果編號(hào)為１１?！玻埃！７謩e繪制前１０ 組和后１０ 組樣品的累積頻率曲線,，然后進(jìn)行對(duì)比,。

      前１０ 組和后１０ 組的累積頻率曲線分別如圖４和圖５；測(cè)量得到Ｄ１０,、Ｄ５０,、Ｄ９０三個(gè)粒度參數(shù)，平均粒徑（Ｍｚ）,、分選系數(shù)（σ１）,、偏度（Ｓｋ１）和峰度（Ｋｇ）這４ 個(gè)參數(shù)采用Ｆｏｌｋ?Ｗａｒｄ 圖解法公式求得［１８］ ，各參數(shù)見表１,。Ｑ３是體積累積分布曲線,，指的是粒徑小于Ｘ的顆粒體積與總體積的比值,；ｑ３是體積密度曲線，指的是各顆粒體積與總體積的比值（ｑ３（ｘ） ＝ｄＱ３（ｘ）ｄｘ ）,。

      圖４ 中１０ 種不同顏色的曲線分別表示同一樣品重復(fù)測(cè)量１０次的結(jié)果,，可以看出１０ 條曲線幾乎*重合；各密度曲線之間的縱向和橫向差值都十分微小,，基本可以忽略不計(jì),；從直方圖可以看出單樣每次測(cè)量在不同的粒徑區(qū)間有微小的差別。圖５是分別選?。保?組子樣進(jìn)行測(cè)量得到的曲線,，各曲線的重合度較１＃～１０＃的曲線圖差,，各曲線稍微要分散一些；從密度分布曲線來看zui大峰值和zui小峰值相差１０％～１５％,，累積頻率曲線圖的zui大差值在０．１％～０．２％之間,。

      從表１ 中１?！保埃？梢钥闯觯海模保?、Ｄ５０、Ｄ９０和Ｍｚ這４ 個(gè)參數(shù)１０ 次測(cè)量結(jié)果非常穩(wěn)定,，１０ 組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差很?。ǎ迹埃叮担?，Ｄ９０ 略大為２．１５,；從相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來看，４ 個(gè)參數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差都小于０．６％,；由分選系數(shù),、偏度和峰度３個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)來看：分選系數(shù)的變化在千分位,，偏度和峰度在百分位變化，它們的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于２％,，其中峰度和分選系數(shù)都只有百分之零點(diǎn)幾的波動(dòng),，這表明數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性*,，說明ＣａｍｓｉｚｅｒＸＴ 儀器的重復(fù)性高。由１０ 個(gè)子樣的測(cè)量結(jié)果可以得到類似于前１０ 組數(shù)據(jù)的結(jié)論,，但各指標(biāo)數(shù)值都略有偏大。其主要原因是取樣所帶來的誤差,，二分取樣不能保證樣品充分均勻,，也不能保證樣品的總量相等，并且各子樣相對(duì)于樣本總體也很難具有的代表性,，所以各子樣的測(cè)量結(jié)果會(huì)有一定偏差,。從上述兩組測(cè)試結(jié)果來看，與儀器自身性能所帶來的誤差相比,，取樣誤差更為顯著，即子樣的選取是影響ＣａｍｓｉｚｅｒＸＴ 測(cè)量精度的主要因素,。

２．２　動(dòng)態(tài)圖像法與篩析法的比較

      分別用動(dòng)態(tài)圖像法和篩析法對(duì)樣品粒徑進(jìn)行測(cè)量，然后將得到的兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顆粒參數(shù),、級(jí)配曲線進(jìn)行分析對(duì)比。

２．２．１　累計(jì)頻率曲線對(duì)比

      對(duì)比測(cè)試共２０ 組樣品,，這里以其中４組樣品的級(jí)配曲線為例,，得到篩析法和Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ 動(dòng)態(tài)圖像法的級(jí)配曲線（圖６）,。從體積級(jí)配曲線對(duì)比圖可以看出，動(dòng)態(tài)圖像法和篩分法的級(jí)配曲線基本一致,，只在拐點(diǎn)上下略有差別,。

　　兩種方法測(cè)量的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)微小差別的主要原因是：

（１）累積頻率曲線的橫坐標(biāo)表示粒徑大小，曲線越靠近左邊說明顆粒越細(xì),，所以由圖６可知篩分曲線的大顆粒部分在動(dòng)態(tài)圖像法所得曲線的左邊，小顆粒在動(dòng)態(tài)圖像法的右邊,。所以篩分曲線大顆粒部分測(cè)出來的結(jié)果比動(dòng)態(tài)圖像法的結(jié)果偏小,，小顆粒部分測(cè)得的結(jié)果較動(dòng)態(tài)圖像法的結(jié)果偏大,。首先從篩析法本身來看，理論上通過篩孔的zui大圓球體顆粒,，其直徑將等于篩孔直徑,，所以對(duì)于不規(guī)則的沉積物顆粒，只要中徑小于或等于篩孔邊長(zhǎng)的粒徑都能通過篩子［１１］,。如果篩子孔徑為ａ，那么篩孔沿對(duì)角線方向的長(zhǎng)度為２ａ ,，因此在某些特殊情況下中徑或者zui大寬度介于ａ 與２ａ 的顆粒也可以通過篩子,。由于海灘沉積物顆粒形狀并不規(guī)則，其中存在片狀,、扁狀和尖狀的大顆粒,，篩分測(cè)量時(shí)這些顆粒通過篩孔的對(duì)角線掉到下一級(jí)篩子；而動(dòng)態(tài)圖像法所測(cè)量顆粒投影寬度Ｘｃ＿ｍｉｎ,，原理上得出的結(jié)果是顆粒實(shí)際的篩分值。綜上所述,，由于篩析法本身的理論缺陷造成了兩種測(cè)量方法的微小差異,，反映在級(jí)配曲線上也就出現(xiàn)了圖６的情況,。

（２） 篩子的合理選取也會(huì)影響篩分曲線的圓滑程度，如果篩子選取合理,，篩分曲線就越接近理想的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配曲線；如果選取的篩子孔徑和樣品的粒徑分配范圍差別太大,，就會(huì)造成級(jí)配曲線的尖點(diǎn)和凹點(diǎn),。因此,，在做篩分實(shí)驗(yàn)時(shí),，需要通過樣品的大致粒徑分配來選擇實(shí)驗(yàn)的篩子個(gè)數(shù)和目數(shù)。

２．２．２　粒度參數(shù)對(duì)比

      粒度參數(shù)及其組合特征可用于判斷沉積水動(dòng)力條件及沉積環(huán)境的參考依據(jù),。沉積物研究中常用的粒度參數(shù)包括：Ｄ１０,、Ｄ５０、Ｄ９０,、平均粒徑,、分選系數(shù)、偏度和峰度,。下面分別來討論兩種測(cè)量方法的粒度參數(shù),，并進(jìn)行對(duì)比。

      篩分法和動(dòng)態(tài)圖像法測(cè)量的Ｄ１０,、Ｄ５０,、Ｄ９０和平均粒徑的對(duì)比如圖７ 所示,，圖中的１?２０ 分別表示ＹＺＷ?１～ ＹＺＷ?５、ＹＧＨ?１ ～ ＹＧＨ?５ 和ＹＰＷ-１ ～ ＹＰＷ?１０,。總體來看,，兩種方法測(cè)量的粒徑值變化趨勢(shì)基本一致,，２０ 組樣品的Ｄ１０、Ｄ５０,、Ｄ９０和平均粒徑的走向一致,，都在７ 號(hào)點(diǎn)處表現(xiàn)為zui大值，５ 號(hào)點(diǎn)處出現(xiàn)zui小值,。Ｄ５０ 和平均粒徑兩種方法的偏差很?。唬模保?和Ｄ９０ 的偏差略大一些,，不過誤差也都在幾十微米甚至幾微米范圍內(nèi),。由此可見，這兩種方法測(cè)得的Ｄ５０和平均粒徑的吻合度較Ｄ１０和Ｄ９０ 好,，圖像也出現(xiàn)了交叉,，這個(gè)結(jié)論和圖６ 所得到的結(jié)論一致。

      圖像法與篩析法得出的峰度,、偏度和分選系數(shù)變化趨勢(shì)也基本一致（圖８）,。兩種方法得出的峰度和分選系數(shù)相差非常小，誤差均在百分位和千分位之間,；偏度之間的誤差稍大一些,，但基本也在百分位變化，少數(shù)誤差大的在十分位變化,，但總體都很接近,，都表現(xiàn)為正偏。結(jié)合圖７和圖８ 來看峰度和偏度較大的粒徑也比較大,，基本上有相同的變化趨勢(shì),，相對(duì)于峰度和偏度來看２０ 組樣品的分選系數(shù)則比較穩(wěn)定，大都在０．４～０．６ 之間變化,，這說明實(shí)驗(yàn)所選取得５個(gè)斷面的樣品顆粒的分選性比較一致,。

２．２．３　粒度參數(shù)對(duì)比

      對(duì)兩種方法所得到的４ 個(gè)粒徑參數(shù)進(jìn)行回歸分析（圖９）。Ｄ５０和平均粒徑相關(guān)圖的相關(guān)系數(shù)Ｒ２ 都達(dá)到０．９９ 以上,，相關(guān)性*,；Ｄ１０ 和Ｄ９０ 的相關(guān)系數(shù)分別是０．９７８ 和０．９４４ １，相關(guān)性也非常好,。從這４ 個(gè)參數(shù)指標(biāo)的接近程度來看,，ＣａｍｓｉｚｅｒＸＴ 動(dòng)態(tài)圖像法和篩析法測(cè)出的粒度參數(shù)基本是*一致的,。

      從圖７、８,、９ 看來兩種方法的測(cè)試結(jié)果基本一致,，但也略有偏差。略有偏差的原因主要是實(shí)驗(yàn)樣本量比較小,，儀器本身的誤差和操作的誤差還存在較大的比重,。因此在改進(jìn)測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上如果在增加測(cè)量的樣本量和測(cè)量的次數(shù)，那么測(cè)量結(jié)果就更能夠具有說明性,。

２．３　粒形參數(shù)分析

      球形度,、對(duì)稱度、寬長(zhǎng)比和凹凸度等是顆粒的重要粒形參數(shù),，這些粒形參數(shù)的大小直接影響著顆粒沉降和流體的流動(dòng)性能,；因此在海灘沉積和海岸動(dòng)力學(xué)研究中，對(duì)沉積物粒形資料的分析十分重要,。本文使用動(dòng)態(tài)圖像法測(cè)量的海灘砂樣的平均粒形參數(shù)見圖１０,、１１、１２和表２,，表中數(shù)據(jù)來自崖州灣,、鶯歌海灣和洋浦灣的三個(gè)粒徑大小相當(dāng)?shù)臄嗝妫诿總€(gè)斷面的后濱,、灘肩,、灘面、水邊線和水下部位采表層樣,，分別編號(hào)為１＃,、２＃、３＃,、４＃和５＃,。

      圖１０、１１,、１２ 分別示意了崖州灣,、鶯歌海灣和洋浦灣的粒形參數(shù)累計(jì)曲線。對(duì)比三個(gè)海灣斷面的球形度,、對(duì)稱度,、寬長(zhǎng)比和凹凸度可以得出不同的海灣粒形參數(shù)有很大差別，間接地說明了各海灣的顆粒所受的水動(dòng)力條件和岸上風(fēng)化侵蝕有很大區(qū)別,。對(duì)比同一斷面不同岸灘部位的同一個(gè)粒形參數(shù)可以得出：后濱,、灘肩、灘面、低潮線和水下部位的球形度相差zui大,，在同一Ｑ３值下zui大差值接近０．２,，其次是寬長(zhǎng)比，對(duì)稱度和凹凸度變化范圍zui小,。

      表２ 測(cè)量結(jié)果顯示,，崖州灣岸灘斷面五個(gè)部位的球形度和寬長(zhǎng)比的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都在１．７５％左右；對(duì)稱度和凹凸度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都在０．２％附近,，這相對(duì)于球形度和寬長(zhǎng)比穩(wěn)定了很多,；說明了在同一岸灘斷面不同部位，球形度和寬長(zhǎng)比變化非常大,，而對(duì)稱度和凹凸度的變化相對(duì)較小，這個(gè)結(jié)論和顆粒形狀參數(shù)累計(jì)曲線得到的結(jié)果一致,。然后分析鶯歌海灣和洋浦灣的數(shù)據(jù)結(jié)果也得到了類似于崖州灣的結(jié)論。

３　不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)和度分析

３．１　優(yōu)缺點(diǎn)分析

      振動(dòng)篩析法是研究沉積物粒度較為經(jīng)典常用的方法之一,，準(zhǔn)確率高，并一直沿用到現(xiàn)在,，也是當(dāng)今粒度分析zui流行的方法之一,。但篩析法也存在測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、工作量大以及測(cè)量范圍小等不足之處,。

      Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ 動(dòng)態(tài)圖像法測(cè)量沉積物粒度精度好,、效率高，相比于篩析法具有如下優(yōu)點(diǎn)：①提供更多的顆粒粒徑定義和顆粒信息,，諸如投影寬度,、等效球徑、弗雷特長(zhǎng)度,、球形度,、對(duì)稱度、凹凸度等,，可以提供顆粒的三維信息,；②重現(xiàn)性非常好；③測(cè)量范圍廣,，測(cè)量范圍是１ μｍ～３０ ｍｍ,，超出了篩分法的下限；④解決了不規(guī)則沉積物粒形難題,，不僅得出不同的粒徑值,，還可得到顆粒的形狀結(jié)構(gòu)；⑤測(cè)量工作量小，步驟簡(jiǎn)單,，測(cè)量速度快（２ ｍｉｎ／樣）,，大大提高了測(cè)量效率。

      然而,，動(dòng)態(tài)圖像法也存在其局限性,，在沉積物研究中還涉及到亞微米級(jí)的極細(xì)黏土，由于受到光學(xué)技術(shù)的限制,，動(dòng)態(tài)圖像法不能的進(jìn)行亞微米級(jí)顆粒測(cè)量,。

３．２　度和準(zhǔn)確度分析

      從方法本身來講，篩析法是用標(biāo)準(zhǔn)篩通過振動(dòng)分級(jí)來得到沉積物的粒度值,，測(cè)量前的準(zhǔn)備和測(cè)量過程中隨機(jī)因素非常多,，這些都有可能帶來粒徑的測(cè)量誤差；ＣａｍｓｉｚｅｒＸＴ 動(dòng)態(tài)圖像法利用雙ＣＤＤ 雙攝像頭拍攝,，用光學(xué)手段直接測(cè)量顆粒的粒徑，準(zhǔn)確度高于利用間接法獲取顆粒粒徑的篩析法,。

      由于沉積物顆粒形狀不規(guī)則,，如果用一個(gè)統(tǒng)一的粒徑值來表述不規(guī)則顆粒的大小會(huì)存在很大的估計(jì)誤差。篩析法是通過篩子孔徑大小來估算顆粒的粒徑值,，它在測(cè)量微米級(jí)顆粒的沉積物粒度上具有較高的精度,，這也是篩析法沿用至今的一個(gè)重要原因。但由于得出的結(jié)果只是一個(gè)估計(jì)值,，并不知道具體單顆粒的粒形信息,，所以在利用得到的結(jié)果來處理別的問題時(shí)準(zhǔn)確度還是難以有很大提高。動(dòng)態(tài)圖像法在不規(guī)則顆粒的粒度測(cè)量上不僅解決了粒徑的測(cè)量還得出了不規(guī)則顆粒的形態(tài)數(shù)據(jù),，*可以用來替代傳統(tǒng)的篩析法研究沉積物粒徑,。

      動(dòng)態(tài)圖像法與篩析法相比，測(cè)試效率高,、操作簡(jiǎn)單,、參數(shù)多而且精度高，具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),。當(dāng)然,，不同方法測(cè)量的結(jié)果也是存在有差異的［２０］。通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量比較,，Ｃａｍｓｉｚｅｒ ＸＴ 動(dòng)態(tài)圖像法在測(cè)量粒度粒形上優(yōu)于篩析法,。然而，在眾多可選擇的粒度分析方法和儀器面前,，zui重要的是要了解它們的缺陷和不足,，以便合理使用、分析其測(cè)試結(jié)果［１１］。

４　結(jié)論

      通過實(shí)驗(yàn)研究,，分析討論了動(dòng)態(tài)圖像法與篩析法測(cè)量海灘沉積物粒度的結(jié)果,，并對(duì)二者進(jìn)行了圖形對(duì)比、參數(shù)對(duì)比和相關(guān)分析,。結(jié)論如下：

（１） 多功能粒徑粒形分析儀（ＣａｍｓｉｚｅｒＸＴ）的測(cè)試結(jié)果重復(fù)性非常好,，測(cè)量精度高；影響測(cè)量度的zui主要的因素是子樣的選取,。

（２） 動(dòng)態(tài)圖像法和篩析法測(cè)量結(jié)果基本一致,，從頻率曲線、粒度參數(shù),，以及兩者測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性來看,，動(dòng)態(tài)圖像法*可以替代篩析法測(cè)量。

（３） 動(dòng)態(tài)圖像法具有準(zhǔn)確度高,、效率高,、參數(shù)多，而且操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),，與傳統(tǒng)的篩析法相比具有的優(yōu)勢(shì)。

（４） 天然沉積物顆粒形狀不規(guī)則是影響篩析法測(cè)試結(jié)果的主要因素,，動(dòng)態(tài)圖像法解決了不規(guī)則顆粒的測(cè)量問題,，通過多個(gè)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果來描述沉積物顆粒的三維信息；動(dòng)態(tài)圖像法將不規(guī)則顆粒的測(cè)量推向一個(gè)新的階段,。因此,，對(duì)于微米級(jí)沉積物顆粒的測(cè)量，動(dòng)態(tài)圖像法可以*代替篩析法,。

（５） 粒徑范圍相當(dāng)?shù)陌稙嗝嫔沉?，粒形參?shù)差別比較大，同一岸灘斷面的不同部位粒形參數(shù)也有差別,。

      鑒于這次實(shí)驗(yàn)所取樣品平均粒徑都是在百微米級(jí)以上,，僅僅代表了較粗顆粒使用動(dòng)態(tài)圖像法的性和便利性。因此,，進(jìn)一步的研究工作有待開展,，包括對(duì)動(dòng)態(tài)圖像法的其他參數(shù)進(jìn)行研究，并且討論這些參數(shù)的實(shí)際意義,；對(duì)微米級(jí)以及亞微米級(jí)的顆粒進(jìn)行測(cè)量論證,，探討動(dòng)態(tài)圖像法的實(shí)驗(yàn)量程；研究動(dòng)態(tài)圖像法和激光粒度儀的對(duì)比以及兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析和適用性分析,；利用動(dòng)態(tài)圖像法得到的粒形數(shù)據(jù)對(duì)岸灘的沉積動(dòng)力及岸灘演變進(jìn)行分析,，解決科學(xué)問題。