基于滞后响应模型的输沙率变化过程描述方法

发布时间：2021-04-07 17:27

　　河床冲淤与河道输沙紧密相联.基于河流自动调整原理,结合河床滞后响应理论,推导建立了河床冲淤过程中输沙率调整的滞后响应模型,适用于推移质或悬移质.分析以往用于反映河床冲淤过程中悬移质输沙率调整的方法,理论归类为阻滞增长模型,比较后认为滞后响应模型方程形式更为合理.基于输沙率调整的滞后响应模型,分别对水槽试验中恒定、阶梯状非恒定清水冲刷推移质输沙率变化过程进行了模拟,结果表明计算值与实测值变化趋势基本符合.基于输沙率调整的滞后响应模型,结合河流悬移质输沙幂律函数公式,分析指出公式中输沙系数是反映能坡影响的一个重要变量参数,建立了系数调整计算的方法,并在黄河下游河道输沙与冲淤计算中进行了应用.结果表明,河道输沙与冲淤量计算值与实测值变化趋势基本符合,2002年后调水调沙冲刷期间输沙系数不断减小,反映出河段输沙及冲刷效率逐渐减弱的趋势. 

【文章来源】：应用基础与工程科学学报. 2020,28(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

Logistic阻滞增长模型与滞后响应模型的比较

基于式(9)，结合恒定清水冲刷推移质输沙水槽试验结果[25]，对推移质输沙率衰减过程进行模拟，结果如图2所示．因在水槽试验初始阶段，进口断面推移质泥沙运动到出口断面需要一定时间，存在一定运动滞时，此时出口断面推移质泥沙均来自进口断面以下河段的河床，由0快速增大到最大值，随后才开始为推移质输沙率随时间的衰减过程[25]．因此，取推移质输沙率最大值为式(9)中输沙率初始值．可以看出，采用式(9)模拟计算得到的推移质输沙率衰减过程与实测推移质输沙率变化趋势基本符合．图3为基于式(9)对阶梯状非恒定清水冲刷推移质输沙水槽试验结果[26]的模拟情况．其中，单宽累计输沙量通过对式(9)积分可以表示为

从图3可以看出，对于阶梯状非恒定清水冲刷推移质的累计输沙量变化过程，采用式(12)的模拟计算值与实测值变化趋势符合较好．其中，受阶梯时段末流量水力条件突增影响，不同阶梯时段初始时刻推移质输沙率(累计输沙量变化曲线初始斜率)相比前期有所突增，粗化层经历破坏后再趋向新的稳定，相应输沙率再次逐步衰减．不过在不同阶梯时段内，因流量水力条件与床面泥沙条件有所不同，推移质输沙率衰减速率也有所区别．3.2 不同水沙条件下悬移质输沙率调整过程模拟

【参考文献】：
期刊论文
[1]皇甫川流域含沙量-流量关系年内年际变化特性[J]. 王冰洁,傅旭东.  应用基础与工程科学学报. 2020(03)
[2]黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟[J]. 郑珊,吴保生,周云金,王开荣,韩沙沙.  水科学进展. 2018(03)
[3]河床粗化过程中推移质输移特征试验研究[J]. 徐元,朱德军,孟震,李丹勋.  水科学进展. 2018(03)
[4]黄河内蒙古河段输沙量与淤积量计算方法[J]. 吴保生,刘可晶,申红彬,周丽艳.  水科学进展. 2015(03)
[5]黄河小北干流和渭河下游淤积过程模拟[J]. 郑珊,吴保生.  水利学报. 2014(02)
[6]论均衡输沙与河床演变的平衡趋向[J]. 韩其为.  泥沙研究. 2011(04)
[7]论小浪底水库近期调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用[J]. 陈建国,周文浩,孙平.  泥沙研究. 2009(03)
[8]冲积河流河床演变的滞后响应模型-Ⅰ模型建立[J]. 吴保生.  泥沙研究. 2008(06)
[9]冲积河流河床演变的滞后响应模型-Ⅱ模型应用[J]. 吴保生.  泥沙研究. 2008(06)
[10]黄河下游输沙量的沿程变化规律和计算方法[J]. 吴保生,张原锋.  泥沙研究. 2007(01)

博士论文
[1]沙卵石推移质运动及模拟研究[D]. 刘兴年.四川大学 2004



本文编号：3123882