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基于模型的黄河入海流路稳定评价指标体系及其(5)

来源:黄河之声 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-22 13:59

【作者】:网站采编

【关键词】:

【摘要】在综合评价指标体系中,各因素对流路稳定性的贡献不同,因此需要确定各相关指标对流路稳定性影响的权重值,即权重系数。考虑现有资料的储备情况,

在综合评价指标体系中,各因素对流路稳定性的贡献不同,因此需要确定各相关指标对流路稳定性影响的权重值,即权重系数。考虑现有资料的储备情况,采用层次分析法(AHP法)与专家咨询权数法(Delphi法)相结合的方式对指标权重进行计算。通过专家问卷调查,并根据调查结果可构造如下两两比较的判断矩阵,见公式(4);其中,标度aij表示第i因子比j因子的重要程度,且:

如果所有比较的结果都是准确的,则应该恒有:

这时,称判断矩阵A具有一致性,否则不具有一致性。

在解决实际问题时,由于客观事物的复杂性和人们占有资料的不完全性,对事物的认识难免带有主观片面性和模糊性。由此构造的判断矩阵要完全满足一致性要求是困难的,经常会带有某种偏差,如果偏差太大,则影响决策结果,为了保证决策结果的可靠性,必需把判断矩阵的偏差限制在一定范围内,为此需要进行一致性检验和偏差修正处理。通过重新构造判断矩阵,采用偏差最大项修改法,可以重新得到该判断矩阵的排序权向量W=(w1,w2,w3)T=(0.746,0.167,0.087)T,随机一致性比率(CR)等于0.007 5,小于0.01,满足判断矩阵的一致性要求。

在流路稳定综合判别指标体系中,仅仅得出其不同指标的权重是远远不够的,因为不同指标间的特性、单位与数量级等存在显著差异,无法进行直接比较和综合计算,因此需要对原有的指标值进行标准化计算,使每个变量都处于相对均匀化的数值范围内。

鉴于在黄河河口研究及实践过程中,其水位、河长和累积来沙量都有其相对明确的临界阈值存在,因此上述指标的标准化可以采用相对比值的方法进行计算处理,即:

式中:X0是评价基准年份实际发生的数值;Xi是评价年份当年实际发生的数值;XC是该指标的临界阈值。

基于指标权重及数据标准化过程,就可以对标准化数据进行综合评价分析。定义黄河入海流路的稳定性状态为Φ,则:

式中:Wi是对流路稳定影响的权重值;Ai是不同指标标准化后的数值。显然,当某一指标的标准化值等于1时,即预示着单纯从该指标的角度而言,流路已达到改道标准而进入失稳状态。

4.3 现状黄河入海流路稳定状态评价

4.3.1 评价基准年份及基准数值 目前行河的尾闾汊河系1996年7月开始使用的清8汊河,因此,评价基准年份原则上选取1996年。由于1996年系清8改汊的初期阶段,其河道冲淤及其水位、流路河长变化剧烈,而且幅度较大,因此,若将1996年的相关特征值作为流路稳定的评价基准年份数值,那么对流路稳定状态进行判别的准确性和客观性将会受到较大的影响;鉴于此,本次稳定性评价基准数值的选取做如下处理:初始累积来沙量采用1996年8月~1998年10月利津水文站累积来沙量,经计算为7.38亿t;初始河长采用1996年7月改汊以来至1998年的平均河长,采用53 km;至于初始水位,从构建的综合指标体系所表达的内涵而言,其水位应该是指受河长控制影响下的水位,而从1996年以来的河口水位持续冲刷下降的变化特征来看,其受小浪底水库拦沙和调水调沙运用的影响更为明显,受河长影响控制的作用并不显著,因此,为保证该指标所表达涵义的前后一致性,故初始水位可暂时依据初始河长53 km(1996—1998年)采用公式(3)进行计算,在不考虑海平面上升及地面沉降等因素的情况下,可得出西河口站3 000 m3/s的初始水位为8.69 m。同时选取3 000与10 000 m3/s水位差值为1.33 m,该值系依据曼宁公式并利用1998年10月西河口水位站附近河道地形资料以及相应的糙率系数进行演算而得出的;最终得到清8汊河10 000 m3/s的初始水位为10.02 m。

4.3.2 失稳阈值 失稳阈值主要包括改道标准水位阈值、河长阈值和利津站容许的累计来沙量阈值。其中,改道标准水位阈值是十分明确的,即西河口站10 000 m3/s水位达到12 m;对于河长阈值和累计来沙量阈值,以1996年为始算年份,并预期清8汊河流路在2018年的基础上尚可继续行河20余年以上,则1996—2038年海平面上升幅度约为0.15 m;同时,考虑到在达到改道标准时尾闾比降趋缓、滩地糙率增大等因素,故3 000与10 000 m3/s水位差值应比现状有所增大,选取1.5 m,据此利用公式(2)、(3),可演算得到河长阈值和累计来沙量阈值分别为85.3 km、120.8亿t。

4.3.3 现状10 000 m3/s水位估算 选用2018年作为现状年份,利用基本判别指标体系可以对现状条件下的流路稳定状态亦即10 000 m3/s水位状态作出如下估算:1996年6月~2018年10月,利津站实测ΣWs值为36.44亿t,利用公式(2)得出的流路河长为62.4 km;将此河长代入公式(3),并取Hc值1.33 m、Hu值0.08 m,则可得到现状条件下的西河口站10 000 m3/s水位为10.52 m,距离12 m标准尚有1.48 m的上涨空间。

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

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