摘要
河湖水动力环境的变化决定着其内部泥沙的时空分布规律，大汶河、东平湖因水流变化，其携带泥沙的运移过程也存在明显不同的规律和特征，使得对大汶河、东平湖整体进行水动力及泥沙运移的综合分析显得尤为重要。这一研究将有助于更好地理解该区域的水沙环境特征，为环境保护和可持续发展提供科学依据。 本文以大汶河中下游与东平湖流域为研究区，以流域内实测逐日流量及泥沙含量为基准，构建了 EFDC（The Environmental Fluid Dynamics Code）水环境模型，对流域内水动力及泥沙运移过程进行研究，并分析大汶河中下游水动力及泥沙含量的变化规律以及与其相连的东平湖内部出现的响应变化。取得的结论有: （1）通过极值比、累积距平分析以及M-K趋势检验，结果表明大汶河在1977～2022年内，年径流量在时间尺度上具有显著的波动性和丰、枯水期的明显区分，未呈现出显著的总体变化趋势，并通过计算年径流量水文频率绘制P-Ⅲ曲线，划分不同水文年。 （2）构建了研究区水体的EFDC水环境模型，并以2013～2022年逐日流量及泥沙含量数据进行水动力及泥沙运移的模拟分析。采取决定系数R2、纳什效率系数NSE与相对偏差RB对模拟结果进行了验证。结果表明，水动力模拟的R2在0.91～0.94之间，NSE在0.88～0.91之间，RB的绝对值在8.48％～15.42％之间，泥沙运移模拟的R2在0.78～0.89之间，NSE在0.76～0.89之间，RB的绝对值在8.79％～20.38％之间。表明建立的模型对研究区具有较好的模拟适用性。 （3）水动力模拟结果表明，大汶河在各年大流量期内，以0.2～2.15 m/s的较高流速区为主，在小流量期内以0～0.2m/s低流速区为主。大汶口至戴村坝区间为0.2～2.15 m/s较高流速区的主要分布区域，其中，1～2.15 m/s高流速区的分布数量和面积与径流量呈正相关关系，在各类水平年中差异较大。东平湖在不同水平年的小流量期内，内部流场形态近似，均被连接湖区东西边界的北向流场，分割为西向水流为主的东南流场与北向水流为主的中、北流场。在大流量期内，平、丰水年流场形态近似，自南向北分为水流方向复杂的南部流场，北向水流为主的中部流场、水流方向拟合收缩边界的北部流场，且仅在偏枯水年中，湖区南部形成挤压中部西侧垂直北向水流区的环流场。 （4）泥沙模拟结果表明，大汶河内的泥沙，受流量增长趋势的负向影响，1mg/L泥沙含量区从控制断面运动至入湖口处的时间介于1～5日不等;受河流流量峰值的正向影响，200 mg/L泥沙含量区的边界距控制断面的最远距离，在控制断面流量峰值到达596m3/s后为24.4 km，到达1640 m3/s后为32 km。东平湖内的泥沙运移特征同大汶河一致，受当年河流流量峰值的正向影响，1 mg/L泥沙含量区到达最远距离的日期，与河流控制断面的流量峰值日相差2～4日，该泥沙含量区的边界距入湖口的直线距离，在控制断面流量峰值到达596 m3/s后为5.3 km,到达1640 m3/s后为9.2 km。
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