黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型及其应用
发布时间：2021-12-02 18:00
黄河下游宽滩区既是大洪水行洪滞洪沉沙的通道,又是滩区群众赖以生存和发展的家园,如何合理运用宽滩区是长期备受关注和争议的话题。本文在水沙统筹、空间统筹和时间统筹原则的指导下,建立了黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系,构建了基于Pareto最优解的黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型,利用1958、1982、1992和1996年4场洪水实测资料,对该模型的合理性进行了验证。应用上述模型对黄河下游宽滩区不同运用方式的12组二维数学模型计算方案进行了评价,结果表明,洪水量级对减灾效应影响显著;相同洪水条件下设防护堤并控制闸门运用（有闸）或分区运用（5滩、10滩）方案能在滞洪沉沙功能和减灾效应之间取得更好的平衡,可作为未来滩区优化运用的决策参考。
【文章来源】：水利学报. 2020,51(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
二维Pareto最优解集假设可行性区域中可行域在两于D
支配x1，则x1被称为Pareto最优解，显然，这样的最优解往往并非一个而是一组，所有Peroto最优解的集合就构成了Pareto最优解集（ParetoFront），如图1所示。图1中，A、B点所在的曲线构成了整个Pareto最优解集，在这个曲线上的任意两点都无法互相支配，即任意一个子函数值的增长必然伴随着另一个子函数值的下降。而C、D、E三点处在二元模型中可行域中，属于最优解集的被支配解，即在整个可行域中可以找到这样的点，相对于C、D、E三点，在两个子函数值上都能取得全面的改进（如A点相对于D点，B点相对于E点）。在本文中，子函数f1即为宽滩区滞洪沉沙功能评价函数，f2即为宽滩区的综合减灾效应评价函数。如果某种滩区运用方式相比原有方式能够同时提升滞洪沉沙功能和减灾效应，则其相对于原有的运用方式，就是一个Pareto改进。而通过对多组滩区运用方式的寻优计算，最终将确定若干组相对最优的Pareto最优解，共同组成Pareto最优解集。在最优解集对应的滩区运用方案中，决策者可再进一步综合权衡决策。基于Pareto最优解的宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应评价模型构建的技术路线如图2所示。图1二维Pareto最优解集Pareto最优解集假设可行性区域ABCDE图2黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应评价模型构建技术路线3宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系3.1评价指标选取及其物理意义基于对真实洪水条件下黄河下游典型滩区滞洪沉沙功能与综合减灾效应发挥的广泛调研，确定二维评价指标体系如图3所示，各指标的物理意义、计算方法见表1。——1113
为进入滩区的总洪量与河段进口总洪量的比值。与削峰率关注洪峰大小不同，该指标关注的是平均意义上的洪量削减作用，与漫滩洪水的演进过程、入滩部位、入滩量等均有关系。滞洪量越大，表示该滩区在整个洪水期发挥分洪的平均效应越好。对宽滩区的沉沙功能，重点关注其对滩槽交换的积极影响、容纳淤积泥沙能力和对滩区横比降的改善作用，也包含3个评价指标，其具体解释如下：（1）滩槽冲淤比指标P4。反映泥沙淤积量在滩槽的分配。该物理量取值为滩区冲淤量与全断面冲淤量的比值，该值越大，表示滩区相对主槽的淤图3宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系总指标滞洪作用沉沙作用宽滩区灾情评价窄河段影响评价指标意义对主槽的改造作用对洪峰的削减作用对总洪量的迟滞作用对滩槽交换的影响容纳淤积泥沙的能力对滩区形态的改善国家、集体财产居民个人损失洪水风险分析淤积风险分析指标名称主槽平滩流量指标P1运用滩区削峰率指标P2运用滩区滞洪量指标P3滩槽冲淤比指标P4运用滩区沉沙量指标P5运用滩区横比降指标P6宽滩区公共财产损失指标P7宽滩区私人财产损失指标P8孙口过洪流量指标P9艾山来沙系数指标P10计算方法汛后主槽平滩流量/汛前主槽平滩流量(进口洪峰流量-出口洪峰流量)/进口洪峰流量滩区总洪量/河段进口总洪量滩区冲淤量/全断面冲淤量滩区淤积泥沙总体积（汛前横比降-汛后横比降）/汛前横比降工厂、水利设施、桥梁、道路设施等损失伤亡与个人财产损失、粮食作物和经济林损失孙口流量/东平湖分洪流量艾山来沙系数/临界来沙系数表1宽滩区滞洪功能指标体系——1114
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河下游宽滩区洪涝灾害物理暴露量研究[J]. 张向萍,江恩慧,李军华. 人民黄河. 2020(07)
[2]黄河下游滩区不同治理方案研究[J]. 李勇,田勇,马静,屈博. 人民黄河. 2019(02)
[3]黄河下游宽滩区重大洪涝灾害情景下的物理暴露量分析[J]. 张向萍,李军华,王远见,江恩慧. 中国防汛抗旱. 2019(04)
[4]大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全[J]. 刘燕,江恩惠,万强,张杨. 泥沙研究. 2017(01)
[5]新的水沙和河道调整条件下黄河下游宽河道的改造[J]. 潘贤娣,张晓华. 泥沙研究. 2016(03)
[6]黄河下游宽滩区不同运用模式滞洪沉沙效果试验[J]. 刘燕,江恩惠,曹永涛,万强,夏修杰. 水利水运工程学报. 2016(01)
[7]黄河下游滩区不同分区治理模式辨析[J]. 王保民,张萌. 人民黄河. 2013(09)
[8]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅲ）—模式与方案[J]. 胡春宏,陈绪坚,陈建国,安催花. 水利学报. 2010(05)
[9]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅱ）——潜力与能力[J]. 胡春宏. 水利学报. 2010(04)
[10]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅰ）——理论与模型[J]. 胡春宏,陈绪坚,陈建国,郭庆超. 水利学报. 2010(03)
本文编号：3528911
【文章来源】：水利学报. 2020,51(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
二维Pareto最优解集假设可行性区域中可行域在两于D
支配x1，则x1被称为Pareto最优解，显然，这样的最优解往往并非一个而是一组，所有Peroto最优解的集合就构成了Pareto最优解集（ParetoFront），如图1所示。图1中，A、B点所在的曲线构成了整个Pareto最优解集，在这个曲线上的任意两点都无法互相支配，即任意一个子函数值的增长必然伴随着另一个子函数值的下降。而C、D、E三点处在二元模型中可行域中，属于最优解集的被支配解，即在整个可行域中可以找到这样的点，相对于C、D、E三点，在两个子函数值上都能取得全面的改进（如A点相对于D点，B点相对于E点）。在本文中，子函数f1即为宽滩区滞洪沉沙功能评价函数，f2即为宽滩区的综合减灾效应评价函数。如果某种滩区运用方式相比原有方式能够同时提升滞洪沉沙功能和减灾效应，则其相对于原有的运用方式，就是一个Pareto改进。而通过对多组滩区运用方式的寻优计算，最终将确定若干组相对最优的Pareto最优解，共同组成Pareto最优解集。在最优解集对应的滩区运用方案中，决策者可再进一步综合权衡决策。基于Pareto最优解的宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应评价模型构建的技术路线如图2所示。图1二维Pareto最优解集Pareto最优解集假设可行性区域ABCDE图2黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应评价模型构建技术路线3宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系3.1评价指标选取及其物理意义基于对真实洪水条件下黄河下游典型滩区滞洪沉沙功能与综合减灾效应发挥的广泛调研，确定二维评价指标体系如图3所示，各指标的物理意义、计算方法见表1。——1113
为进入滩区的总洪量与河段进口总洪量的比值。与削峰率关注洪峰大小不同，该指标关注的是平均意义上的洪量削减作用，与漫滩洪水的演进过程、入滩部位、入滩量等均有关系。滞洪量越大，表示该滩区在整个洪水期发挥分洪的平均效应越好。对宽滩区的沉沙功能，重点关注其对滩槽交换的积极影响、容纳淤积泥沙能力和对滩区横比降的改善作用，也包含3个评价指标，其具体解释如下：（1）滩槽冲淤比指标P4。反映泥沙淤积量在滩槽的分配。该物理量取值为滩区冲淤量与全断面冲淤量的比值，该值越大，表示滩区相对主槽的淤图3宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系总指标滞洪作用沉沙作用宽滩区灾情评价窄河段影响评价指标意义对主槽的改造作用对洪峰的削减作用对总洪量的迟滞作用对滩槽交换的影响容纳淤积泥沙的能力对滩区形态的改善国家、集体财产居民个人损失洪水风险分析淤积风险分析指标名称主槽平滩流量指标P1运用滩区削峰率指标P2运用滩区滞洪量指标P3滩槽冲淤比指标P4运用滩区沉沙量指标P5运用滩区横比降指标P6宽滩区公共财产损失指标P7宽滩区私人财产损失指标P8孙口过洪流量指标P9艾山来沙系数指标P10计算方法汛后主槽平滩流量/汛前主槽平滩流量(进口洪峰流量-出口洪峰流量)/进口洪峰流量滩区总洪量/河段进口总洪量滩区冲淤量/全断面冲淤量滩区淤积泥沙总体积（汛前横比降-汛后横比降）/汛前横比降工厂、水利设施、桥梁、道路设施等损失伤亡与个人财产损失、粮食作物和经济林损失孙口流量/东平湖分洪流量艾山来沙系数/临界来沙系数表1宽滩区滞洪功能指标体系——1114
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河下游宽滩区洪涝灾害物理暴露量研究[J]. 张向萍,江恩慧,李军华. 人民黄河. 2020(07)
[2]黄河下游滩区不同治理方案研究[J]. 李勇,田勇,马静,屈博. 人民黄河. 2019(02)
[3]黄河下游宽滩区重大洪涝灾害情景下的物理暴露量分析[J]. 张向萍,李军华,王远见,江恩慧. 中国防汛抗旱. 2019(04)
[4]大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全[J]. 刘燕,江恩惠,万强,张杨. 泥沙研究. 2017(01)
[5]新的水沙和河道调整条件下黄河下游宽河道的改造[J]. 潘贤娣,张晓华. 泥沙研究. 2016(03)
[6]黄河下游宽滩区不同运用模式滞洪沉沙效果试验[J]. 刘燕,江恩惠,曹永涛,万强,夏修杰. 水利水运工程学报. 2016(01)
[7]黄河下游滩区不同分区治理模式辨析[J]. 王保民,张萌. 人民黄河. 2013(09)
[8]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅲ）—模式与方案[J]. 胡春宏,陈绪坚,陈建国,安催花. 水利学报. 2010(05)
[9]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅱ）——潜力与能力[J]. 胡春宏. 水利学报. 2010(04)
[10]黄河干流泥沙空间优化配置研究（Ⅰ）——理论与模型[J]. 胡春宏,陈绪坚,陈建国,郭庆超. 水利学报. 2010(03)
本文编号：3528911
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3528911.html
