[发明专利]一种衡量河流水沙同步性的方法

说明书

本发明提供一种衡量河流水沙同步性的方法，包括收集河流控制站5年以上的水文系列资料；对于天然河道选择“均值法”计算水沙同步系数δ_Ki，对于受到重大工程扰动的河道选择“频率法”计算水沙同步系数δ_Pi；针对天然河道的“均值法”，计算日均流量波动值N_i及日均含沙量波动值M_i；逐日计算流量波动值与含沙量波动值的差值δ_Ki＝M_i‑N_i；针对受重大工程扰动河道的“频率法”，对日均流量进行频率赋值Q_P；对日均含沙量进行频率赋值S_P；逐日计算流量频率与含沙量频率的差值δ_Pi＝Q_P‑S_P；根据水沙同步系数δ_Ki或δ_Pi，定量分析水沙同步特征。本发明基于水文统计的基本原理推求流域内径流与泥沙的时间同步特征，具有明确物理含义，为定量描述河流来水来沙条件提供了一种新的途径。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种衡量河流水沙同步性的方法。

背景技术

水沙条件是塑造河床的直接动力和物质条件，也是影响河道演变最活跃的因素。对冲积性河道而言，来水来沙条件是影响河床演变最主要的因素，河流通过调整河床边界条件与来水来沙相适应。因此，作为冲积河道发展变化关键驱动因子的水沙条件，一直是河流地貌及河流工程学科的基础和关注重点。

目前描述水沙特性主要有三类因子：一是径流表征因子，主要有：年均流量、最大洪峰流量、年均洪峰流量、汛期平均流量、平滩流量、造床流量、冲淤临界流量、流量过程因子等；二是来沙表征因子，主要包括年均含沙量、最大含沙量、汛期平均含沙量，冲淤临界含沙量、饱和含沙量等；三是水沙搭配表征因子，主要包括来沙系数、水沙组合指标m及k值等。

水库运行后，流量过程改变、含沙状态也不断变化，因此学者们对三峡水库运行后长江中下游河道水沙特性的分析热度持续高涨。早期学者多以流量或者含沙量单一影响因子对河道冲淤变化规律进行讨论研究，未能形成稳定的对应关系，而将水沙条件一并分析后研究进展明显推进。关于水沙组合的最新研究在黄河流域上较为丰富，在其它流域的应用及修正有待更深入的开展。此外，国内外学者们提出的指标系数，主要是基于长系列水文要素得出的一个趋势性描述，没能反映流量及含沙量的过程形态，无法准确判断某个具体水文年内不同时期的水沙同步特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衡量河流水沙同步性的方法，该方法能定量描述天然河道及受重大工程扰动河道的来水来沙条件，能反映流量及含沙量的过程形态，可用以判别某个具体水文年内不同时期的水沙同步特征。

本发明的技术方案：

一种衡量河流水沙同步性的方法，包括以下步骤：

步骤1，收集河流控制站5年以上的水文系列资料；

步骤2，初步判定收集的河流控制站流域特性后分类进行分析，对于天然河道选择“均值法”计算水沙同步系数δ_Ki，对于受到重大工程扰动的河道选择“频率法”计算水沙同步系数δ_Pi；

步骤3，针对天然河道的“均值法”，以多年水文资料为基础，统计水文系列年内多年日均流量均值及日均含沙量均值；

步骤4，计算日均流量波动值N_i及日均含沙量波动值M_i；

步骤5，逐日计算日均流量波动值与日均含沙量波动值的差值δ_Ki＝M_i-N_i；

步骤6，针对受重大工程扰动河道的“频率法”，在一个水文年内，对日均流量进行频率统计分析，对日均流量进行频率赋值Q_P；