黃河下游花園口至夾河灘段含沙量過程預(yù)報方法研究.pdf

1、黃河被譽為"中華民族的搖籃".然而進入20世紀(jì)90年代以來,黃河以下游河道斷流,生態(tài)環(huán)境惡化,水污染加劇,河槽急劇萎縮為社會所關(guān)注.面對這種日益惡化的人河相處的環(huán)境,人們意識到必須采取措施改變這種局面,達(dá)到人河和諧相處."水少沙多、水沙不平衡"是黃河淤積的根本原因,據(jù)此人們提出了"蓄清排渾、攔粗排細(xì)、適時放水調(diào)沙、淤灘刷槽"等措施.而所有這些舉措都離不開合適的水沙條件,若能做到對河道含沙量或輸沙率過程進行提前預(yù)報,將有利于實施人為調(diào)控水

2、沙,協(xié)調(diào)黃河水沙關(guān)系,從而達(dá)到人與黃河和諧相處的目的. 由于種種原因,目前黃河尚未有真正可用于實際作業(yè)的含沙量預(yù)報模型或方法.對含沙量預(yù)報方法進行研究與探討,給出比較適宜的預(yù)報方法,不僅是黃河中下游干流水庫調(diào)度和洪水資源化的需要,還能豐富水文泥沙的學(xué)科內(nèi)容,促進學(xué)科的發(fā)展.因此,這一工作不僅具有重要的實踐意義和應(yīng)用前景,也具有重要的科學(xué)意義. 作為水利部黃河水利委員會治黃專項項目:《黃河中下游干流主要水文站洪水最大含沙量

3、預(yù)報方法研究》的一部分,本文以黃河下游花園口至夾河灘河段為研究對象,在對該河段水沙特性進行分析的基礎(chǔ)上,分別采用泥沙動力學(xué)方法、水文學(xué)方法和水文動力學(xué)結(jié)合的方法建立含沙量過程預(yù)報模型,并通過實測資料對三種方法加以驗證比較.在分析討論的基礎(chǔ)上,提出相對好的含沙量預(yù)報方法.論文的主要內(nèi)容和研究成果如下: (1)建立了恒定流不平衡輸沙模型,非恒定流不平衡輸沙模型和響應(yīng)函數(shù)模型；給出了參數(shù)率定和作業(yè)預(yù)報方法；對黃河下游夾河灘站含沙量過程

4、進行模擬預(yù)報,借此對模型的預(yù)報能力進行檢驗.檢驗結(jié)果表明除恒定流不平衡輸沙模型外,后兩種預(yù)報模型都具有可操作性和一定的有效性.響應(yīng)函數(shù)模型預(yù)報效果令人滿意. (2)分析比較后認(rèn)為:從模型結(jié)構(gòu)上講,水力學(xué)模型法的物理圖形清晰,刻畫精細(xì),但對資料要求高,考慮因素多,且這些因素相互作用、影響.因此,在目前觀測和對水沙運動認(rèn)知能力的條件下,完全采用水沙動力學(xué)途徑進行含沙量過程預(yù)報還有精度不高的問題,尚需對方法進行改進. (3)還

5、認(rèn)為,在對機理認(rèn)識不清的條件下,響應(yīng)函數(shù)模型對水沙運動機理不過于追求,主要從宏觀上探討水沙演變規(guī)律,所以對資料要求不高,便于實際運用.檢驗表明響應(yīng)函數(shù)模型用于含沙量過程預(yù)報具有很好的精度,但在上游來水來沙異常時,往往產(chǎn)生預(yù)報失敗.若能兼顧水沙運動機理,響應(yīng)函數(shù)模型將會有更好的精度. (4)鑒于水力學(xué)模型法的物理圖形清晰,響應(yīng)函數(shù)模型法對資料要求不高、實際應(yīng)用方便的特點,將水文學(xué)和水動力學(xué)方法相結(jié)合進行含沙量過程預(yù)報是一種值得倡導(dǎo)