黄河下游平滩流量与来水来沙过程的响应关系

平滩流量是一个重要的河槽形态特征和过流能力指标。准确地估算黄河各断面平滩流量是黄河下游水沙调控研究的一项重要内容。国内外关于水沙等不同影响因子与平滩流量间的相关关系研究，多是将平滩流量与汛期的来水来沙平均值或极值相联系。由于非汛期来水来沙条件和汛期来水来沙过程的非线性性质，汛期平均值或极值并不能完全表征当年来水来沙过程特征。由此导致依据平均值或极值建立的平滩流量数值分析模型存在较大的误差传递。本项目拟通过对非汛期和汛期来水来沙过程量化频率分析，建立黄河下游非汛期来水来沙条件和汛期不同频率统计参数及特征来水来沙量与平滩流量的人工神经网络模型，定量分析平滩流量与非汛期来水来沙条件和汛期各来水来沙过程表征值的响应关系，揭示非汛期和汛期不同来水来沙过程对黄河下游平滩流量的影响机理，为黄河下游河道治理和调水调沙提供科学参考。

平滩流量是指水位与河漫滩相平时的流量，其相应水流的流速大，输沙能力高，造床作用强，是反映水流造床能力和河道排洪输沙能力的重要指标，平滩流量在河床演变分析和河流生态环境的研究中得到了广泛应用。平滩流量也是黄河下游河槽排洪输沙、调水调沙重要控制指标之一。本研究抓住汛期和非汛期来水来沙对汛后平滩流量的影响，并且同时考虑了前期水沙的影响。研究结果表明，汛期及非汛期来水来沙影响因子均对平滩流量的计算有较大影响，并且非汛期来水来沙影响因子 不可忽略。当平滩流量计算中加入前期影响和非汛期影响因子后，黄河下游各断面相关系数R2均有不同程度的提高，其中高村断面平滩流量模拟结果相关系数R2平均提高了0.11。利用Mann-Kendall和Pettitt非参数统计方法，对黄河下游花园口、高村、孙口、艾山和利津5个水文站来水来沙系列进行趋势分析、变异点检测及进行成因分析。研究结果表明，黄河下游花园口、高村、孙口、艾山和利津5个站年来水量和年输沙量的一级变点为1985年，流域水土保持活动和干流大型水利工程建设运行是一级变点产生的两个主要因素。发生二级变点的位置水沙序列各有不同，总体上是年输沙量系列突变时间晚于年来水量序列突变的时间，并且年输沙量系列的突变规律性较好。二级变点产生主要原因是干流各水利工程建设运行的综合结果。黄河下游平滩流量及水沙的突变特征的研究还有很多难题需要进一步深入探索。