【摘要】：有利于河道的高效輸沙流量,是現(xiàn)今水資源短缺情形下,治理河道或引水渠道減淤排沙時(shí)亟待需要得到的答案。然而由于河道輸沙是多類因子共同作用下的復(fù)雜過程結(jié)果,認(rèn)識(shí)河道輸沙規(guī)律是一大難題,也阻礙了河道高效輸沙流量的研究。本文基于秦毅、李子文提出的以造床流量為參數(shù)的輸沙量計(jì)算模型,分析確定了三湖河口至頭道拐河段(三頭河段)不同造床流量情況下,使河段不淤積、輸沙量大且輸單位沙用水量最少的水沙條件及洪水持續(xù)時(shí)間,即有利于河道的高效輸沙的水沙搭配條件。另外,還從河道輸沙的隨機(jī)性角度入手,用Copula函數(shù)理論對(duì)與輸沙有關(guān)的變量因子進(jìn)行概率分析,建立聯(lián)合Copula函數(shù),并以其為基礎(chǔ),用條件概率分析有利于河道的輸沙量、單位輸沙水量和其來水來沙條件。以上兩方法分別分析得到的結(jié)果一致,經(jīng)檢驗(yàn),與同條件下已發(fā)生的實(shí)際輸沙情況和河床演變情況相符合。研究獲得的主要結(jié)論有:(1)基于以造床流量為參數(shù)的輸沙模型分析,每種造床流量情況都存在最高效輸沙流量且唯一,并且在此流量下河道最易發(fā)生沖刷。以高效輸沙流量為來流條件,上站來沙量的大小決定了河道沖淤情況,上站含沙量越大河道越易發(fā)生淤積,反之,越易發(fā)生沖刷�；诖溯斏衬Ｐ头治�,可計(jì)算未來三頭河道各種造床流量情況下的有利于河道的高效輸沙的水沙搭配條件,檢驗(yàn)表明以此搭配條件計(jì)算分析出的輸沙結(jié)果和河床演變結(jié)果與實(shí)際吻合良好,模型具有較好的預(yù)測(cè)能力。(2)基于Copulas函數(shù)理論,建立了輸沙量與單位輸沙水量的二維Copula函數(shù),和輸沙量與流量、上站含沙量間的三維Copulas函數(shù),以最大概率發(fā)生的輸沙量和單位輸沙水量為條件,求得的條件概率最大下的流量、上站含沙量即為有利河道且高效輸沙的水沙搭配件。經(jīng)與同條件下實(shí)際已發(fā)生輸沙情況比較,發(fā)現(xiàn)對(duì)三頭河段,發(fā)生概率最大的單位輸沙水量為高效輸沙水量。(3)基于輸沙模型分析高效輸沙條件與基于Copulas函數(shù)用最大概率理論分析得到結(jié)論一致,且與已發(fā)生的實(shí)際輸沙情況相符合,說明結(jié)論合理、可信。前述兩種方法均可推求有利于河道的高效輸沙流量,但基于Copulas函數(shù)分析要以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),不能對(duì)未發(fā)生的不一致(造床流量不同)條件下的情況進(jìn)行預(yù)測(cè),即不能分析不同造床流量河床的高效輸沙流量。而用秦毅、李子文的輸沙模型則可以解決預(yù)測(cè)問題。(4)分析得出有利于河道高效輸沙的水沙搭配條件是:用歷時(shí)15日次洪輸沙,現(xiàn)今造床流量Qc=150000m3/s下,高效輸沙流量900～1000m3/s,上站含沙量5～6kg/m3,河段輸出沙量約600萬t,單位輸沙水量170～200m3/t;隨著河床調(diào)整未來造床流量會(huì)增加,當(dāng)造床流量增加到2500m3/s時(shí),高效輸沙流量1500m3/s左右,上站含沙量8kg/m3左右,河段輸出沙量約1500萬t,單位輸沙水量約128m3/t;Qc=3500m3/s時(shí),用流量2000～2200m3/s,上站含沙量7～10kg/m3,河段輸出沙量為2600～2800萬t,此時(shí)單位輸沙水量為90～100m3/t。隨著河床調(diào)整未來造床流量增大時(shí),需要的高效輸沙流量越大,同時(shí)輸沙更高效。上游水庫(kù)參照此來調(diào)節(jié),可維持三頭河段的持續(xù)健康。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV143
【圖文】：

技術(shù)路線圖

黃河內(nèi)蒙河段Fig.2-1InnerMongoliaofYellowRiver

（a）輸沙量 Ws（b）沖刷量-△ (a) Sand runoff of Ws(b) Scour amount of -△ 圖 3-3 20 日最大次洪輸沙公式計(jì)算 Qc=3500 m3/s 時(shí)的輸沙量和沖刷量Fig. 3-3 Calculation of sediment discharge and erosion at Qc=3500 m3/s for the 20th maximum flooddischarge formula

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2772353