洪水的變化往往受氣候、下墊面等自然因素與人類活動(dòng)因素的影響，而水利工程作為人類活動(dòng)影響的直接影響因素, 其對流域洪水的影響越來越大,甚至可能起到?jīng)Q定性作用。近年來隨著流域內(nèi)修建水庫的不斷增多，導(dǎo)致流域洪水形成規(guī)律發(fā)生顯著變化，水庫逐漸成為人類活動(dòng)的主要形式。實(shí)際防汛中，水庫調(diào)度已成為調(diào)控下游洪水的主要手段，同時(shí)水庫數(shù)量的增多必然增加調(diào)度決策的難度，有必要對流域內(nèi)重要大型水庫進(jìn)行重要性排序，分析各個(gè)水庫對干流洪水的敏感性。為此，本文以淮河流域魯臺(tái)子以上鲇魚山水庫、梅山水庫、宿鴨湖水庫、響洪甸水庫、佛子嶺水庫5 座大型水庫為研究對象，分析各個(gè)水庫對干流洪水變化的敏感性，對重要水庫進(jìn)行排序，為淮河流域大型水庫調(diào)度決策提供支持。

一、分析方法

本文采用層次分析法對研究區(qū)域各個(gè)水庫敏感性進(jìn)行排序，并且默認(rèn)王家壩站作為王家壩以上水庫的敏感性控制站，魯臺(tái)子站作為王家壩到魯臺(tái)子區(qū)間水庫的敏感性控制站。首先結(jié)合實(shí)地考察調(diào)研、研究相關(guān)報(bào)告及閱讀參考文獻(xiàn)確定敏感性識(shí)別指標(biāo)因子，再利用層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，然后對于每個(gè)防洪工程，結(jié)合實(shí)際數(shù)值計(jì)算各指標(biāo)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，進(jìn)而得到各防洪工程的敏感性順序。

1.確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)實(shí)地考察調(diào)研、研究相關(guān)報(bào)告及閱讀參考文獻(xiàn)，結(jié)合淮河支流大型水庫特性，考慮以下因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：①控制流域面積；②最大下泄流量；③洪峰影響系數(shù)；④到干流洪水傳播時(shí)間，見表1。

表1 大型水庫敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)表

控制流域面積代表水庫以上的集水面積；最大下泄流量表示水庫工程實(shí)際運(yùn)行中最大下泄流量；洪峰影響系數(shù)表示水庫下泄洪水傳播到淮河干流洪水的貢獻(xiàn)大小，控制站的選擇與上文中敏感性控制站一致；到干流洪水傳播時(shí)間表示水庫下泄洪水傳播到淮河干流所需的時(shí)間。

2.確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算采用層次分析法，分為以下幾個(gè)步驟：

步驟1：建立層次結(jié)構(gòu)模型（見圖1）

步驟2：構(gòu)造各層次中的判斷矩陣（見表2）

步驟3：層次單排序和一致性檢驗(yàn)

（1）計(jì)算一致性指標(biāo)CI

（2）查找一致性指標(biāo)RI（見表3）

（3）計(jì)算一致性比例CR

當(dāng)CR＜0.10 時(shí)，一般判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則需要對判斷矩陣作出適當(dāng)?shù)男拚?/p>

步驟4：層次總排序及一致性檢驗(yàn)

最終要得到各元素的排序權(quán)重，特別是最底層中各方案對目標(biāo)的排序權(quán)重，可以進(jìn)一步進(jìn)行方案的選擇；同時(shí)層次總排序也要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)滿足要求后計(jì)算各層要素對系統(tǒng)總目標(biāo)的合成權(quán)重。

3.確定評(píng)價(jià)對象評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

圖1 防洪工程層次結(jié)構(gòu)模型圖

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)定等級(jí)量化值表

表3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)表

根據(jù)層次分析法確定權(quán)重的原理及相關(guān)步驟，得到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各指標(biāo)的權(quán)重。對于每個(gè)防洪工程，根據(jù)實(shí)際情況得到各指標(biāo)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，利用評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)及各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，得到總的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，從而得到相應(yīng)防洪工程的敏感性。

二、研究實(shí)例

本研究以淮河流域魯臺(tái)子以上為研究區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有9 座大型水庫為防汛聯(lián)合調(diào)度的重點(diǎn)水庫，分別為鲇魚山水庫、梅山水庫、宿鴨湖水庫、板橋水庫、薄山水庫、響洪甸水庫、佛子嶺水庫、磨子潭水庫、白蓮崖水庫，由于磨子潭、白蓮崖水庫下泄洪水匯入佛子嶺水庫，板橋、薄山水庫下泄洪水匯入宿鴨湖水庫，因此本次分析大型水庫時(shí)只考慮宿鴨湖水庫、鲇魚山水庫、梅山水庫、響洪甸水庫、佛子嶺水庫共5 座大型水庫，見圖2。

圖2 魯臺(tái)子以上重點(diǎn)大型水庫分布圖

三、計(jì)算結(jié)果

結(jié)合選取評(píng)價(jià)指標(biāo)資料，根據(jù)前面的方法，通過分析計(jì)算得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重大小及各水庫對干流洪水敏感性的大小排序。

1.評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重大小

根據(jù)上述計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際值得到各指標(biāo)權(quán)重見表4。由于洪峰影響系數(shù)表示水庫下泄洪水傳播到干流洪水的洪水大小，對干流洪水影響比較敏感性，因此權(quán)重較高，符合實(shí)際情況。

表4 大型水庫敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表

2.水庫敏感性排序

根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造方案層判斷矩陣得到各水庫的權(quán)重向量，結(jié)合準(zhǔn)則層各指標(biāo)的評(píng)價(jià)權(quán)重，利用層次結(jié)構(gòu)綜合評(píng)價(jià)方法得到不同方案下的目標(biāo)結(jié)果，方案層權(quán)重向量和準(zhǔn)則層分別為：

根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型計(jì)算目標(biāo)層結(jié)果，得到各水庫的敏感性結(jié)果為：A1=0.2307，A2=0.2582，A3=0.5344，A4=0.0999，A5=0.1500。

由計(jì)算結(jié)果可知鲇魚山水庫、梅山水庫、響洪甸水庫等5 座大型水庫的評(píng)價(jià)得分大小，根據(jù)大小排序可知：宿鴨湖水庫＞梅山水庫＞鲇魚山水庫＞佛子嶺水庫＞響洪甸水庫。由于響洪甸、佛子嶺水庫下泄洪水傳播到橫排頭時(shí)，受到人工影響洪水調(diào)蓄作用，大部分水量被分流到干渠中，下泄到干流的洪水較少，因此對干流洪水的影響最小。

四、結(jié)論

本文選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用層次分析法對魯臺(tái)子以上重點(diǎn)聯(lián)合調(diào)度水庫進(jìn)行分析，確定各水庫對干流洪水的敏感性。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，各水庫對干流洪水的敏感性中宿鴨湖水庫下泄洪水對干流洪水影響最大，梅山水庫次之，響洪甸水庫最小。因此，在實(shí)際防洪調(diào)度中，針對相同量級(jí)來水的條件下，基于水庫對干流洪水的敏感性程度大小，能夠快速進(jìn)行科學(xué)錯(cuò)峰調(diào)度，提高防洪效益■