陳媛媛

（遼寧省河庫管理服務中心（遼寧省水文局），遼寧沈陽110003）

1 概況

遼河為遼寧省第一大河流，遼河水系眾多，流域面積10km2以上一級支流有31條；二級支流有279條；三級支流有315條；四級支流有141條；五級支流24條。流域面積大于5000km2的河流有5條，1000～5000km2的河流有10條，100～1000 km2的河流有114條，50～100km2的河流有72條，10～50km2的河流有589條。平原水網(wǎng)區(qū)3個，共有河流45條[1]。有研究成果表明,遼寧省遼渾太河發(fā)生了不同程度的變遷，受變遷影響河流的形態(tài)功能發(fā)生不同程度的影響[2]。近些年來，河道形態(tài)演變的研究受到許多學者的關注和研究[3-6]，這些研究成果均表明河流演變主要表征為河道形態(tài)的改變，河道形態(tài)指標包括河道橫向、縱向的變化，指標類型也較多。當前，對于河道形態(tài)演變定量評估取得一定研究成果[7,8]，但是用于綜合評估河道形態(tài)改變度的研究還較少，為對遼河河道形態(tài)的改變度進行評估，從全面反映河流特征形態(tài)中選取具有代表性的評價因子，并綜合考慮指標確定的難易程度構(gòu)建河道形態(tài)綜合改變度評價指標，對遼河河道形態(tài)綜合改變度進行分析，研究成果對于遼河綜合治理具有參考價值。

2 評估方法

2.1 評估指標

河道形態(tài)改變度進行綜合評估，從全面反映河流特征形態(tài)中選取具有代表性的評價因子，此外綜合考慮指標確定的難易程度，確定綜合評估指標，如表1所示。

表1 河道形態(tài)改變度綜合評估指標

2.2 評估方法

主要采用模糊數(shù)學模型對河流綜合萎縮度進行評估，模型將河流綜合萎縮度表征為統(tǒng)計變量xi，假定xi在[ ]ai，bi進行取值。則其在天然對比期統(tǒng)計變量為xi，0，要素統(tǒng)計量xt，0為t時段的統(tǒng)計變量。若該指標降低時河流萎縮，增加時河流發(fā)育，則河道形態(tài)改變度計算方程為：

若該指標降低時河流發(fā)育，增加時河流萎縮，則其河道形態(tài)改變度計算方程為：

在上述方程中，時段t的第i個指標的改變度為Di，t，第i指標的取值范圍在[ai，bi]之間，i=1，2，…，n。當計算的Di，t＜0時，則表示為河流出現(xiàn)萎縮，當計算值Di，t＞0時，則表示為河流呈發(fā)育狀態(tài)。為對河流形態(tài)改變度進行綜合評估，此文對河流的不同指標要素進行組合，則時段的組合值為：

結(jié)合方程（1）或者（2）對時段t內(nèi)的第i個指標的改變度Di，t進行計算，則時段t內(nèi)的改變度方程為：

方程中綜合形態(tài)改變度中不同指標的權(quán)重值為ωi。此文對不同指標權(quán)重主要采用二元比較法進行確定，二元比較法各指標相對權(quán)重如表2所示。

表2 二元比較法各指標相對權(quán)重

為對河流形態(tài)改變度進行定量綜合評估，需要對不同程度形態(tài)改變度進行等級劃分，結(jié)合相關研究成果[7，8]，對河流形態(tài)改變度等級的劃分如表3所示。

表3 河道形態(tài)改變度評估等級劃分標準

3 遼渾太河河道形態(tài)改變度評估

3.1 評估河段

選取遼河進行河道形態(tài)改變度評估，評估河段及數(shù)據(jù)概況如表4所示。

表4 研究河段及資料情況

3.2 評價指標及閾值分析

此文采用特征水位下的過水斷面面積、過水能力以及斷面地形最低點高程作為河道形態(tài)改變度的評估指標體系。以1990年以前為基準期，不同年代選取站點的河道形態(tài)指標及閾值統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。

表5 河道形態(tài)因素指標及閾值

過水斷面面積、最低點高程、過流能力作為河道形態(tài)的3個指標很難確定其指標閾值范圍。該研究中結(jié)合相關研究成果和專家經(jīng)驗方式，基于遼河水系實際特征，將主河槽過流能力以及特征水位下的橫斷面面積的最低閾值設置為0，基準期的最大閾值設置為統(tǒng)計值的3倍。最低水位的最低和最高值則選取代表站點統(tǒng)計系列的最小或者最大值。

3.3 河流形態(tài)要素評估結(jié)果

結(jié)合各河段選取站點的河道形態(tài)要素指標，對遼河各河段河道形態(tài)指標、形態(tài)改變度進行綜合評估，評估結(jié)果如表6所示。

表6 河道形態(tài)指標形態(tài)改變度評估結(jié)果

以鐵嶺站為例說明河道形態(tài)特征指標綜合度的計算過程，其河道形態(tài)在2010—2017年的指標矩陣為，則其河道形態(tài)在2010—2017年的指標邊界矩陣為采用公式（4）對其水文特征萎縮度進行評估矩陣計 算 為在 進 行指標權(quán)重設定時，河道主槽權(quán)重高于主槽過水能力，則河道形態(tài)各指標權(quán)重歸一化處理后的值為，基于該指標權(quán)重對遼河2個典型河段河道形態(tài)改變度進行評估，從評估結(jié)果可看出遼河相比于基準期1990年以前，基本處于中度～高度萎縮狀況，尤其是進入2011年以后，遼河福德店～石佛寺水庫河段及石佛寺水庫以下河道均屬于高度萎縮。這主要是因為遼河2011年以來，河床泥沙淤積增多，而水量卻有所減少，使得同一特征水位下河道主槽過水能力顯著減弱，河道形態(tài)處于高度萎縮的狀況。

4 結(jié)語

遼河受河床泥沙淤積增多及水量減少等原因影響，河流改變度相比于1990年以前發(fā)生較為明顯的變化，尤其是進入2011年以后，遼河福德店～石佛寺水庫河段及石佛寺水庫以下河道均處于高度萎縮狀態(tài)，同一特征水位下河道主槽過水能力顯著減弱，河道行洪能力影響明顯，建議加大對遼河流域的防洪綜合治理力度，提高遼河總體防洪達標率。