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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(6)

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】4.3.4 流路稳定阶段划分 为更加科学界定和判别流路所处的稳定状态,可依据Φ值大小将流路的稳定状态进一步划分为三个不同的阶段,即“稳定”、“相对

4.3.4 流路稳定阶段划分 为更加科学界定和判别流路所处的稳定状态,可依据Φ值大小将流路的稳定状态进一步划分为三个不同的阶段,即“稳定”、“相对稳定”和“失稳”阶段(见图6)。其中,“相对稳定”的概念是基于河口河段水位所具有的波动特性而提出的(见图3),其所表征的涵义是:在一特定时期内,尽管在发生10 000 m3/s流量时西河口水位低于12 m改道标准,但由于其水位波动上升特性的存在,此时刻水位就有可能触及到12 m改道标准而进入“相对稳定”阶段。进入“相对稳定”阶段的评价指标Φm可用下述方法予以确定。

图6 流路稳定阶段划分示意图Fig.6 State division of the deltaic course stability

拟定10 000 m3/s的水位波动值与3 000 m3/s的水位波动值相同,均为0.38 m,并考虑已有的相关入海流路使用年限研究成果[39-40],取40年海平面累计上升幅度0.15 m,则可以得出当入海流路进入相对稳定状态时,其相应的10 000 m3/s流量时的西河口水位为11.47 m(12 m-0.38 m-0.15 m=11.47 m)。需要说明的是,水位波动幅度有随流量增大而呈现逐步衰减的趋势,因此,将10 000 m3/s的水位波动值选取为3 000 m3/s的水位波动值是偏于安全的。

单纯依据水位的高低来判断流路是否进入“相对稳定”阶段还不够全面,还需“对等”考虑另外两个指标即河长和累计来沙量的大小来加以综合判别。拟定进入相对稳定状态时的3 000与10 000 m3/s水位差值为1.50 m,利用公式(2)、(3)进行演算,可以得到:当西河口10 000 m3/s的水位在达到“相对稳定”阶段的11.47 m时,其河长和累计来沙量的特征值分别为76.2 km和87.2亿t。据此,即可得到Φm为0.727,见公式(8)。

4.3.5 现行清8汊河流路稳性状态评价 利用公式(6)可分别得出现状条件下的水位、河长及累计来沙量标准化数值,即,水位:A1=0.251;河长:A2=0.297;累计来沙量:A3=0.256。将上述计算得出的标准化数值及其相应的权重即W1=0.746、W2=0.167、W3=0.087分别代入公式(8),可得到目前清8汊河流路的稳定状态值为0.259,见公式(9)。这说明:目前的清8汊河流路稳定状态良好(见图5)。

综合上述相关成果,可得到如下黄河入海流路稳定判别指标体系成果表(见表4)。

5 结语

本文基于对黄河入海流路典型出汊过程的分析,围绕黄河入海流路的失稳主控因子进行了辨识;并以黄河入海流路失稳驱动力响应模型作为理论依据,以DSC模型作为描述框架模型,通过对15个要素、83个具体指标因子的筛选、调整和优化,分别构建了具有不同稳定目标特征值的基本判别指标体系和综合判别指标体系。利用两种判别指标体系对现状黄河入海流路的稳定状态进行了计算判断,结果表明:现状西河口水位站在10 000 m3/s流量时水位为10.52 m,距离12 m改道标准尚有1.48 m的上涨空间,其流路综合稳定状态评价值为0.259,流路稳定状态良好。

按照已有的规划研究成果,现行清水沟流路最终可有三种不同的行河路径,分别是清8汊河路径、北汊河路径和1996年前的原河道路径。上述对流路稳定状态的判别评价是基于现行清水沟流路清8汊河路径的现状所得出的结果;至于其它两种行河路径,尚需根据当时的水沙情势和流路演变特征,依据上述指标体系和评价方法进行稳定状态的判别评价。需要指出的是:清水沟流路的行河年限是上述三条路径行河年限的综合,换言之,只有三种路径情况下的10 000 m3/s水位均达到12 m时,其清水沟流路才算从整体上达到失稳改道的临界状态。

表4黄河入海流路(清8汊河)稳定判别指标体系成果表Table 4 Stability evaluation of the present deltaic course项目Item单一指标 Single index10 000 m3/s水位/mH西河口以下河长/kmLws利津累计来沙量/亿tWs (108 t)综合稳定指标(Φ)Stability index初始值Initial value(1996—1998)/现状特征值Eigenvalue (2018)/进入相对稳定状态的临界值Critical value of entering relative stable /失稳临界阈值Critical value for instability /稳定状态指标值Value of srability state index现状相对稳定失稳

黄河入海流路失稳驱动因子及其稳定判别指标体系的提出,可以对入海流路的稳定状态作出客观判断。然而,该指标体系只是基于人工改道的水位标准而提出的,而对于黄河河口其它类型的稳定诸如河口河道冲淤稳定、口门沙嘴形态稳定、海岸线演化与平衡稳定等还未统筹考虑,此也会给全面和系统评判入海流路的稳定状态带来局限性,亟待进一步开展深化研究。

[1] Milliman J D, Meade R H. World-wide delivery of river sediment to the oceans[J]. The Journal of Geology, 1983, 91: 1-21.

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

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