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《中国地质大学(北京)》 2010年
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基于人工神经网络方法的黄河干支流河床演变分析

李文文  
【摘要】: I在过去的50多年里,黄河中、下游的水沙过程发生了显著的变化,二级悬河和主槽萎缩的现象不断加剧,河流的治理面临着巨大的挑战。平滩流量是一个重要的河槽形态特征和过流能力指标,它的确定是黄河干支流治理过程中核心问题之一。潼关位于黄河、洛河、渭河三河汇流区的出口,是黄河的天然卡口,是黄河在晋、陕间南流后东折的拐点,是黄河小北干流、渭河的侵蚀基准面,因此潼关高程的变化一直备受人们的关注。这些问题都是研究黄河干支流河床演变的关键科学问题。本文在前人研究的基础上,系统收集和整理了实测资料,运用河流动力学及河床演变学基本理论,综合分析了黄河下游、渭河下游、黄河内蒙河段平滩流量及潼关高程变化情况以及其影响因素,将平滩流量的影响因子分为三类:①汛期及非汛期来水来沙影响因子;②前期水沙条件的累积作用;③其他因子,例如洪峰流量、泥沙含量、泥沙粒径等。潼关高程的影响因子分为四类:①来水来沙影响因子;②三门峡水库的影响;③前期水沙条件的累积作用;④其他因子,例如洪峰流量、泥沙粒径等。人工神经网络方法是一种研究复杂非线性问题十分有效的手段,本文运用人工神经网络方法,分别建立了黄河下游花园口、高村、艾山、利津断面、渭河下游华县站、黄河内蒙河段三湖河口站各影响因子与平滩流量的BP模型,以及潼关高程与其影响因子的BP模型。通过对模型结果分析得出以下结论: (1)汛期及非汛期来水来沙影响因子均对平滩流量具有较大影响,且非汛期来水来沙影响因子不可忽略。 (2)滞后响应是冲积河流河床演变的一种普遍现象。对于平滩流量的计算,使用人工神经网络方法直接输入前n年水沙因子能够更好的反映累积影响;对于潼关高程的计算,滑动平均方法体现水库运用方式的累积影响效果精度更高。 (3)考虑其他因子如洪峰流量、泥沙含量、泥沙粒径等有利于平滩流量计算精度的提高。潼关站和华县站洪水期日平均流量大于2500m~3/s持续的天数与潼关高程相关性最好,训练和检验的平均误差均最小。对于非汛期水库运用方式对潼关高程的影响则是将非汛期坝前水位高于315m、320m和322m分别持续的天数共同作用时相关性最好。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TV147

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