响应函数模型在含沙量预报中的应用

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1、第28卷第2期2008年4月水土保持通报BulletinofSoilandWaterConservationVol.28.No.2Apr.>2008响应函数模型在含沙量预报中的应用.石宝】，秦毅I，凌燕】，李楠I，钱云平2（1.西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西西安710048；2.黄委会水文局，河南郑州450004〉摘要：黄河的泥沙问题一直是黄河治理的重点.依据黄河下游“多来多排”的输沙待性，建立了多输入单输出的含沙議过程预报响应函数模型。经对黄河下游花园口至夹河滩河段洪水含沙撤过程预报的检验・并与常见的神经网络方法相比•其预报精度优于后者•且稳定性好.研究表明，响应函

2、数模型适用于黄河下游河段的含沙就过程预报.关键词：含&匮过程；多来多排：响应函数文献标识码：A文章编号：1000—288X（2008）02—0103—03中图分类号：TV142ApplicationofResponseFunctionModeltoSedimentConcentrationPredictionSHIBao1,QINYil,LINGYan1,LINan1,QIANYun-ping2(1.KeyLaforatoryofNorthiL^stWaterResourcesandEco-environmentoftheMinistryofEducation•Xi'anUnix^ersit

3、yofTechnology^Xi^an^Shaanxi710048.China2HydrologyBureauofYRCC>Zhengzhou>He^nan450004>China)Abstract：SedimentcontrolisthemajorworkforthemanagementofYellowRiver.Aresponsefunctionisestablishedbasedonthesedimenttransportcharacteristicof“morein,moreoutM.Thetestforsedimentconcentrationpredictioninthelo

4、werreachesofYellowRivershowsthattheresponsefunctionisbetterthanneuralnetworkmodel.Thisindicatesthatresponsefunctionmodelisapplicabletosedimentprediction.Keywords:sedimentconcentration；"morein,moreout"；responsefunction黄河的治理主要是围绕泥沙开展的。最近黄委会又提出了新的治理黄河的理念一一“维持黄河健康生命”为黄河治理的终极目标⑴。黄河健康的4个主要标志是“堤防不决口，河道不断流

5、，河床不抬高，污染不超标”。其中前3个标志都与黄河泥沙有关，所以解决好黄河泥沙问题•是维持黄河健康生命的核心问题之一。我国为解决黄河泥沙问题，采取了一系列的治理措施，包括小浪底水库采取“蓄清排浑，拦粗排细”并进行“调水调沙”的调度运用，中游河段有计划地放淤，下游河道有计划地进行“淤滩刷槽”等方式，所有这些举措都离不开合适的水沙条件和对水流含沙量及泥沙颗粒级配的事先预知。进行黄河含沙量预报，将为这些措施的实施提供技术支持，并且能够根据洪水泥沙总量情况，在资源性缺水的黄河流域•为“洪水资源化”的调度应用服务；还能为计算河道输沙需水量提供依据。1基于“多来多排”的输沙特性的系统响应模型对于复杂的

6、事物，水文学的处理方法一般都是寻求影响该事物的主要因素，回避过多的细节，从宏观的角度解决问题。系统响应法具有原理简单，方法灵活•计算简便，适用范围广等特点，是水文学上常使用的一种方法。由于系统响应方法不是物理过程的表达，而是基于统计规律表达的事物变化的综合结果.所以其预报效果的好坏直接与所求响应函数的资料有关，与模型结构对信息利用的能力有关。基于多来多排的响应函数能够反应黄河下游河道输沙特性的信息。黄河下游河道输沙具有多来多排的特性⑵，其经验公式为Qs=KQ*S；（1）式中：Qs——床沙质输沙率；Q下——下断面流量；Q上——上断面来水含沙量；K,a,b——经验参数。如把河道泥沙汇流过程看成一

7、个线性时不变系统，就可用线性常系数常微分方程来描述考虑到输沙率与含沙量之间存在着确定的关系•借助多来多排的经验公式这一结构形式，考虑预报的需要，将(1)式变成有明确时间意义的形式如下S勿=(2)式中：Q：t—下断面t时刻流量•通过卷积函数模型求出；S-】一上断面/一1时刻的含沙量；S伽是下断面f时刻含沙量M,a和P为经验参数。为了便于边取对数得lnS2,=k-FalnQ,,(3)根据系统响应函数概念及径流