网格尺寸对顺直河段计算冲淤量的敏感性分析.pdf

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1、泥沙研究2014年4月JournalofSedimentResearch第2期网格尺寸对顺直河段计算冲淤量的敏感性分析元媛，张小峰，段光磊(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；2．长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局，湖北荆州434020)摘要：在实测1：10000河道地形图上采用网格法进行冲淤量计算时，不同网格尺寸会得到不同结果。以往对这个现象的关注和研究较少。本文计算了三峡坝下游镇江阁一万寿桥顺直段和古老背顺直段两个河段不同网格尺寸下2002年10月至2008年1O月河道冲淤量，并通过概化地形，探讨了顺直河道中网格法冲淤量对网格尺寸

2、的敏感性。分析表明：冲淤量随着网格尺寸的变化而变化，对该因素是敏感的，且敏感性与网格尺寸有关。网格尺寸较大时，不同尺寸计算得到的冲淤量波动较大，敏感性大；网格尺寸较小时，不同尺寸计算得到的冲淤量比较稳定，波动较小，敏感性小。但是，与根据地形图上实测的各施测断面位置切割断面得到的断面法冲淤量计算值对比发现，差异百分比的最小值并不出现在小网格尺寸时；当顺水流及河宽方向的网格尺寸分别与河道水下地形测验断面间距和测点间距最为接近时，网格法计算得到的河道冲淤量与断面法的差异才是最小的。关键词：河道冲淤量；断面法；网格法；长江河道；水下地形测量中图分类号：TV148文献标识码：A文章编

3、号：0468—155X(2Ol4)02—0055—07研究河道演变的规律，需要掌握河道冲淤的数量、分布情况等，其中获得河道冲淤的准确数量是关键。河道冲淤量的准确确定涉及到水资源开发利用、河道规划与治理、航运工程及水库调度等，其计算方法主要有输沙率法、断面地形法及网格地形法。．理论上讲，同一河段相同时段内，不同方法计算得到的冲淤量应相等或大致相同，但在生产和科研中人们发现这三种方法计算结果存在着差异。为此，围绕着该问题，多年来国内外学者开展了大量研究工作。在输沙率法和断面法冲淤量计算结果对比研究方面，李义天等⋯、申冠卿等、董耀华就曾用输沙率法和断面法分别计算了螺汉河段、黄河下

4、游、新厂至监利等河段的冲淤量，分析了两种方法各自的优缺点、适用性及影响因素；在输沙率法测量技术和计算方法的改进方面，由于输沙率测验误差以及河道崩岸、河道采砂、河道分汇流、河段水量不平衡等引起的区间沙量变化等都会对输沙率法计算冲淤量产生影响，因此较多学者从不同角度出发，研究了提高输沙率法计算精度的方法；在断面法误差分析和改进方面，连惠萍等¨。。和苏运启等¨提出了合理断面布设密度、合理确定滩槽断面间距及根据不同河段漫滩情况灵活计算滩槽冲淤量等改进措施。上述成果推动了河道冲淤量计算方法和测量精度的发展，但可以发现，关于网格地形法的研究内容并不多。事实上，不同的网格大小、不同插值方

5、法和读入高程数据点精度的差异都会对网格法计算结果产生影响。以网格尺寸为例，在测图比例已定情况下，网格越小，网格划分的越精细，其对应的冲淤量精度是否越高，值得深入探究。由此可见，开展网格地形法冲淤量计算对网格尺寸的敏感性分析是十分必要的。本文利用1：10000实测河道地形图，运用网格法，采用不同网格尺寸计算了三峡坝下游镇江阁一万寿桥顺直段和古老背顺直段两个河段2002年10月至2008年10月不同水位级下的河道冲淤量。结果收稿日期：2013—05．06基金项目：国家自然科学基金项目(51079104)；中央高校基本科研业务费专项资金(2012206020211)作者简介：元嫒

6、(1988一)，女，河南安阳人，博士研究生，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：ruoye@whu．edu．ca55表明，冲淤量计算值随着网格尺寸的变化而变化，对网格尺寸这一因素较为敏感。为对比分析不同网格尺寸下冲淤量存在的差异，在分析断面法冲淤量计算精度前提下，认为根据地形图上实测的各施测断面位置切割断面，且采用断面法得到的冲淤量计算值可以作为“基准”。讨论了网格尺寸、计算水位及绝对冲淤量对顺直河道中网格法与断面法“基准”之间差异百分比的影响，为探索不同河型用网格法计算河道冲淤量存在的差异变化规律打下基础。1用地形法计算河道冲淤量的原理1．1断面地形法断面地形法

7、主要是利用河道横断面，测量断面形态，将相邻断面间的几何图形近似为台体或截锥体，确定河段各级计算水位，通过比较同一水位下相邻断面间容积的差异，得出两测次间相邻断面河道泥沙冲淤的体积，累积各断面间河道泥沙冲淤体积来反映不同高程河床冲淤情况，计算水位可分为枯水、低水、平滩和高水，可由水文站水位流量关系沿程插值确定各断面计算水位，也可由沿程实测水面线推算。具体计算模式见参考文献。1．2网格法网格法是利用实测河道地形图，根据地形图测图比例尺大小或测点间距等确定适宜的网格尺寸，通过插值计算网格节点三维数据(，Y，)，给定计算水