篇一:《黄河小浪底调水调沙》
黄河小浪底调水调沙问题
2004年6月至7月黄河进行了第三次调水调沙试验，特别是首次由小浪底、三门峡和万家寨三大水库联合调度，采用接力式防洪预泄放水，形成人造洪峰进行调沙试验获得成功．整个试验期为20多天，小浪底从6月19日开始预泄放水，直到7月13日恢复正常供水结束．小浪底水利工程按设计拦沙量为75.5亿立方米，在这之前，小浪底共积泥沙达14.15亿吨．这次调水调试验一个重要目的就是由小浪底上游的三门峡和万家寨水库泄洪，在小浪底形成人造洪峰，冲刷小浪底库区沉积的泥沙．在小浪底水库开闸泄洪以后，从6月27日开始三门峡水库和万家寨水库陆续开闸放水，人造洪峰于29日先后到达小浪底，7月3日达到最大流量2700立方米/每秒，使小浪底水库的排沙量也不断地增加．下面是由小浪底观测站从6月29日到7月10日检测到的试验数据：
表1: 试验观测数据 单位：水流为立方米 / 秒，含沙量为公斤 / 立方米
(1) 给出估算任意时刻的排沙量及总排沙量的方法； (2) 确定排沙量与水流量的变化关系。
篇二:《黄河小浪底调水调沙问题》
黄河小浪底调水调沙问题
摘要：本文利用插值拟合的方法通过Matlab工具模拟出了排沙量与时间、排沙量与水
流量的函数关系，并且求出了总排沙量为1.704亿吨。整个模型简单且方便计算，其中排沙量与水流量的函数关系为分段函数。
关键词： 调水调沙 Matlab 插值拟合
一、问题重述{小浪底水库调水调沙}.
2004年6月至7月黄河进行了第三次调水调沙试验，特别是首次由小浪底、三门峡和万家寨三大水库联合调度，采用接力式防洪预泄放水，形成人造洪峰进行调沙试验获得成功．整个试验期为20多天，小浪底从6月19日开始预泄放水，直到7月13日恢复正常供水结束．小浪底水利工程按设计拦沙量为75.5亿立方米，在这之前，小浪底共积泥沙达14.15亿吨．这次调水调试验一个重要目的就是由小浪底上游的三门峡和万家寨水库泄洪，在小浪底形成人造洪峰，冲刷小浪底库区沉积的泥沙．在小浪底水库开闸泄洪以后，从6月27日开始三门峡水库和万家寨水库陆续开闸放水，人造洪峰于29日先后到达小浪底，7月3日达到最大流量2700立方米/每秒，使小浪底水库的排沙量也不断地增加．下面是由小浪底观测站从6月29日到7月10日检测到的试验数据：
表1: 试验观测数据 单位：水流为立方米 / 秒，含沙量为公斤 / 立方米
(1) 给出估算任意时刻的排沙量及总排沙量的方法； (2) 确定排沙量与水流量的变化关系。
二、模型假设
1. 假设所给数据客观准确的反应了现实情况 2. 假设所给数据遵循一定规律变化，即是连续的 3. 假设模型中不需要考虑一些外在因素 4. 假设可将时间化为等分的时间点进行计算
三、符号说明
t: 时间或时间点 v: 水流量 S: 含沙量 V: 排沙量
四、问题分析
假设水流量和含沙量都是连续的，那么某一时刻的排沙量V=v(t)S(t)，其中v(t)为t时刻的水流量，而S(t)为t时刻的含沙量。通过观察数据，这些数据是每个12小时采集一次，所以我们可以将时间设为时间点t，依次为1，2，3，„„，24，单位时间为12h。为了找到排沙量与时间的关系，我们就要先找到水流量和含沙量与时间的关系，一但找到水流量和含沙量与时间的关系，那么所要求的问题也就不难解决了。
五、模型的建立与求解
通过分析，我们假设水流量和含沙量都是连续的，那么我们开始对问题“ (1) 给出估算任意时刻的排沙量及总排沙量的方法”进行求解。
我们通过Matlab工具将所知道的数据显示为直观的图像，如下所示，具体程序见附录的%tuxing.m。
通过观察图像，我们可以看出其变化并不光滑，而且也没有特定的表现出服从某种分布的趋势。
但是为了得到具体的计算函数，我们就必须对数据进行拟合，所以通过Matlab先利用spline方法对数据进行插值，从而提高精确度，使图像变得光滑，然后利用多项式进行拟合，当多项式次数越高拟合也越准确，但是由于数据受到的影响较多，所以这里的数据也不是准确值，因此我们可以只取三次进行拟合，也方便了后续的计算。
于是我们分别对含沙量和水流量进行插值拟合，便可以得到下面图像和结果，具体程序见附录%hansha.m和%liuliang.m。
所得到的拟合函数为： y = 0.014*x^{3} - 1.3*x^{2} + 21*x + 16 即含沙量与时间的关系式为：
S=0.014*t^3-1.3*t^2+21*t+16
所得到的拟合函数为：y = 0.13*x^{3} - 14*x^{2} + 2.4e+002*x + 1.5e+003
即水流量与时间的关系式为：v=0.13*t^3-14*t^2+2.4e+002*t+1.5e+003
因为某一时刻的排沙量V=v(t)S(t)，所以我们可以将所拟合出来的多项式带入上式，通过Matlab进行计算可以得到下面答案，程序见附录%jisuan.m。
ans=91/50000*t^6-73/200*t^5+2429/100*t^4-14573/25*t^3+2866*t^2+35340*t+24000
即排沙量与时间的关系为：{小浪底水库调水调沙}.
V=0.0018*t^6-0.365*t^5+24.29*t^4-582.92*t^3+2866*t^2+35340*t+24000
由于这里的多项式次数过高，不便于计算和传播，所以我们可以对其再进行一次拟合，有下面结果，程序见附录%paisha.m。
所以拟合后的函数为V= 95*t^3-5.5e+003*t^2+7.7e+004*t-3.2e+004，通过图像可以看出排沙量与时间服从正态分布，所以也可以化成的形式e的指数形式进行拟合，这里就不再重复计算。
我们得到了拟合函数，下面就可以计算出这几天的总排沙
量{小浪底水库调水调沙}.
，通过
Matlab编程可以计算出定积分，结果如下，程序详见附录%jisuan.m。
ans =170366976000
即总含沙量为1.704亿吨。
下面我们对问题“(2) 确定排沙量与水流量的变化关系。”进行分析计算。以下所有相关程序见附录%paishui.m，下面就不重复说明。
我们先利用Matlab将排沙量和水流量的相关数据反映到图像中。
篇三:《小浪底水库调水调沙》
小浪底水库调水调沙
对黄河下游渔业资源影响及对策 介子林 朱文锦 （河南省水产科学研究院 450044） 摘要：调查了调水调沙前、后黄河下游河道水域水质、水生生物、渔业资源的变化情况，调水调沙对黄河下游水环境、水生态、渔业资源产生了不利影响，这种不利影响具有叠加性和持续性，提出相应的政策和技术措施。
关键词：调水调沙；黄河下游；渔业资源；生态环境
2008年农业部下达了《黄河下游生态环境监测评价—-小浪底水库调水调沙试验对黄河下游渔业资源影响评价及对策研究》项目。在黄河流域渔业资源委员会组织协调下，河南省水产科学研究院牵头实施了该项目，2008年小浪底水库“调水调沙”期间，较全面的对黄河下游水环境和水生态的变化情况进行了检测，重点调查了“调水调沙”后期黄河“流鱼”情况，较全面的掌握了“调水调沙”对黄河下游生态环境影响，为保护黄河水生生物的物种多样性，为修复、维持黄河水生生态系统的完整性及可持续性提供了科学依据。
1．调查范围
从黄河小浪底水库坝下至黄河入海口。2008年6月19日至7月3日实施的黄河第八次调水调沙。本次调查的时间选择在调水调沙前14天至调水调沙后14天。根据生态学理论，不同生境条件决定不同的生态环境状况。为全面反映黄河下游的生态环境状况，以黄河下游水文站位置为本项目监测点，监测点共7个，分别为孟津、花园口、夹河
滩、艾山、洛口、高村、利津。
调查的影响因子包括河道水质、河滩地、黄河口水质、浮游植物、浮游动物、底栖动物、水生维管束植物、鱼类、渔业资源等。定点比较调查调水调沙前、后渔业资源变化情况。
2．对渔业资源影响
2.1 对河道水质的影响
比较分析调水调沙过程前、后河道的水质变化，最主要的特征为：一是在较短时间内加大小浪底水库下泄水量，并通过水量一定的波动在下游形成洪峰；二是采取技术措施产生异重流，促使沉积泥沙的泛起和随水转运。调水调沙过程中，一些水质指标如温度、溶解氧、浊度等在短期内剧烈改变；一些指标如总磷、氨氮等在短期内急剧增加。这些剧变直接使水质的等级降低。一般水质指标在一次调水调沙过程结束20天左右才可以恢复平常水平。
2.2 对浮游生物的影响
调水调沙前、后浮游生物生物量和优势种变化呈现以下规律：调水调沙前、后，浮游动物和浮游植物呈现此消彼长的趋势，即浮游动物生物量下降了100倍，而浮游植物的生物量上升了1倍左右。受条件所限，浮游生物的采集在河岸带进行，调水调沙时，一方面，人造洪峰加大了河道上下水层的混合，降低了通常情况下有较高生物量的表层水中浮游动物密度；另一方面，混浊而缺氧的河水也会影响到浮游动物的新陈代谢。因此，表现为浮游动物生物量的下降。相对而言，浮游植物受水体混浊和低溶解氧的影响较小，浮游动物的减少降低了{小浪底水库调水调沙}.
对浮游植物的牧食压力，水体溶解盐如氮、磷浓度的提高，为浮游植物种群数量的快速增加创造了条件，因此，表现为浮游植物生物量的上升。
定性观察、分析调水调沙前后浮游生物，调水调沙前，浮游植物的优势种群为硅藻、蓝藻和绿藻，调水调沙后，虽然硅藻仍是优势种群，但其所占比例明显下降，其他藻的种类增加，藻多样性指数呈上升趋势；浮游动物中原生动物的比例增加，大型蚤如桡足类和枝角类的比例下降。
2.3 对鱼类产卵场的影响
调水调沙通过对河床的冲刷，使河道变深变窄。连续八次的调水调沙使黄河河床普遍下降0.8～1m，原来有常年或季节存水且水草丰富特征的黄河鲤鱼等鱼类产卵场面积明显减少。
2.4 对鱼类资源的影响
调水调沙前，渔获重量前三位的是鲫鱼、鲤鱼、鲶鱼，分别占40.02%、35.72%和5.80%，渔获数量前三位的是虾类、鲫鱼、麦穗鱼，分别占46.71%、17.96%和8.83%。调水调沙后，渔获重量前三位的是餐条、似鳊、鲫鱼，分别占21.73%、21.54%和9.98%，渔获数量前三位的是虾类、餐条、似鳊，分别占36.21%、29.78%和13.04%。
调水调沙前，平均生物量指数以鲫鱼、鲤鱼较高，平均密度指数以虾类、鲫鱼较高，优势种依次为鲫鱼、虾类、鲤鱼和似鳊；调水调沙后，平均生物量指数以餐条、似鳊较高，平均密度指数以虾类、餐条较高，优势种依次为餐条鱼、虾类、似鳊和油餐。
刺网捕获情况下，调水调沙前资源量下降了32.87%；电捕情况下，资源量分别下降了75.34%。
3．讨论与建议
影响黄河下游水生生态系统的因素很多，如小浪底水库大坝的建设、鱼类放流、黄河取水、渔民捕捞等，生态系统的改变往往是各种因素交互作用的结果，并且有时空上的延续性。
调水调沙对黄河鱼类的影响呈现越来越严重的程度。调水调沙使河道水文水力情势、河道形态和地貌、河道水质、动植物生存繁衍环境和种类等环境因素发生变化，生物多样性减少，河道生态环境破坏，河道功能退化；对河床、河岸的冲刷结果，河道下切、缩窄，河滩地或被泥沙淤积、或因河道水位下降成为永久陆地，湿地的生态功能降低甚至丧失。
为保护黄河水生生物的物种多样性，修复、维持黄河水生生态系统的完整性和可持续性发展，提出以下建议。
3.1 尽快启动黄河水生生态调查
上世纪八十年代初期，原国家水产总局下达了《黄河渔业资源调查》项目，由大连水产学院牵头，沿黄省区渔业科研部门参加实施，通过调查，基本摸清了黄河干流和附属水体渔业资源的家底，并在调查的基础上选育出了黄河鲤鱼、黄河鲶鱼、黄河甲鱼等优质水产养殖品种，取得了较好的社会效益和经济效益。近三十年来，黄河水资源与社会、经济发展的需求矛盾越来越突出，筑坝、调水调沙、废污水排放、河床采砂、滩涂养殖、人工放流、外来物种入侵、原著物种消
失、滥捕等人类干预活动，导致黄河水生态系统发生很大变化。尽早启动黄河水生生态调查，了解黄河水环境、水生态状况，有利于为养护水生生物资源、保持物种多样性而采取的人工放流等施救措施提供科学依据。
3.2 建立黄河下游生态系统监测系统
调水调沙过程中对黄河下游生态系统产生的影响，有的是显见的、短期的，如水文、水质变化；有的则是潜在的、长期的，如河道形态变化、动植物种类和数量变化。综合考虑各个生态环境因子变化程度的差异，影响监测可主要由河道生态环境监测、河滩地生态环境监测、河口生态环境监测。生态环境监测中，水文监测包括：水位、流量及流速等水文观测和断面形状测量，这方面数据可以从河务部门获得；水质监测包括水温,pH值,悬浮物、溶解氧、化学耗氧量、生化需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷等的测定；水生生物监测包括：浮游植物、浮游动物、着生生物、底栖动物、水生维管束植物；鱼类及渔业资源监测包括：渔业水质监测，鱼类索饵场、产卵场分布与规模调查，洄游性鱼类种类、数量、上溯河段，重要经济鱼类渔获物组成、比例及渔获量等。通过下游生态系统影响监测，及时发现问题并提出减免不利影响的措施，为影响区域生态环境建设与管理提供科学的依据。
3.3 改变小浪底水库放水方式，降低对下游生态系统的影响
主要包括两方面的工作：其一，根据调查，“流鱼”并不是开始调水调沙时就发生，2007年和2008年的情况只是在调水调沙进行10
篇四:《黄河小浪底调水调沙问题》
黄河小浪底调水调沙问题
摘要：本文利用插值拟合的方法通过Matlab工具模拟出了排沙量与时间、排沙量与水
流量的函数关系，并且求出了总排沙量为1.704亿吨。整个模型简单且方便计算，其中排沙量与水流量的函数关系为分段函数。
关键词： 调水调沙 Matlab 插值拟合
一、问题重述
2004年6月至7月黄河进行了第三次调水调沙试验，特别是首次由小浪底、三门峡和万家寨三大水库联合调度，采用接力式防洪预泄放水，形成人造洪峰进行调沙试验获得成功．整个试验期为20多天，小浪底从6月19日开始预泄放水，直到7月13日恢复正常供水结束．小浪底水利工程按设计拦沙量为75.5亿立方米，在这之前，小浪底共积泥沙达14.15亿吨．这次调水调试验一个重要目的就是由小浪底上游的三门峡和万家寨水库泄洪，在小浪底形成人造洪峰，冲刷小浪底库区沉积的泥沙．在小浪底水库开闸泄洪以后，从6月27日开始三门峡水库和万家寨水库陆续开闸放水，人造洪峰于29日先后到达小浪底，7月3日达到最大流量2700立方米/每秒，使小浪底水库的排沙量也不断地增加．下面是由小浪底观测站从6月29日到7月10日检测到的试验数据：
表1: 试验观测数据 单位：水流为立方米 / 秒，含沙量为公斤 / 立方米
(1) 给出估算任意时刻的排沙量及总排沙量的方法； (2) 确定排沙量与水流量的变化关系。
二、模型假设
1. 假设所给数据客观准确的反应了现实情况 2. 假设所给数据遵循一定规律变化，即是连续的 3. 假设模型中不需要考虑一些外在因素 4. 假设可将时间化为等分的时间点进行计算
三、符号说明
t: 时间或时间点 v: 水流量 S: 含沙量 V: 排沙量{小浪底水库调水调沙}.
四、问题分析{小浪底水库调水调沙}.
假设水流量和含沙量都是连续的，那么某一时刻的排沙量V=v(t)S(t)，其中v(t)为t时刻的水流量，而S(t)为t时刻的含沙量。通过观察数据，这些数据是每个12小时采集一次，所以我们可以将时间设为时间点t，依次为1，2，3，„„，24，单位时间为12h。为了找到排沙量与时间的关系，我们就要先找到水流量和含沙量与时间的关系，一但找到水流量和含沙量与时间的关系，那么所要求的问题也就不难解决了。
五、模型的建立与求解
通过分析，我们假设水流量和含沙量都是连续的，那么我们开始对问题“ (1) 给出估算任意时刻的排沙量及总排沙量的方法”进行求解。
我们通过Matlab工具将所知道的数据显示为直观的图像，如下所示，具体程序见附录的%tuxing.m。
通过观察图像，我们可以看出其变化并不光滑，而且也没有特定的表现出服从某种分布的趋势。
但是为了得到具体的计算函数，我们就必须对数据进行拟合，所以通过Matlab先利用spline方法对数据进行插值，从而提高精确度，使图像变得光滑，然后利用多项式进行拟合，当多项式次数越高拟合也越准确，但是由于数据受到的影响较多，所以这里的数据也不是准确值，因此我们可以只取三次进行拟合，也方便了后续的计算。
于是我们分别对含沙量和水流量进行插值拟合，便可以得到下面图像和结果，具体程序见附录%hansha.m和%liuliang.m。
所得到的拟合函数为： y = 0.014*x^{3} - 1.3*x^{2} + 21*x + 16 即含沙量与时间的关系式为：
S=0.014*t^3-1.3*t^2+21*t+16
所得到的拟合函数为：y = 0.13*x^{3} - 14*x^{2} + 2.4e+002*x + 1.5e+003
即水流量与时间的关系式为：v=0.13*t^3-14*t^2+2.4e+002*t+1.5e+003
因为某一时刻的排沙量V=v(t)S(t)，所以我们可以将所拟合出来的多项式带入上式，通过Matlab进行计算可以得到下面答案，程序见附录%jisuan.m。
ans=91/50000*t^6-73/200*t^5+2429/100*t^4-14573/25*t^3+2866*t^2+35340*t+24000