[发明专利]感潮河段造床流量和平滩水位的联合确定方法

说明书

本发明提供一种感潮河段造床流量和平滩水位的联合确定方法，包括：步骤1.用一维非恒定水沙数学模型计算目标断面的逐时流量、潮位和含沙量过程；步骤2.确定目标断面的含沙量～流量滞后响应关系以及输沙当量流量系列；步骤3.目标断面的输沙当量流量～潮位组合频率统计；步骤4计算目标断面的造床强度，运用图解法求解目标断面的造床流量与平滩水位。方法综合考虑了潮汐作用下含沙量滞后特点，兼顾了流量和潮位的各种组合频率及其对造床作用的影响，能同时得到目标断面的造床流量与平滩水位，并且本方法的物理涵义清晰明了，结果客观准确，并且操作简单，非常便于实践中应用。

技术领域

本发明属于水利水运工程技术领域，具体涉及一种感潮河段造床流量和平滩水位的联合确定方法。

技术背景

感潮河段接近河流入海口，是河流输送洪水和泥沙入海的通道，也是连接内陆与海洋的水运要道，常需实施大规模河道整治。在河道整治工程实践中，造床流量和平滩水位作为河床演变分析、河道治理规划及整治工程设计等环节中广为运用的重要参量，其数值确定的合理与否，将直接影响河道整治的成本、效果甚至成败。

造床流量是指对冲积河道基本形态塑造作用最强或者输沙作用最大的某一流量范围，河槽断面的宽深规模和容积由该流量范围的平均值决定；平滩水位是指与江心洲滩或河漫滩齐平的某一高程，该高程将决定基本河槽顶部高程和滩槽高差。造床流量和平滩水位联合决定了冲积河道基本形态，二者既存在联系，又具有区别。

对于径流型冲积河道而言，上游来水来沙过程是塑造河道形态的唯一因素，造床流量可由“马卡维耶夫法”等成熟方法通过统计来水来沙特征而计算得到。在这类河段内，水沙输移具有两个特点，一是含沙量与流量变化的相位差别不大，某时刻的输沙率和造床强度可由同时刻的流量推算得到；二是水位流量关系单一且稳定，造床流量对应的水位一般与滩地边缘高程齐平，工程实践中只需确定造床流量或平滩水位的其中一项，剩下的一项可通过水位流量关系转换求得。但在河流下游接近入海口的感潮河段，河道形态同时受到上游来水来沙和河口潮汐双重影响，径、潮两方面因素具有一定独立性，含沙量与流量、流量与水位之间的直接换算关系不再成立，径流河段的造床流量估算方法无法应用。

针对水流非恒定性强，流量、含沙量难以观测的实际情况，以往工程实践中提出采用水流数学模型模拟流量过程，以平均落潮流量作为造床流量，或者沿用径流河段方法以逐时流量直接推算输沙能力，再选取输沙量最大的流量作为造床流量。但这些方法仍没有考虑含沙量变化较流量变化显著滞后的特点，也没有考虑潮位涨落对造床作用的影响，因素不够全面，参数经验性强，尤其是无法得到平滩水位，在潮汐波动强烈的区段，无法满足河道整治规划与工程设计的需求。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的是提供一种感潮河段造床流量和平滩水位的联合确定方法，能够兼顾径流影响和潮汐涨落影响，适用于感潮河，并且结果更加客观和精确。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种感潮河段造床流量和平滩水位的联合确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.用一维非恒定水沙数学模型计算目标断面的逐时流量、潮位和含沙量过程，包括：

步骤1.1若目标断面附近设有水文站点，确认该站点是否具有M年(M≥10)长系列逐时流量Q、潮位(水位)Z、含沙量S观测资料，若数据完备，则进入步骤2，否则执行步骤1.2；

步骤1.2建立一维非恒定流水沙数学模型，模型计算范围应包含目标断面，模型上边界取感潮河段进口处水文站，该站应具有M年(M≥10)长系列逐时流量Q、含沙量S观测资料，模型下边界取感潮河段入海口处的潮位站，该站点应具有M年(M≥10，与进口处水文站资料同时段)逐时潮位资料，模拟河段内部还应具有少量用于模型率定的逐时潮位、含沙量的观测资料；