研究区域断面输沙能力分析

各河段下断面输沙量计算模型选用式（5-3）和式（5-4），采用各河段上、下游断面同步实测的水量、沙量资料，用最小二乘法识别出模型参数，对黄河上游沙漠宽谷河段各断面的场次洪水输沙量进行分析计算，可以得到各断面的输沙量模型。

（1）青铜峡站。青铜峡断面的人造洪水输沙量计算模型采用式（5-4）：

式中：S青为青铜峡站场次洪水输沙量，万t；S下为下河沿站场次洪水输沙量，万t；Qmax，青为青铜峡站场次洪水的洪峰流量，m3/s；W青为青铜峡站场次洪水的洪量，亿m3。

上述模型的复相关系数R=0.941，标准差E=0.197。模型通过了α=0.05的F检验。经模型计算值与实测输沙量值的对比分析，相对误差为-0.03%，证明模型的计算精度较高，可以用于河道输沙或冲淤计算。

（2）三湖河口站。三湖河口断面的场次洪水输沙量计算模型采用式（5-3）：

式中：S三为三湖河口站场次洪水输沙量，万t；Qmax，三为三湖河口站场次洪水的洪峰流量，m3/s；W三为三湖河口站场次洪水的洪量，亿m3。

该模型的复相关系数R=0.974，标准差E=0.437。模型通过了α=0.05的F检验。将场次洪水的输沙量实测值与模型计算值相对比，如图5-8所示。

由图5-8可知，实测值与模型计算值拟合较好，实测102场洪水输沙量平均值为2746.1万t，模型计算值为2758.2万t，相对误差仅0.44%。因此，模型具有较高的计算精度，可以用于河道输沙或冲淤计算。

图5-8　三湖河口站场次洪水输沙量实测值与模型计算值比较(www.xing528.com)

（3）头道拐站。头道拐断面的场次洪水输沙量计算模型采用式（5-3）：

式中：S头为头道拐站场次洪水输沙量，万t；Qmax，头为头道拐站场次洪水的洪峰流量，m3/s；W头为头道拐站场次洪水的洪量，亿m3。

该模型的复相关系数R=0.936，标准差E=0.518。模型通过了α=0.05的F检验。输沙量实测值与模型计算值相对比，如图5-9所示。

由图5-9可知，实测值与模型计算值拟合较好，实测65场洪水输沙量平均值为3803.9万t，模型计算值为3678.2万t，相对误差仅-3.3%。由此可知，该模型计算精度较高，可以用于河道输沙或冲淤计算。

考虑到洪水期河道断面调整较为迅速，且冲淤性多泥沙河流的泥沙具有“多来、多淤、多排”的来水来沙和输移规律，输沙率与流量基本呈现出直线关系，本节建立了黄河上游沙漠宽谷河段各断面输沙率Qs出与流量Q出、上游站含沙量S进的相关关系（张晓华等，2008）：

图5-9　头道拐站场次洪水输沙量实测值与模型计算值比较

用实测资料对上述公式进行验证表明，除个别支流来沙大的年份外，公式计算值与实测值相差基本在10%以内，可以用于河道输沙或冲淤计算。

可以看出，随着河道的下移，各断面的输沙能力从上游到下游有减小的趋势，特别是内蒙古河段的输沙能力较宁夏河段明显降低。上述建立的各断面河道输沙能力模型，量化了流量与冲淤量的转化效果，回答了“不同场次洪水能够带走多少泥沙”这一实际问题，为黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控效果分析提供了论证依据。