4 判别指标体系的构建及应用

基于对黄河入海流路稳定判别指标体系主控因子的判别和拟定，其指标体系的构建将主要围绕累计来沙量、海平面上升速率、摆动顶点以下的流路长度、水位波动值、河口和段堤防(改道)标准等五个指标因子进行。按照目标特征值的不同，流路稳定判别指标体系可分为基本判别指标体系和综合判别指标体系两种，其中，基本判别指标体系主要表征在10 000 m3/s流量时西河口的水位高低，而综合判别指标体系则主要用于明确流路所处的稳定程度，如下所述：

4.1 基本判别指标体系的构建

已如前述，黄河河口河段的水位升高变化趋势将主要受制于流路的河长变化(见图3)；同时，流路河长的长短又与累计来沙量的多寡密切相关(见图4)。图4中西河口以下河长系利用历年相关航片或卫星遥感解译资料，通过量取西河口站至口门平均高潮线的主流线长度而得到的。

图4 黄河累计输沙量与西河口以下河长关系Fig.4 Correlation between the accumulated sediment load at Lijinstation and river course length downstream the Xihekou station

在河口堤防设防标准一定的情况下，黄河入海流路的稳定性将主要取决于西河口的年水位升高速率。设定西河口起算年份10 000 m3/s流量时的水位为H0，则当下述公式(1)成立时，则可视为入海流路处于失稳状态，而应实施人工改道。

式中：ΔHi为第i(i=1……n)年份西河口水位10 000 m3/s的水位升高速率；n为流路的行河年数。

根据图3、4所揭示的相关关系，可以构建如公式(2)、(3)所示的判别黄河入海流路稳定性的基本指标体系；即当第i年10 000 m3/s级流量水位Hi越接近于12 m时，其流路失稳和需要实施人工改道的可能性就越大。其中，得出公式(3)的主要依据有二：一是表3所拟定的入海流路稳定判别指标体系的构成因子内容，二是图3所显示的水位变化与河长变化响应关系的公式表达式。

式中：Lws是西河口以下河长，其计算式为公式(2)；ΔH为流路长度增加而导致的3 000 m3/s流量时的水位升高值；是河口利津站自起算年份至第n年的累积来沙量；该指标是决定流路使用年限乃至其流路稳定性的核心指标，在一特定的时段内，入海泥沙数量越大，流路失稳的可能性越大；K0是来沙量与流路延伸长度变化间的相关系数，其反映了径流来沙参与造陆的比例和强度。在诸多影响河口来沙造陆比例和强度的因素中，海洋动力[34]和滨海地形条件[35]也是其主要影响因素之一，因此K0值的大小也会受制于流路所处的入海位置。根据图4中公式所显示的斜率系数，现行清8汊河的K0值为0.27；K1、K2是水位变化与河长变化间的相关系数，可分别取值0.000 3和0.01，取值依据参见图3；C1是与起算年份的流路河长有关的参数，其大小主要取决于流路或汊河运用时的原始河长和运用当年的流路淤积延伸长度；清水沟清8汊河流路取值52.54 km，参见图4中公式所显示的截距系数；Hc系西河口站3 000 m3/s水位与10 000 m3/s 12 m水位之间的差值。根据已有的研究成果[36-37]，Hc变化范围介于1.27～1.87 m之间。在进行Hc值计算时，应依据当时的河道边界条件，包括其河床形态、河道比降、主槽和滩地糙率等条件因子，利用曼宁公式进行验算。其中：Q为流量；R为水力半径；J为比降；n为糙率；A为过水面积；Hu系计算时段内海平面的累计上升幅度。根据相关研究，未来黄河三角洲地区沿海海平面上升速率基本维持在3.74 mm/a，在相对短时期内，这一上升速率可以忽落不计，但在长时间尺度内，应对其酌情考虑。建议在计算时段的年数超过20年时给与考虑，此时其海平面的累计上升幅度将达到0.08 m以上。C2与起算年份基准水位有关的常数，清水沟清8汊河流路取值7.33 m。

综合上述分析，可构建如图5所示的入海流路稳定基本判别指标体系的构成关系。图中，海平面的上升(Hu)以及流路延伸所导致的水位升高(ΔH)，均意味着河流侵蚀基准面的相应抬高，并通过溯源淤积的形式影响西河口水位；在相对短时期内，这种溯源影响的强度自下而上是逐步衰减的，但在宏观范畴和大尺度时间范围内，这种影响将会波及整个冲积性河流河段，并且表现为近似“平行抬高”的性质[38]。

图5 流路稳定基本判别指标体系的构成关系Fig.5 Relationship diagram of key indexesforidentifying the stability of the deltaic course

4.2 综合判别指标体系的构建和评价方法

上述基本判别指标体系可以直观地反映当前距离流路失稳(亦即流路改道)时的10 000 m3/s西河口水位差值，但不能综合评判当前流路所处的稳定状态；基于此，考虑基本判别指标体系所蕴含的主要指标及其相互关系，以水位、河长和累积来沙量三个核心指标建立综合判别指标体系。

文章来源：《黄河之声》 网址: http://www.hhzszz.cn/qikandaodu/2021/0222/604.html