黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價模型及其應用

王遠見，江恩慧，李新杰，張向萍

（1.黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，河南 鄭州 450003；2.河南省湖庫功能恢復與維持工程技術研究中心，河南 鄭州 450003）

1 研究背景

黃河下游寬灘區(qū)既是大洪水行洪滯洪沉沙的通道，又是灘區(qū)群眾賴以生存和發(fā)展的家園[1]。近20年來，進入黃河下游的洪水量級和頻次大幅減少，面對大洪水時，如何通過寬灘區(qū)運用，兼顧防洪減災與灘區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展，一直以來都備受關注和爭議。

胡春宏等[2-4]研發(fā)并構建了黃河泥沙空間優(yōu)化配置數(shù)學模型，提出了黃河泥沙配置的綜合評價方法和優(yōu)化配置方案。王保民等[5]對比分析了黃河下游洪水分級運用下的灘區(qū)分區(qū)治理模式和按功能對灘區(qū)進行劃分的治理模式的優(yōu)劣。潘賢娣等[6]分析了在黃河下游寬河道修建防護堤的影響，認為寬河道改造后對艾山以下窄河道以及河口延伸的影響都不大，但是過渡段高村、孫口的水位上升較大。劉燕等[7-8]開展了黃河下游寬灘區(qū)在是否修建防護堤兩種不同運用方式下大洪水期洪水演進試驗，結果表明，寬灘區(qū)修建防護堤后，中常高含沙洪水條件下主槽淤積量小于不修防護堤方案，大洪水條件下主槽沖刷量大于不修防護堤方案。李勇等[9]計算了灘區(qū)典型治理方案對下游防洪及河道沖淤的影響，并從淹沒面積和淹沒人口兩方面分析了灘區(qū)典型治理方案對洪災風險及經濟社會發(fā)展的影響。張向萍等[10-11]基于情景分析方法分析黃河下游寬灘區(qū)不同運用方式下面對重大洪澇災害的物理暴露量，從洪澇災害的防御效果上看，調控洪水情景優(yōu)于未調控洪水，有防護堤模式優(yōu)于無防護堤模式，有堤無閘的效果要好于有堤有閘方案、分區(qū)運用方案和現(xiàn)狀方案。以上研究分別從灘區(qū)滯洪沉沙功能發(fā)揮和災情損失兩個方面單獨分析了不同洪水情景對寬灘區(qū)的影響。事實上，大洪水對黃河下游寬灘區(qū)的影響既是一個發(fā)揮灘區(qū)自然行洪輸沙功能的問題，也是一個影響灘區(qū)居民生產生活的社會經濟問題。因此需要以系統(tǒng)科學為基礎，建立能同時反映河流自然屬性和社會屬性的二元評價體系，綜合分析大洪水對黃河下游寬灘區(qū)的影響，為寬灘區(qū)的合理高效運用提供科技支撐?；诖耍疚脑谒辰y(tǒng)籌、空間統(tǒng)籌和時間統(tǒng)籌的原則下，建立能同時反映河流自然屬性和社會屬性的黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能及減災效應的二維評價指標體系和評價模型，利用1958年、1982年、1992年和1996年4場大洪水實測資料，對該模型的合理性進行驗證。應用上述模型對黃河下游寬灘區(qū)不同運用方式的12組二維數(shù)學模型計算方案進行評價，探討寬灘區(qū)優(yōu)化運用方式，以期為黃河下游寬灘區(qū)分區(qū)優(yōu)化運用提供科技支撐和決策依據(jù)。

2 寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價模型構建原則與架構

2.1 評價模型構建原則在充分考慮評價模型科學性、系統(tǒng)性、層次性、代表性、定量化和可比性的基礎上，由于問題的特殊性，構建寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應評價模型還應滿足以下原則：（1）水沙統(tǒng)籌原則——滯洪效應與沉沙功能的統(tǒng)籌兼顧。不同于少沙河流，黃河下游寬灘區(qū)的滯洪與沉沙功能緊密聯(lián)系，強大的滯洪能力伴隨著高效輸沙和沉沙功效，二者協(xié)調關系不應忽視；（2）空間統(tǒng)籌原則——寬灘區(qū)與山東窄河段洪水風險的統(tǒng)籌兼顧。相同流量在寬河段的水位漲幅明顯比窄河道小，更高的水位漲幅意味著更大的淹沒損失和洪水威脅。因此，相比東平湖分洪和窄河道防洪措施，應盡可能優(yōu)先發(fā)揮下游寬灘區(qū)的滯洪沉沙功能，充分削減進入窄河道的洪峰沙峰；（3）時間統(tǒng)籌原則——可接受的現(xiàn)實洪水風險與未來河道基本功能維持的統(tǒng)籌兼顧。一方面，如果黃河下游寬灘區(qū)不可避免地要發(fā)生漫灘洪水，必須考慮灘區(qū)人民的受災狀況與經濟損失，將其控制在可接受的范圍內；另一方面，從長遠看，適度的大流量洪水過程是塑造窄深穩(wěn)定河槽、穩(wěn)定河勢的難得機會。在黃河的調水調沙實踐及寬灘區(qū)的行洪應用時，必須綜合考慮當前的洪水災害影響與未來河勢穩(wěn)定控制的效應，達到兩者的平衡。

2.2 評價模型架構對黃河下游寬灘區(qū)運用的效果評價應包含兩層含義，首先要反映寬灘區(qū)的滯洪沉沙功能，即能滯多少洪、能沉多少沙；其次要反映寬灘區(qū)發(fā)揮其滯洪沉沙功能以后的災害效應，即寬灘區(qū)發(fā)揮滯洪沉沙功能給寬灘區(qū)造成的災情和對山東窄河段的影響，二者不能直接相疊加。因此，需要構建能同時反映灘區(qū)滯洪沉沙功能和綜合減災效應的二維評價指標體系和模型。滯洪沉沙功能，除體現(xiàn)在能直接反映其灘區(qū)滯洪沉沙能力的滯洪量、沉沙量和削峰率等之外，同時還應表現(xiàn)在長遠對主槽形態(tài)的調整、二級懸河形態(tài)的改善等間接指標；減災效應，則既應該體現(xiàn)寬灘區(qū)的綜合災情損失，也應該考慮對山東窄河道沖淤演變及防洪情勢的影響等方面。本文暫不考慮大堤以外廣大黃淮海平原潛在的防洪效益等問題。基于上述思路構造的二維評價指標模型架構如下：

其中：

式中：f1(x)為滯洪沉沙功能評價函數(shù)，側重評價灘區(qū)運用發(fā)揮的滯洪沉沙自然功能；f2(x)為減災效應評價函數(shù)，側重評價灘區(qū)運用發(fā)揮的防洪減災社會效應；α為權重系數(shù)；P為評價指標；x為k維自變量，表示對k個灘區(qū)的調度指令，該指令既可以是簡單的布爾變量，即僅使用0和1表示灘區(qū)的“啟用”和“不用”，也可以是實數(shù)變量，表示對灘區(qū)運用方式更細程度的劃分。

對于每一場漫灘洪水，都可以采用式（1）體現(xiàn)的指標F來評價灘區(qū)的運用效果。

基于河流自然功能與社會功能既相互依存又相互制約的屬性，本文在分別計算出不同水沙條件、不同灘區(qū)運用方案下的滯洪沉沙功能和減災效應后，采用基于Pareto最優(yōu)解的二維模型來綜合評價寬灘區(qū)運用效果。對Pareto最優(yōu)解的數(shù)學解釋如下：對任一多元函數(shù)y=（fx）=[f（1x），f（2x），…，f（nx）]，希望求此多元函數(shù)的最大值（或最小值），則對于兩組不同的自變量x1與x2，若對任意的i∈[1，2，…，n]，均有f（ix1）≥（≤）f（ix2），則稱x1支配x2，若在所有的可行域空間內找不到任何一組自變量能夠支配x1，則x1被稱為Pareto 最優(yōu)解，顯然，這樣的最優(yōu)解往往并非一個而是一組，所有Peroto最優(yōu)解的集合就構成了Pareto最優(yōu)解集（Pareto Front），如圖1所示。圖1中，A、B點所在的曲線構成了整個Pareto最優(yōu)解集，在這個曲線上的任意兩點都無法互相支配，即任意一個子函數(shù)值的增長必然伴隨著另一個子函數(shù)值的下降。而C、D、E三點處在二元模型中可行域中，屬于最優(yōu)解集的被支配解，即在整個可行域中可以找到這樣的點，相對于C、D、E三點，在兩個子函數(shù)值上都能取得全面的改進（如A點相對于D點，B點相對于E點）。

圖1 二維Pareto最優(yōu)解集

在本文中，子函數(shù)f1即為寬灘區(qū)滯洪沉沙功能評價函數(shù)，f2即為寬灘區(qū)的綜合減災效應評價函數(shù)。如果某種灘區(qū)運用方式相比原有方式能夠同時提升滯洪沉沙功能和減災效應，則其相對于原有的運用方式，就是一個Pareto改進。而通過對多組灘區(qū)運用方式的尋優(yōu)計算，最終將確定若干組相對最優(yōu)的Pareto最優(yōu)解，共同組成Pareto最優(yōu)解集。在最優(yōu)解集對應的灘區(qū)運用方案中，決策者可再進一步綜合權衡決策。

基于Pareto最優(yōu)解的寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應評價模型構建的技術路線如圖2所示。

圖2 黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應評價模型構建技術路線

3 寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價指標體系

3.1 評價指標選取及其物理意義基于對真實洪水條件下黃河下游典型灘區(qū)滯洪沉沙功能與綜合減災效應發(fā)揮的廣泛調研，確定二維評價指標體系如圖3所示，各指標的物理意義、計算方法見表1。

圖3 寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價指標體系

表1 寬灘區(qū)滯洪功能指標體系

由表1可知，對寬灘區(qū)的滯洪功能，重點關注其對主槽的改造作用、對最高洪峰的削峰作用、對總洪量的遲滯作用，包含3個評價指標，其具體解釋如下：（1）主槽平灘流量指標P1。反映不同灘區(qū)對應河道的行洪能力。該物理量取值為洪水后與洪水前各個灘區(qū)對應河道平灘流量值的比值。平灘流量即水面與灘唇平齊時的過洪流量，它直觀反映了大洪水過后對主槽過洪能力的改善效應。該值越高表示洪水對主槽的改造越成功。（2）運用灘區(qū)削峰率指標P2。反映分洪對河道主槽洪峰的削減作用。該物理量取值為灘區(qū)對應河段削減的洪峰值（即進口洪峰值-出口洪峰值）與河段進口洪峰值的比值。該指標能夠最直觀地區(qū)分各個灘區(qū)分洪效果的差異，對防洪調度時啟用哪些灘區(qū)的決策意義重大。削峰率越高表示該河段灘區(qū)的運用對洪峰流量的削減程度越大，即對應灘區(qū)的分洪效果越好。（3）運用灘區(qū)滯洪量指標P3。反映分洪對河道總洪量的遲滯作用。該物理量取值為進入灘區(qū)的總洪量與河段進口總洪量的比值。與削峰率關注洪峰大小不同，該指標關注的是平均意義上的洪量削減作用，與漫灘洪水的演進過程、入灘部位、入灘量等均有關系。滯洪量越大，表示該灘區(qū)在整個洪水期發(fā)揮分洪的平均效應越好。

對寬灘區(qū)的沉沙功能，重點關注其對灘槽交換的積極影響、容納淤積泥沙能力和對灘區(qū)橫比降的改善作用，也包含3個評價指標，其具體解釋如下：（1）灘槽沖淤比指標P4。反映泥沙淤積量在灘槽的分配。該物理量取值為灘區(qū)沖淤量與全斷面沖淤量的比值，該值越大，表示灘區(qū)相對主槽的淤積量越大，淤積泥沙對二級懸河的改造效果越好。極端情況下，會出現(xiàn)主槽內洪水流速較大出現(xiàn)沖刷，灘區(qū)洪水流速較小，所有的淤積都發(fā)生在灘地上，此時該指標大于1，對應的即著名的“淤灘刷槽”現(xiàn)象。（2）灘區(qū)沉沙量指標P5。反映灘區(qū)綜合沉沙效率。該物理量取值為整個計算灘區(qū)的泥沙淤積總量，與削峰率是滯洪功能最直觀的反映一樣，該指標是灘區(qū)沉沙功能的最直觀體現(xiàn)。（3）運用灘區(qū)橫比降指標P6。反映洪水對灘區(qū)橫比降的改善。該物理量的取值是（洪水前的灘區(qū)橫比降-洪水后的灘區(qū)橫比降）/洪水前的灘區(qū)橫比降。灘區(qū)橫比降即從灘唇到堤根的灘面平均比降，該比降通常情況下應顯著小于灘區(qū)縱比降，保證漫灘洪水仍主要沿著原主河道前進方向行進，避免橫河、斜河和滾河的威脅。如果漫灘洪水過后，堤根的淤積能夠顯著高于灘唇，則灘區(qū)橫比降將有效縮小，此時該指標值大于0，反映了漫灘洪水的泥沙淤積對灘區(qū)形態(tài)的有效改善。

黃河下游寬灘區(qū)災情損失模塊主要分析在不同時期、不同漫灘程度和不同含沙量洪水下滯洪沉沙后的綜合減災效應。在此選擇灘區(qū)公共財產損傷、居民私人財產損傷作為灘區(qū)災情評價的指標，其具體解釋如下：（1）運用寬灘區(qū)公共財產損失指標P7。包括工廠、水利設施、橋梁、道路等。該物理量取值為灘區(qū)公共財產損失價值與灘區(qū)公共財產總價值的比值；（2）運用寬灘區(qū)私人財產損失指標P8。包括居民傷亡損失、財產損失、農作物與經濟作物損失等。由于黃河水利委員會與地方政府在灘區(qū)防洪中一系列有效舉措，居民傷亡數(shù)據(jù)一直是嚴控的紅線，因此，P8指標值在正常情況下，取為灘區(qū)居民財產損失值與居民總財產值的比值。當出現(xiàn)重大的人員傷亡事件時，則在原比值的情況下再增加賦值。增加賦值的原則根據(jù)《生產安全事故報告和調查處理條例》中的標準，將事故分為特別重大事故、重大事故、較大事故和一般事故。

寬灘區(qū)運用對山東窄河段的影響主要從超標準洪水風險與淤積風險兩個層面進行評價，包含2個評價指標，具體解釋如下：（1）孫口過洪流量指標P9。該流量直接與東平湖分洪調度相關。當孫口過洪流量超過10 000 m3/s時，東平湖將實行分洪運用，因此該指標取值即為孫口過洪流量與東平湖必須分洪的臨界流量的比值。該值大于1，則說明東平湖必須分洪，該值越大，表示進入下游窄河段的洪水越大，寬河段的防洪壓力越大。（2）艾山來沙系數(shù)指標P10。采用艾山站的場次洪水來沙系數(shù)S/Q（S為其平均含沙量（kg/m3），Q為場次洪水平均流量（m3/s））與該站沖淤平衡臨界來沙系數(shù)的比值來判斷下游山東窄河段的淤積風險。胡春宏等[12]的研究表明，下游河道的臨界來沙系數(shù)約為0.014（kg·s/m6），大于該臨界來沙系數(shù)時，下游河道大概率產生淤積，小于此臨界來沙系數(shù)時，下游河道可能沖刷。

3.2 評價指標歸一化處理由于10 項指標單位不統(tǒng)一，取值范圍偏差較大，故采取歸一化處理方法，本文采取的歸一化方法為離差標準化，即對原始數(shù)據(jù)做簡單的線性變換，將結果迅速映射到0～100范圍之內處理，轉換函數(shù)如下：

式中：Z*為歸一化后的數(shù)值；Z為真實數(shù)據(jù)值；Zmax為樣本數(shù)據(jù)集中的最大值；Zmin為最小值。

在計算多個灘區(qū)運用功效時，為避免特殊極大值對分數(shù)造成的異常影響，取多個灘區(qū)對應最大值中的中位數(shù)作為Zmax的取值，取多個灘區(qū)對應最小值中的中位數(shù)作為Zmin的取值。如果歸一化的Z*超過100則按100處理，小于0則按0處理。

3.3 評價指標權重確定運用層次分析法[13]確定評價指標權重的具體步驟如下。

（1）建立判斷矩陣。黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應評價指標體系可分解為4個一級指標（滯洪作用、沉沙作用、寬灘區(qū)災情、窄河段影響）和10個二級指標（P1—P10）。應用1—9標度法建立并發(fā)放層次重要性排序專家調查表，通過11位行業(yè)內專家打分，對同一層次的元素進行綜合比較，得到判斷矩陣如表2—表7所示。

（2）采用特征根法計算相應指標權重。計算上述判斷矩陣最大特征根及相應的歸一化（標準化）特征向量，計算公式如下：

表2 寬灘區(qū)滯洪沉沙功能一級指標重要性判斷矩陣

表3 寬灘區(qū)減災效應一級指標重要性判斷矩陣

表4 寬灘區(qū)滯洪作用二級指標重要性判斷矩陣

表5 寬灘區(qū)沉沙作用二級指標重要性判斷矩陣

表6 寬灘區(qū)災情二級指標重要性判斷矩陣

表7 窄河段影響二級指標重要性判斷矩陣

式中：A為判斷矩陣；λmax為矩陣最大特征根；W為對應的特征向量。

經過標準化處理的特征向量W即為同一層次中相應指標的權重。

（3）開展一致性檢驗。對階數(shù)大于2的判斷矩陣，需對計算結果開展一致性檢驗。引入判斷矩陣一致性指標CI，其計算公式如下：

引入平均隨機一致性指標RI，計算一致性比率CR：

如果計算的CR＜0.1，反映判斷矩陣符合一致性要求，指標權重值在允許范圍之內，否則重新調整各個層次的指標重要性比值，直到判斷矩陣達到一致性要求為止。

經上述3個步驟，最終得到黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能和綜合減災效應各指標權重。其中，黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能評價函數(shù)f1（x）為：

綜合減災效應評價函數(shù)f2（x）為：

需要特別說明的是，黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能評價函數(shù)f（1x）是正向評價函數(shù)，即f（1x）越大，表明寬灘區(qū)滯洪沉沙功能發(fā)揮的越充分；減災效應評價函數(shù)f（2x）為負向評價函數(shù)，即f（2x）越大，表明寬灘區(qū)造成的災情損失和影響越大，其減災效應越小。為了將寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應直觀反映在評價模型得分圖上，引入減災效應的正向評價函數(shù)f′2(x)，其表示式為：

綜上，在運算得到f1（x）和f′2(x)后，即可將其點繪在基于Pareto最優(yōu)解的評價模型得分圖（橫軸為f1（x），縱軸為上，運用該評價模型對灘區(qū)運用方式展開綜合評價。

4 二維評價評價模型的合理性驗證

為了進一步驗證模型的合理性，在此系統(tǒng)搜集了黃河下游蘭東灘、習城灘、清河灘3個典型灘區(qū)在4場不同洪水（1958、1982、1992和1996年）條件下，灘區(qū)滯洪沉沙及災情損失資料，應用評價模型評價4場洪水作用下寬灘區(qū)的滯洪沉沙功能與減災效應，檢驗評價模型的適應性和可行性。各灘區(qū)滯洪沉沙功能指標的計算結果見表8，綜合減災效應指標的計算結果見表9。上述結果經歸一化處理后代入式（7）和式（9），即可得到4場洪水的最終評價得分，將其繪制在二維評價模型得分圖上如圖4所示。

表8 黃河下游寬灘區(qū)洪水滯洪沉沙功能評價指標統(tǒng)計

表9 黃河下游寬灘區(qū)和山東窄河道災情損失評價指標統(tǒng)計

由圖4可知，基于Pareto最優(yōu)解的二維評價模型得分圖上按照滯洪沉沙功能和減災效應的平均分[50，50]可將整個空間分為4個象限：Ⅰ象限滯洪沉沙功能和減災效應得分均大于50，為整體最優(yōu)象限；Ⅱ象限滯洪沉沙功能得分小于50，減災效應得分大于50，說明灘區(qū)滯洪沉沙功能未得到充分發(fā)揮，但灘區(qū)災情得到有效控制，為灘區(qū)社會功能占優(yōu)象限；Ⅲ象限滯洪沉沙功能和減災效應得分均小于50，為整體最差象限；Ⅳ象限滯洪沉沙功能得分大于50，減災效應得分小于50，說明灘區(qū)滯洪沉沙功能得到較充分發(fā)揮，但灘區(qū)災情損失較重，為灘區(qū)自然功能占優(yōu)象限。灘區(qū)運用的目標即盡可能使評價結果出現(xiàn)在Ⅰ象限或者接近評價模型得分圖右上角的區(qū)域。

圖4 4場真實洪水條件下寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與綜合減災效應評價模型得分

需要指出的是，由于所有的評價指標都采用式（3）進行了歸一化處理，因而二維評價模型單項得分為50分的物理意義是，在模型驗證選取的真實洪水條件與灘區(qū)運用方式下，灘區(qū)滯洪沉沙功能或綜合減災效應發(fā)揮的平均水平。象限的劃分只表示灘區(qū)功能發(fā)揮的相對優(yōu)劣，并不代表絕對標準。

圖4給出的4場洪水評分與專家經驗上對4場真實洪水的認識基本一致。從圖4可以看出，1982年和1958年洪水的灘區(qū)滯洪沉沙功能評價較好，1996次之，1992年的得分較低，這與1992年洪水量級低，灘地滯洪削峰不充分有很大關系。此外，1992年洪水由于含沙量很高且沙峰在前洪峰在后，造成了灘槽皆淤，主槽大淤的不利局面，灘區(qū)的沉沙功效也沒有得到充分發(fā)揮，因此其滯洪沉沙功能最差。

從減災效應來看，減災與滯洪沉沙存在一定程度的互抑機制。1958年洪水量級最大，淹沒損失最大，因此減災效應得分最低；1996年洪水量級本身遠小于1982年洪水，但由于河道前期淤積使同流量水位顯著抬升，造成典型的“小水大災”，因此減災效應的得分與1982年相近；1992年洪水因量級最低，減災效應得分最高。

在這4場洪水中，1982年洪水、1992年洪水和1996年構成了圖形的上包線，它們共同構成了這4場洪水的Pareto 最優(yōu)解集。而1958年洪水無論在滯洪沉沙功能，還是在減災效應上的評價均低于1982年洪水，1982年洪水的滯洪沉沙功能與減災效應相對于1958年就是一個全面的Pareto改進。

5 評價模型應用

以黃河下游1958年洪水（簡稱58·7，花園口站最大洪峰流量22 300 m3/s）和1977年洪水（簡稱77·8，花園口站最大洪峰流量10 800 m3/s）為例，分別考慮無防護堤方案、可防8 000 m3/s洪水防護堤方案、10 000 m3/s洪水防護堤方案，以及灘區(qū)無控制運用（無閘）、有控制運用（有閘）及灘區(qū)部分運用（5灘區(qū)運用、10灘區(qū)運用）等共計12種方案，采用二維數(shù)學模型分別計算各評價指標取值并計算評價模型得分如表10和圖5所示。

由圖5可以看出：（1）77·8洪水整體的減災效應要全面優(yōu)于58·7洪水，說明洪水量級對減災效應的得分影響很大，無論采取何種寬灘區(qū)運用方式，量級較小的洪水通常減災效應的得分較高；（2）防洪堤采取8000 m3/s 或者10 000 m3/s 流量的防洪標準，對花園口超過10 000 m3/s的洪水而言影響不大；灘區(qū)是否有計劃分類分區(qū)的引退水運用，對灘區(qū)滯洪沉沙功能和減災效應的發(fā)揮影響顯著；（3）針對同一場洪水而言，無防護堤方案的灘區(qū)運用方式下滯洪沉沙功能發(fā)揮最好，但減災效應得分最低；防護堤無控制運用（無閘）的減災效應得分最高，但滯洪沉沙功能發(fā)揮不佳；防護堤控制閘門運用（有閘）或分區(qū)運用（5灘、10灘）方案則在滯洪沉沙功能和減災效應之間有可能取得更好地平衡，這也是本文重點推薦的灘區(qū)運用方式。

表10 不同運用方式下寬灘區(qū)滯洪沉沙與減災效應評價模型應用結果

圖5 不同洪水條件與灘區(qū)運用方式下寬灘區(qū)滯洪沉沙與減災效應評價模型得分

6 結論

基于水沙統(tǒng)籌、空間統(tǒng)籌和時間統(tǒng)籌的3個評價原則，構建了同時反映河流自然屬性和社會屬性的寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價指標體系，建立了基于Pareto最優(yōu)解的黃河下游寬灘區(qū)多元優(yōu)化評價模型。通過搜集整理1958、1982、1992和1996年4場實測洪水的灘區(qū)滯洪沉沙和災情損失資料，對黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙功能與減災效應二維評價模型的合理性進行了驗證，結果表明模型評價結果與專家經驗上的定性認識一致，模型可用于大洪水期黃河下游寬灘區(qū)滯洪沉沙和災情損失的綜合評價，為黃河下游寬灘區(qū)分區(qū)運用提供科技支撐和決策依據(jù)。

對數(shù)學模型計算的不同洪水條件不同寬灘區(qū)運用方案的滯洪沉沙功能與減災效應評價結果可以看出：（1）洪水量級對減災效應的得分影響很大，無論采取何種寬灘區(qū)運用方式，量級較小的洪水通常減災效應的得分較高；（2）防洪堤采取8000 m3/s 或者10 000 m3/s 流量的防洪標準，對花園口超過10 000 m3/s的洪水而言影響不大；灘區(qū)是否有計劃分類分區(qū)的引退水運用，對灘區(qū)滯洪沉沙功能和減災效應的發(fā)揮影響顯著；（3）相同洪水條件下，無防護堤方案的灘區(qū)滯洪沉沙功能發(fā)揮最好，但減災效應得分最低；防護堤無控制運用（無閘）的減災效應得分最高，但滯洪沉沙功能發(fā)揮不佳；防護堤控制閘門運用（有閘）或分區(qū)運用（5灘、10灘）方案則在滯洪沉沙功能和減災效應之間有可能取得更好的平衡，可作為未來灘區(qū)優(yōu)化運用的決策參考。