驻马店水文水资源勘测局 河南省驻马店 463900
摘要：水流监测对于防汛防洪，供水预测都有着不容忽视的关键作用，含沙量的变化也是影响其的关键因素。因此，对于人民生命财产安全与地方经济的发展都需要关键资料。本文对含沙量对水流监测的影响进行了分析探讨，以供参考。
关键词：河床形态；水流变化；建立模型；模拟技术；水文监测
一、模型的建立
水沙条件的变化是河床形态发生调整的一个极为重要的原因，在河流地貌学的研究中，这也直接导致了水流的系列变化。在以往的探讨中，常常结合过程响应模型实验方法，研究验证不同含沙量水流的相关复杂响应，并结合变化的水沙条件进行定性预测。著名研究学者Schumm在1969年建立了一组预测关系，在这之中，关于输沙率变化，水流调整，河床形态变化计算公式为:
QS+≈B+，h－，λ+，S+，P－QS－
≈B－，h+，λ－，S－，P+(1)
式中:Q为输沙率;B为河宽;h为水深;λ为波长;S为坡降;P为曲率。
“+”符号代表着该变量增加，“—”代表着该变量减小，“≈”代表变量对应关系当流量变化较小的时候，QS的变化即可等同认为是含沙率的变化。在这关系式中，依托大多数低含沙量河流演变规律得到的结论。但往往由于样本的不同，含沙量范围的不同也会导致结论发生变化。有的最大含沙量与河床横断面水流形态的变化甚至与Schumm模式相反，不同的结论只是表述了河床演变形态的影响因素。对于河床形态，水流变化调整的复杂演变行为，需要通过相关的模型实验进行对比修正。通过对以往的工作积累总结，结合系列资料，进行非线性过程调整的进一步研究，结合模型数据手段对横纵向平面形态展开探究。
1、模型建立原理
在地貌演化类比法则中，过程响应模型依托系统论模型化中“异构同工”原理。通过修改调整各种河型参数来建立不同的河型。其核心理论认为地貌形态的关键在于作用过程，注意广阔地貌统计特征。系统原型与模拟之间的共同点主要取决于相似的形态统计特征，相似的层次结构组成与物质比例组成，相似的相对时间量度与系统演变相对变化速率，变量间因果关系，物质更替规律，能量消耗渠道方式与其他相关作用相似匹配。模型条件达到后，河型水流过程基本相似，那么在模型中所得到的相关数据结论可以类比到原型中，即为过程响应模型。
2、模型原理设计
在塑造河流初始河型中，过程响应模型一般要遵循相关步骤规则。实验通过模拟河型的基础设定，仿真由于不同含沙量导致河床前后状态变化，从而观察水流的具体状况。在实验前期中模拟河床具备通常河流所有的基本特性，符合泥沙的起动规则，与不同含沙量水流对于河床形态变化的影响原理即可较好的仿真再现原貌。首先在设计中，主要有两大部分，分别是河床再造与调整含沙量对于河床形态水流状态的影响。前者实验目的通过塑造特定形态特征的河床作为后续相关实验探究的基础。便于之后实验的顺利开展，过程不必过于严谨，主要中小流量作为载流，并根据目的需要不断调整含沙量以观察流量变化，到达加快实验进程的作用。河床塑造实验完成后，可以观察模拟水流涨落过程，长时高含沙流水过程，通过对比调整流量时间与含沙量，观察水流河床变化的主导因素。并可以比较预设参数根据横断面形态的调整取得流量数值。
二、模型结果与分析
1、模型结果
在几组实验中，通过逐渐增加含沙量，控制完成清水到高含沙流的变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过获取断面条件下形态参数的平均值作为河床横断面的表征参数。其中，形态参数主要有横断面河宽、水深、宽深比构成，通过分析统计数据，得到以下图形。其中，在模型中，最大含沙量数据单位为g/L－1，河宽与水深为cm，描点划线后，并绘制趋势预测曲线，便于后续展开更为深入的探究。通过研究变量之间关系，得到了回归预测的抛物曲线，建立了横断面之间参数与含沙变量之间的数学关系，可以表达如下:
河宽变量与横断面变量关系式:y=－0.0006x2+0.2918x+156.98Ｒ2=0.65
水深变量与横断面变量关系式:y=2×10－5x2－0.0089x+3.1724Ｒ2=0.73
宽深变量与横断面变量关系式:y=－0.0006x2－0.2344x+62.134Ｒ2=0.92
由上式可有看出，通过变量比值体现横断面形态变化，变化趋势比文献模型调整范围小，但模拟点更为集中，易于观察出更为明显的变化趋势，通过调整显著性，对于数值并不比深究。主要根据函数关系发现变化方向与客观定性的变化趋势。对于横断面形态变化与最大含沙量变化之间的数值定量关系可能体现的并不确切。
2、横断面演变分析
结合实验数据，得到变化趋势，当含沙量较小时，在水流中的泥沙携带量少于饱和携沙能力状态下的水流携沙量。而水流的多余能量将持续对河床做功。导致河道被不断冲刷，河深不断加深，致使宽深比逐渐变小，而河床的心态也由于水深客观的改变而发生变化。随着含沙量的不断增加，水流携沙力逐渐到达饱和状态。当上游含沙过多时，水流能量不足以全部携带流走。首先模拟主槽发生泥沙堆积，河底不断抬高，水深变浅，宽深比例不断增大，并且水面宽度也不断加大。随着含沙量超过水流携沙力临界值之后，随着量的继续增大，河床形态与各变量的变化趋势逐渐加大，即变化加速度增大。在文献研究理论中，对于低含沙量的一般小型河流而言，当含沙量达到200kg/m3时，泥沙淤积最为严重，水深度变浅，宽深比达到最大。如果含沙量继续增大，达到高含沙水流界定范畴，河道水流演变将发生巨大变化。将出现河道淤积，从而导致水流漫出，乱流入滩。滩地高程也将大大增加。在高含沙水流的范畴中，水流携沙所需要的能量相比之下变得较小，演变成冲击力比重更大的一相流。使得主槽河底冲刷更为严重，同时出现水深变深，河边岸堆积淤沙泥，河宽变下，随着宽深比减小。
三、强化水文监测
随着社会经济人口的飞速发展与增长，通过水文监测对河充分利用，作为自然庞大的经济资源，无论是发展企业，还是平常生活所需都产生了依赖。对于水流检测中，通过研究水位流量关系展开率定之外，还可以通过水位检测。作为水文检测中的基本观测要素，是应该积累的重要资料。做到定期观测水位，汛期应该适当增加观测次数。尤其是价值较高的具有代表性的特征值不可以漏测。同时也可以根据该河的用途与性质，制定相关的监测计划。为供水计划提供依据，实体与之相互结合，混合模型也突出了广阔的前景。传统研究中往往只是针对泥沙动力，河床演变进行研究。实际与多门研究是相互交叉的，例如力学，地理地貌学、环境生态等都有较大的联系。通过与现代生态的模型结合，进一步深入研究，提高监测研究，打造健康河流与生态河流，这也是今后发展的主流趋势。通过数值模型的家里。达到监测，计算，预测决策的在水监测的工作中，首先应该开展科学严谨的规范管理，不仅仅学习优秀的质量控制管理检验，制定符合具体实际的管理控制条例，完善执行性与管理方法。提高水文监测的质量与过程优化控制。在整个过程中，将质量管理贯彻之中，做到从源头把控，从流程优化，对结果严谨分析。依托质检工作的建立，构架客观可行的评测标准，同时完善相关制度，使得工作效率与工作精度提高。在结合现在科技设备，管理优化保障的前提喜爱，实现科学化与规范化得管理，推动水文水流监测工作的稳步提升。
结束语
结合前人经验，运用现代科学手段，探索出新的方法与对策，使得水文监测工作的质量得到保障与提高，为整个经济发展与整体运作作出贡献。
参考文献
[1]陶洪飞.分离鳃的水沙流场数值分析及试验研究[D].新疆农业大学,2014.
[2]黄海涛.水电开发中的生态风险评价与管理研究[D].华北电力大学,2014.
论文作者:左庆科、王路遥
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/10/26
标签：含沙量论文; 水流论文; 河床论文; 横断面论文; 模型论文; 形态论文; 变量论文; 《基层建设》2016年21期论文;