河流泥沙的几何特征是用它的颗粒直径即粒径来表述的。天然泥沙是以混合状态出现的，粗细不均，形状各异。因此相应的就有不同的测量和表述泥沙颗粒粒径的方法。

1.等容粒径

对于单颗粒的卵石和砾石可以用等容粒径来表示。所谓等容粒径，就是与实际泥沙颗粒体积相等的球体的直径。设泥沙颗粒的体积为V，等容粒径为d，则

式中体积V 可以通过对单颗粒泥沙称重后除以容重得到。

2.筛孔粒径

对于粒径大于0.05mm的泥沙可以用筛孔粒径表示。我们是以沙粒刚好能够通过的筛孔的边长定义为沙粒的筛孔粒径。

图14.2.1 泥沙粒径级配曲线

筛孔粒径在绘制表征泥沙组成特性（不同粒径的分布情况）的粒径级配曲线时得到具体的应用。粒径级配曲线按下述方法绘制。通过颗粒分析 （筛分法和水析法，水析法后面介绍）求出沙样中各种粒径级的重量，算出小于各种粒径级的泥沙总重量，然后在半对数纸上以横坐标 （对数分格）表示泥沙的粒径d，纵坐标 （普通分格）表示小于该粒径的泥沙在沙样中所占重量的百分比p，这样就可以点绘出混合泥沙的粒径级配曲线p～d。如图14.2.1所示。图中Ⅰ、Ⅲ及Ⅱ曲线的前半部分是通过筛分法得到的，Ⅱ线的后半部分和Ⅳ曲线是通过水析法得到的。

从泥沙的粒径级配曲线上，不仅可以知道沙样中泥沙粒径的大小及其变化范围，而且还可以了解到沙样组成的均匀程度。曲线Ⅰ表示沙样中粗颗粒较多，且也比较均匀；曲线Ⅱ表示各种粒径的泥沙含量几乎相等，即沙样组成不均匀；曲线Ⅲ表示沙样组成均匀，且粗颗粒比较多，当然较曲线Ⅰ中的粗颗粒细；曲线Ⅳ表示沙样中细颗粒较多且比较均匀。

从上面的粒径级配曲线上可以求得下面各统计特征值。

（1）算术平均粒径：

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（2）几何平均粒径：

上面两式中的dmax和dmin是粒径级配曲线中的最大和最小粒径。

（3）加权平均粒径。加权平均粒径也称总体平均粒径，记为dm，由下式计算：

式中 di——第i粒径组的泥沙平均粒径，它可以是算术平均粒径，也可以是几何平均粒径；

Δpi——第i粒径组颗粒重量占沙样总重量的百分数；

n——粒径的组数。

（4）中值粒径。在粒径级配曲线上与纵坐标p=50%相应的粒径，即在沙样中有50%重量的沙粒大于这个直径，还有50%重量的沙粒小于这个直径。中值粒径用d50表示。

（5）其他特征粒径。不同学者常用不同p值的粒径作为代表粒径，例如d65、d90就分别表示粒径级配曲线上p=65%及p=90%相应的粒径。

3.沉降粒径

如果与泥沙容重相同的已知直径的圆球在相同的液体中与沙粒的沉降速度相等，则以此小圆球的直径定义为该沙粒的沉降直径。一般用此法测直径小于0.05mm的泥沙颗粒直径。沙粒的沉降粒径可以由下面讲述的泥沙沉速公式计算出来。