跨河桥梁防洪评价指标体系研究.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023目前，国内对于跨河桥梁防洪评价的研究较多，但对跨河桥梁防洪评价指标体系的研究较少，且在评价指标体系的研究中存在指标体系不全面、赋权不合理等问题。孙庆磊等1对建立跨河桥梁防洪影响评价基本框架和指标体系进行了研究，但缺少综合指标的量化分析。夏运宝2构建了包括目标层、准则层和指标层在内的指标体系，并提出确定指标赋权的方法，但评价指标不完善，缺少梁底超高、堤顶超高等设防标准和措施等方面的指标，且未提供防洪综合指数的判别条件。马农乐等3构建了跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系，从中识别出6项确定性指标和6项论证性指标，分别对指标进行了论述。如何建立一套跨河桥梁防洪评价指标体系，规范评价计算内容，提高评价质量，更好地为桥梁设计提供依据，是急需解决的问题。本研究针对现阶段河道管理现状，在总结大量跨河桥梁防洪评价项目的基础上，以防洪评价导则为依据，建立技术管理要求、泄洪安全、河势稳定等8个方面共24个指标的跨河桥梁防洪评价指标体系；利用改进层次分析法对各指标进行定权，最终得到能够反映建设项目实施可行性的综合评价指数，从而将防洪评价项目从定性研究转为定量研究，并应用于天津市和甘肃省跨河桥梁防洪评价工程实例中，以期为未来跨河桥梁防洪评价的定量化研究提供参考。1防洪评价指标体系1.1评价指标体系建立根据河道管理规定和防洪评价导则要求，结合大量工程实例及有关文献分析研究，将防洪评价指标体系划分为目标层A、系统层B和指标层C。将指标的适用性、全面性和易获得性作为选取原则，通过对已建跨河桥梁工程防洪评价成果进行分析，选取既方便获得又能从不同角度表征跨河桥梁项目影响的指标，以期能够全面反映跨河桥梁对防洪安全的影响。最终从影响防洪安全的8个方面选取24个指标，构建了三层次跨河桥梁防洪评价指标体系，见表1。1.2评价指标等级划分标准根据国内外同类型评价指标体系的评判准则与工程经验，采用了定性与定量相结合的方式，制定出各层次评价指标的等级划分标准，见表1。各评价指标分值均在01之间，划分为5个分值，分值越高，代表其对防洪安全度的贡献越大。2评价方法2.1评价模型的构建在确定各评价指标分值后，需建立评价模型来计算跨河桥梁防洪评价综合指数。评价模型构建采用改进层次分析法（IAHP），利用定性和定量相结合的方法，构建多方面多指标的跨河桥梁防洪评价综合指数模型：S=8i=15j=1ijPij式中：S为防洪评价综合指数；i为第i个系统层的权重；j为该系统层中第j个指标的权重；Pij为第i个系统层中第j个指标的单项评分值。2.2指标权重确定方法改进层次分析法（IAHP）采用三标度（0，1，2），两指标间可以进行相互比较，建立比较矩阵，进而确定判断矩阵。0代表Ci不如Cj重要，1表示Ci和Cj同等重要，2表示Ci比Cj重要。IAHP具有内部调节功能，指标间相互比较判断，不需要进行一致性检验。与传统AHP相比，IAHP设置的标度值具有合理性和良好的判断传递性，在相互比较判断过程中提高了准确性和可靠性4。2.3防洪影响评价标准根据上述防洪综合评价指数模型计算得到的综合指数可对跨河桥梁的防洪影响状况进行评价，将定性评价转为定量评价。综合指数越大，表明该跨河桥梁防洪安全度越高；综合指数越小，表明该跨河桥梁防洪安全度越低。根据防洪评价指标体系等级划分，将评价结果划分为4级，见表2。3实例分析选取天津市排水河道跨河桥梁和甘肃省武威市天然河道跨河桥梁两个建设项目进行对比分析。3.1指标权重确定根据改进层次分析法的赋权过程和计算方法，通过咨询多个有类似工程经验的专家对指标体系中各指标之间的相对重要性进行判断，得到各层次比较矩阵。根据专家判断结果，经计算整理，得到各层次指标权重，见表3。3.2防洪评价综合指数计算本研究选取天津市广乐道桥和甘肃省武威市荣华大桥两个建设项目进行评价计算。广乐道桥位于天津市辖区内排水河道东场引河上，是连接西青区与中心城区的主要通道。桥梁全长39.86 m，跨径313 m，总宽35.1 m，桥墩顺水流布置，桥梁中心线与河道中心线正交，为新建中型桥，防洪标准为100 a一遇。荣华大桥位于甘肃省武威市石羊河上，为已建桥梁，桥梁设计长度1 470 m，为特大型桥，为企业专用道路，防洪标准为100 a一遇。荣华大桥建成后全长256.68 m，不足原设计长度的1/5，其余部分建成路基，桥跨布置为830 m，桥面宽17 m。根据建立的防洪评价综合指数模型和上述权重确定方法，计算得到广乐道跨东场引河桥和荣华大桥的防洪评价综合指数，见表4。3.3结果分析计算结果表明，广乐道跨东场引河桥防洪评价综合指数为0.792，接近I级标准；荣华大桥防洪评价综合指数为0.275，为级标准。根据前述分级标准得到以下结论：广乐道桥防洪安全度较高，桥梁建设对防洪安全无影响，可实施；荣华大桥防洪安全度很低，对防洪安全影响很大，不可实施。跨河桥梁防洪评价指标体系研究刘文康，高立业（中国水利水电建设工程咨询渤海有限公司，天津 300222）摘要：针对现阶段河道管理现状和跨河桥梁特点，在分析总结大量文献和工程实例的基础上，以评价导则为依据，建立了涉及泄洪安全、河势稳定、防汛抢险等8个方面24个指标的跨河桥梁防洪评价指标体系；采取定性与定量相结合方法，制定评价指标的等级划分标准；构建防洪评价综合指数模型，利用改进层次分析法对各评价指标定权，得到综合评价指数，并以天津市广乐道桥和武威市荣华大桥为例，进行工程应用。结果表明：该指标体系可作为跨河桥梁项目防洪评价结果的参考，可辅助桥梁设计者和涉河项目管理方对建设项目的防洪可行性进行判断。关键词：跨河桥梁；防洪评价；层次分析法；指标体系；评价标准中图分类号：TV85文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.006收稿日期：2022-12-06作者简介：刘文康（1993），男，河南浚县人，工程师，研究方向为水文水资源及水利规划E-mail： 11人 民 黄 河2023年S1根据两座跨河桥梁防洪评价报告成果，广乐道桥对河道泄洪、河势稳定、其他水利工程和设施、第三人合法水事权益影响较小，通过采取全断面护砌、设置交通警示标识等措施，可消除防洪影响，项目建设可行；荣华大桥未按原设计施工，严重缩窄河道断面，对河道行洪、河势稳定、下游水库、防汛抢险等均有较大影响，项目建设不可行。本研究计算的结果与防洪评价报告结论基本相符，初步验证了该指标体系的可靠性。目标层防洪评价指标体系A系统层有关规划B1技术管理要求B2泄洪安全B3河势稳定B4堤防、护岸及其他水利工程和设施B5防汛抢险B6防御洪涝的设防标准和措施B7第三人合法水事权益B8评价指标综合规划适应性C1防洪规划适应性C2河道整治规划适应性C3岸线规划适应性C4防洪防凌标准符合性C5技术要求符合性C6管理规定符合性C7桥墩中心线与河道中心线夹角（）C8桥墩阻水比（%）C9壅水高度（cm）C10壅水范围（km）C11汛期泄洪影响C12河床冲刷影响C13局部冲刷影响C14近岸流速增幅（%）C15渗流稳定影响C16抗滑稳定影响C17其他水利设施影响C18防汛抢险影响C19设防标准适应性C20梁底超高C21堤顶超高C22施工期防御措施C23第三人合法水事权益影响C24等级划分（5个分值）1.0适应适应适应适应符合符合符合0110.3无影响无影响无影响1无影响无影响无影响无影响适应满足满足适当无影响0.80513130.30.5基本无影响基本无影响基本无影响13基本无影响基本无影响基本无影响基本无影响基本无影响0.5基本适应基本适应基本适应基本适应基本符合基本符合基本符合51035350.52有一定影响有一定影响有一定影响35有一定影响有一定影响有一定影响有一定影响基本适应基本满足基本满足基本适当有一定影响0.310155851023有较大影响有较大影响有较大影响510有较大影响有较大影响有较大影响有较大影响有较大影响0.1不适应不适应不适应不适应不符合不符合不符合158103影响很大影响很大影响很大10影响很大影响很大影响很大影响很大不适应不满足不满足不适当影响很大表1防洪评价指标体系及等级划分评价等级综合评价综合指数1.0，0.8（0.8，0.5（0.5，0.3（0.3，0）防洪安全度高较高低很低防洪安全影响基本无影响影响较小影响较大影响很大实施可行性可行可采用补救措施后实施需重新设计，重新评价后方可实施不可行表2防洪影响评价标准层次C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14C15C16C17C18C19C20C21C22C23C24B10.2500.2500.4380.063B20.5560.2220.222B30.0800.3200.1600.1600.280B40.5000.500B50.1250.3750.3750.125B61.000B70.4380.2500.0630.250B81.000Wci0.0390.0390.0680.0100.0700.0280.0280.0150.0600.0300.0300.0530.0940.0940.0080.0230.0230.0080.0470.0820.0470.0120.0470.047表3评价指标各层次权重（下转第14页）12人 民 黄 河2023年S1表4防洪评价综合指数计算结果评价指标综合规划适应性防洪规划适应性河道整治规划适应性岸线规划适应性防洪防凌标准符合性技术要求符合性管理规定符合性桥墩中心线与河道中心线夹角（）桥墩阻水比（%）壅水高度（cm）壅水范围（km）汛期泄洪影响河床冲刷影响局部冲刷影响近岸流速增幅（%）渗流稳定影响抗滑稳定影响其他水利设施影响防汛抢险影响设防标准适应性梁底超高堤顶超高施工期防御措施第三人合法水事权益影响综合指数指标权重0.0390.0390.0680.0100.0700.0280.0280.0150.0600.0300.0300.0530.0940.0940.0080.0230.0230.0080.0470.0820.0470.0120.0470.047广乐道跨东场引河桥评价结果适应适应适应适应符合基本符合基本符合09.134.30.23基本无影响基本无影响基本无影响4.8基本无影响基本无影响有一定影响有一定影响适应满足基本满足适当有一定影响指标量化值111110.50.510.30.50.80.80.80.80.50.80.80.50.5110.510.5评价指数0.0390.0390.0680.0100.0700.0140.0140.0150.0180.0150.0240.0420.0750.0750.0040.0190.0190.0040.0240.0820.0470.0060.0470.0240.792荣华大桥评价结果基本适应不适应不适应不适应不符合基本符合不符合0822.775有较大影响有较大影响有较大影响470有一定影响有一定影响无影响有一定影响不适应不满足基本满足基本适当有一定影响指标量化值0.50.10.10.10.10.50.110.10.10.10.30.30.30.10.50.510.50.10.10.50.50.5评价指数0.0200.0040.0070.0010.0070.0140.0030.0150.0060.0030.0030.0160.0280.0280.0010.0120.0120.0080.0240.0080.0050.0060.0240.0240.2754结语本研究基于改进层次分析法建立了多指标的防洪评价指标体系，构建了综合指数评价模型，将防洪评价结果定量化，并应用于两座桥梁的防洪评价分析中。结果表明，广乐道桥防洪安全度较高，桥梁建设对防洪安全无影响，可实施；荣华大桥防洪安全度很低，对防洪安全影响很大，不可实施。该评价结果与原评价结论基本相符，初步验证了该指标体系的可靠性。该研究成果可作为跨河桥梁及涉河项目管理方对建设项目实施可行性判断的参考，但受人为因素和不同地域社会经济发展水平等多种因素制约，评价指标等级划分标准还难以准确量化，防洪评价指标体系有待进一步完善。参考文献：1 孙庆磊，周波，李超.跨河桥梁防洪影响评价指标体系及影响防治措施研究 J.水利科技与经济，2010，16（4）：432-435.2 夏运宝.涉河工程防洪安全评价指标体系及应用探讨 J.陕西水利，2018（6）：51-53，56.3 马农乐，蔡梅，陆志华，等.太湖流域两河跨河桥梁影响控制性技术指标分析 J.浙江水利科技，2016（2）：45-48.4 李玉平，朱琛，张璐璇，等.基于改进层次分析法的水环境生态安全评价与对策：以邢台市为例 J.北京大学学报（自然科学版），2019，55（2）：310-316.【责任编辑许立新】（上接第12页）河水利委员会调度指令，故县水库自10月6日22时关闭所有孔洞机组，进入拦洪错峰运用，水库最高滞洪水位537.75 m，滞洪时长490 h，为黄河3号洪水顺利入海，缓解黄河下游防汛压力做出应有贡献，充分发挥了故县水库在黄河“五库联调”防洪体系中的骨干水库作用。削：就是削峰减灾。在今年秋汛洪水防御过程中，水库积极发挥拦洪削峰作用，最大削峰率73.7%（“9 1”），根据洪水推演过程，如果没有故县水库拦洪削峰，“9 1”和“9 19”两次洪水下游洛宁、宜阳、黑石关河道都将超过保证流量，出现决堤风险，花园口也将出现超5 000 m3/s洪峰流量。蓄：就是蓄洪兴利。在保证防洪安全前提下，故县水利枢纽管理局积极利用水库拦蓄作用，通过超前研判、精细调度，统筹防洪兴利两手抓，有效拦蓄洪水，9月以前2次较大洪水基本无弃水发生，9月份以来一直维持高水位运行，洪峰过后维持高水头、小流量平稳下泄，预计全年发电量在2.5亿kW h左右，创历史纪录，创造了显著的社会经济效益。4结语在2021年黄河流域秋汛防御过程中，故县水库将2 430m3/s的洪峰削减至1 330 m3/s，削峰率45%，确保了下游黄河滩区人民的安全。故县水库通过削减本流域下游的洪峰流量，尽可能减少长水至洛阳河段滩区农田的淹没损失和伊洛河夹滩地区决堤分洪的概率，对减轻黄河下游洪水威胁起到了非常重要的作用。参考文献：1 郭建民.伊洛河志 M.北京：中国科学技术出版社，1995：10.2 邹铁华.洛河故县水库工程技术设计书 R.郑州：水利部黄委会勘测规划设计院，1994：20.【责任编辑张华岩】14