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验证分析及推荐公式优化

【摘要】:选用了黄河干流9个站,1958~1988年的1160组实测资料验证公式。表2-8输沙能力公式计算结果比较天然河流的冲淤状态是很难严格区分的。以此作为标准,将1160 组资料分为三大组:①ζ>0.03,淤积,167 组;②ζ<0.005,冲刷,131组;③ζ在0.005~0.03区间内,冲淤平衡,862组。在目前条件下,推荐应用张瑞瑾公式类型的回归公式。经实际应用表明,在此推荐的方法具有较好的实用性。

选用了黄河干流9个站,1958~1988年的1160组实测资料验证公式。资料范围:流量为8~9180m3/s,流速为0.26~5.47m/s,水深为0.51~11.29m,河宽为55~1500m,比降为0.10‱~11.0‱,悬移质含沙量为0.12~605kg/m3,悬移质中值粒径为0.005~0.083mm。用这些资料对上述公式进行了验证计算,结果见表2-8。需要说明的是,这里的计算均是针对悬移质全沙进行的。由表可见,考虑含沙量对水流粘性和泥沙沉速的影响后,各公式的计算精度均有一定程度提高。其中用式(2-68b)计算非均匀沙的代表沉速,优于用平均沉速作为代表沉速的计算结果。经验回归公式的计算值与实测值均具有较好的吻合程度。

表2-8 输沙能力公式计算结果比较

天然河流的冲淤状态是很难严格区分的。根据以往分析,在黄河下游可采用来沙系数ζ=Ct/Q 粗略地区分河道的冲淤性质。当ζ>0.03时,河道淤积;当ζ<0.005时,河道冲刷。以此作为标准,将1160 组资料分为三大组:①ζ>0.03,淤积,167 组;②ζ<0.005,冲刷,131组;③ζ在0.005~0.03区间内,冲淤平衡,862组。

将回归公式 (2-69)的计算结果按上述三大组绘于图2-16 中,冲刷和淤积的点据分别落在45°线的两侧,这说明公式的计算结果基本上代表了河道冲淤平衡时的输沙能力。通过以上对各家公式的修正和用黄河实测资料的验证计算,可以得到如下认识:

图2-16 式 (2-70)计算与实测输沙率比较

(1)所有输沙能力公式用于黄河时,必须要考虑含沙量对水流粘性和泥沙沉速的影响。采用vm和ωm后,各公式的计算值与实测值的吻合程度均有一定程度提高。

(2)采用公式(2-68b)计算非均匀沙的代表沉速,具有较好的代表性。

(3)在目前条件下,推荐应用张瑞瑾公式类型的回归公式(2-70)。包含更多参数的式(2-71)和式(2-72)的计算结果与式(2-70)相当。

(4)回归公式(2-70)的计算结果基本代表了河道输沙平衡时的输沙能力。虽然本节所选用的实测资料没有经过不冲不淤的严格挑选,但足够多的组次可以在一定程度上使这一缺陷得到弥补。

经实际应用表明,在此推荐的方法具有较好的实用性。需要指出的是,此处所采用的一些修正处理方法还不能够完全反映含沙量等对水流输沙能力的影响。尽管如此,上述输沙能力的修正公式在黄河泥沙数学模型中得到了实际应用 (张启卫,1994;曲少军等,1994;钱意颖等,1980)。