Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2024 , Vol. 41 >Issue 8: 23 - 30

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230435

River-lake Protection and Regulation

Evaluation System for the Service Status of Beach Protection in Midstream of the Yangtze River

  • CHEN Yi-mei ,
  • WANG Peng-chao
Expand
  • School of Transportation, Southeast University, Nanjing 211189, China

Received date: 2023-04-24

  Revised date: 2023-08-25

  Online published: 2023-12-07

Fold

Abstract

With the rapid development of the Yangtze River waterway construction, maintaining and managing the existing waterway regulation buildings has become an important task. Beach protection structures along the Yangtze River, despite their commonality, lack comprehensive research on their operational status in China. This study adopts an extension cloud theory that incorporates indicator fuzziness to establish an evaluation model for beach protection service status. Drawing from monitoring data, decades of maintenance experience and relevant specifications, we developed an evaluation index system. Utilizing a combined approach of order relationship and entropy weighting, we comprehensively determined index weights. Through model calculations, the service status level of beach protection can be accurately assessed. Application of the model to evaluate the service status of beach protection at Xinjiu Waterway in the midstream of the Yangtze River yielded consistent results with actual engineering conditions. Verification confirms the model’s accuracy in correctly identifying beach protection service status, guiding daily maintenance and promoting intelligent maintenance practices along the Yangtze River waterway.

Key words： beach protection; service status evaluation; extension cloud model; waterway maintenance; intelligent; midstream of the Yangtze River

Cite this article

CHEN Yi-mei , WANG Peng-chao . Evaluation System for the Service Status of Beach Protection in Midstream of the Yangtze River[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2024 , 41(8) : 23 -30 . DOI: 10.11988/ckyyb.20230435

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

0 引言

长江是我国最长、流域面积最大的河流,随着我国经济的发展,长江航道发挥的作用也越来越大[1]。在长江航道整治工程中,护滩是一种良好的整治形式,具有保护滩体免于水流冲刷,稳定洲滩和河岸的位置,稳定枯水航槽,维持航道等级的作用。护滩凭借结构简单、造价低、促淤效果显著等优点,在长江中游航道整治中扮演着越发重要的角色[2]。但由于水流的冲刷,部分护滩建筑物易遭到破坏,不能起到应有的作用[3]。护滩能否良好运作,关乎航道整治效果全局,如何对其进行合理有效的服役状态评价成为了一项很重要的工作。
目前服役状态这个名词多应用于桥梁、大坝等大型基础设施[4⇓⇓-7],所谓护滩服役状态,是指护滩在实际水沙条件下综合其所处环境对其结构各部分状况、护滩的功能发挥情况。不同于丁坝、桥墩等建筑物,护滩对水流结构影响较小,因此,护滩软体排边缘冲刷与上述建筑物冲刷有着本质的不同,虽然桥墩等建筑物冲刷问题的研究已有丰富的成果,但难以将其用来解决护滩服役状态评价的问题。
以护滩为目的的整治建筑物国外较少,没有可借鉴的理论和经验。护滩软体排结构是我国航道整治工程中特有的一种结构形式[8],国内学者对其研究已取得了一定成果,集中在护滩的损毁机理、护滩边缘冲刷情况、护滩效果及影响3个问题上[9⇓⇓-12]。在航道养护过程中,需要对护滩服役状态进行评价,目前主要通过专家进行评价,缺乏一种客观的评价方法。
本文结合长江中游护滩的破坏情况建立指标体系,通过序关系法和熵权法进行组合赋权,建立基于可拓云模型的护滩服役状态综合评价模型,以解决护滩破坏过程复杂导致的受影响程度的模糊性问题和对定性指标进行定量转换的不确定性问题。以长江中游的新九水道护滩服役状态进行实例验证,确定该模型的可行性。

1 护滩服役状态评价模型与方法

1.1 可拓云理论

为了客观准确地对护滩服役状态进行评价,本文采用可拓学原理与云模型相结合的可拓云方法[13]。在物元可拓法中,特征值 V是一个固定的评价数值,而部分护滩服役状态评价指标具有一定的抽象性,等级划分具有模糊性,无法用精确的数值描述,因此只有在定性与定量之间进行科学的转化,才能得到准确的评价。
云模型最早是由中国工程院院士李德毅提出,现已广泛应用于分析定性概念存在的模糊性和随机性问题。正态云由3个特征数值(期望值Ex、熵En、超熵He)共同组成,基于“ 3 E n”规则的云熵计算特征示意图见图1。
图1 正态云模型数字特征示意图

Fig.1 Schematic diagram of digital features of normal cloud model

护滩服役状态评价指标具有模糊、随机性,使其不适用于物元可拓法。正态云模型的引入解决了这一弊端,其建立的可拓云模型可以表示为
R = ( N , C , V ) = N C 1 V j 1 N C 2 V j 2 N ︙ ︙ N C m V j m = N C 1 ( E x 1 E n 1 H e 1 ) N C 2 ( E x 2 E n 2 H e 2 ) N ︙ ︙ N C m ( E x m E n m H e m ) 。
式中:R为护滩服役状态评价结果;N为待评价护滩;C为护滩服役状态评价指标;V为评价指标的特征值;m为待评价的指标个数。
护滩服役状态评价的各个等级都有其阈值,在确定等级界限区间 a j i , b j i的具体数值后,可根据式(2)—式(4)分别求得评价的 E x、 E n以及 H e。
E x = a j i + b j i 2 ,
E n = b j i - a j i 6 ,
H e = s 。
式中超熵值 H e在数值上等于常数值s,而s由决策者依据评价结果和评价对象情况进行决定及调整。

1.2 护滩服役状态评价模型

1.2.1 确定标准云

首先,编写出正态云发生器,然后,用发生器作出各个指标的云图,以指标“滩面冲淤比”为例,其正态云图见图2。
图2 滩面冲淤比正态云图

Fig.2 Normal clouds of beach erosion and sedimentation ratio

云图的凝聚性是用来判断一个评价指标是否适当的主要依据。云滴雾状程度低,凝聚性强,表明隶属度随机性变化较低。云的跨度大,表明定性概念所能接受的数值范围大。从所作指标的正态云图中可以看出,云跨度较大且雾状程度低。因此,本次评价所构建的正态云模型可以体现出评价指标的模糊性,符合评价要求。

1.2.2 构建关联度矩阵

定量指标一般能够通过数值或建立直接简单的数学公式计算得到得分来表示其服役状态。可以通过云模型正向发生器对具有定量数值的评价指标进行关联度计算,具体计算流程如下:
在针对护滩服役状态的评价体系中,设待评价的指标 i的值为xi,利用程序生成一个正态随机数En',根据已确定的待评价物元及建立的标准云,可得该正态随机数期望值为En,标准差为超熵值He,云关联度k为
k = e x p - ( x i - E x ) 2 2 ( E n ' ) 2 。
定性指标具有较大的模糊性,更多依赖人的主观判断,不存在具体的特征数值。因此,需要先对其模糊性进行定量转化,将定性指标转换为特征区间,而后如定量指标一般,进行云模型评价计算。
在使用云模型分别对2种不同的指标进行不同过程的处理后,计算体系中各个指标与评价等级云的关联度,关联度评判矩阵Z即可得到确定,见式(6)。
Z = k 11 k 12 k 21 k 22 k 13 k 14 k 23 k 24 ︙ ︙ k m 1 k m 2 ︙ ︙ k m 3 k m 4 。
式中: k i j表示待评价指标i与评价等级j之间的关联度,其中 i = 1,2 , 3,4 , … , m; j = 1,2 , 3,4,分别对应了体系中的4个评价等级。

1.2.3 划分服役状态评价等级

在评价的组合权重 W计算完成后,结合评价矩阵Z可得到护滩服役状态评价的综合评判向量D=WZ= d 1 d 2 d 3 d 4后,用加权平均法计算求得服役状态评价的综合评价分值 r,即
r = ∑ i = 1 4 d i f i ∑ i = 1 4 d i 。
式中: f i表示护滩服役状态评价等级中的4个等级,服役状态一级至四级分别对应4,3,2,1。
护滩服役状态评价的特征期望值Erx可以体现出评价过程中无法规避的随机因素的大致趋向,其需要经过下式多次循环运算后得出
E r x = ∑ i = 1 n r i ( x ) n 。
式中: r i ( x )是第 i次计算得到的综合评价分数; n为重复计算次数,本文取值为1 000。

1.2.4 评价结果检验

熵值表征事物不确定性的重要量度,离散程度表征统计学中事物的不确定性,可用云模型的特征熵值 E r n,来衡量其服役状态评价所得结果的离散程度。特征熵值 E r n计算公式如下,其越大,离散程度也越大。
E r n = 1 n ∑ i = 1 n [ r i x - E r x ] 2 。
为实现对评价结果进行可靠性验证的目的,引入了可信度的概念。设可信度值为 φ,其越大,评价结果离散程度也就越高。其中 φ的计算公式为
φ = E r n / E r x 。

2 护滩服役状态评价指标体系

2.1 护滩服役状态评价指标选取

护滩服役状态指标的选取应充分反映护滩的服役性能和健康状态。护滩的破坏机理比较复杂,破坏形式多种多样。因此护滩服役情况不仅与其结构强度有很大关系,同时与其平面布置、水流泥沙情况和滩体地质条件等也有相当大的关系[14]。
《航道养护规范》要求护滩服役状态评价应包含分析其结构及边缘区域地形变化情况、受损原因、发展趋势、稳定性、对航道条件和通航安全的影响等。
参考规范并结合护滩破坏原因、常见损毁情况(图3)及日常检查观测资料,认为护滩服役状态评价应分析其结构、功能受损情况和发展趋势。据此选取护滩结构、护滩功能和破坏趋势3个指标作为护滩服役状态评价的准则层指标,分别体现了完整性、功能性和趋势性。
图3 护滩破坏常见损毁情况

Fig.3 Common damages to beach protection

2.1.1 护滩结构

护滩的完整性指护滩结构与工程修建完工时相比发生过改变的情况。护滩结构的损毁程度可以通过损毁部位多寡和损毁情况2部分反映。
根据历年损毁情况,护滩结构损毁部位可以划分为以下4部分:护滩头部、根部、上游侧和下游侧,损毁部位越多则说明损毁情况越严重。
由于护滩结构多由压载体和排垫两部分组成,选取排垫损毁面积占比和压载体损毁程度作为指标。损毁面积占比是指排垫损毁面积与完整时的面积之比,损毁面积占比更能从整体上反映排垫发生破坏的情况,对面积很大的护滩而言,局部的软体排损毁面积参考价值很小,因此选用损毁面积占比来反映排垫发生损坏的程度。压载体损毁程度是指排垫上系结的压载体与工程修建完成时相比发生的变化,主要指块石的松动、脱离情况,为定性指标。

2.1.2 护滩功能

护滩功能指工程修建完成后在实际水沙条件下其发挥固滩护岸作用相比之前的改变。护滩修筑时的功能是防止河滩、河岸被水流冲刷侵蚀,通过保护河岸以及守护滩面来达到这个目的。
滩体面积变化率作为一个可以采用的功能指标,反映了在护滩建成之后,所守护的河流区域整体处于一种淤积或是冲刷状态。
滩面高程反映的是护滩工程的束水作用效果。固滩高程差是当年固滩高程相较上年的差值,若为负值,则是冲刷。
滩面冲淤比反映的是护滩是否能有效完成固滩,可以用所保护滩体的冲淤变化来表示河岸、滩体等被水流冲刷侵蚀的情况。如果滩体的淤积面积大于冲刷面积,滩体的形心就会逐渐远离河道,此时淤积情况较好,滩体得到了护滩的有效保护。

2.1.3 破坏趋势

护滩的趋势性指是护滩的结构和功能在未来的一段时间内的破坏程度的预测。从受保护滩体的情况并结合工程实际,受保护滩体未来的破坏情况可以通过现有护滩受水流冲刷程度进行预测。
基于水流对护滩的影响,选取水流对滩体的最大冲刷深度和冲刷向排内发展的最大距离这2个指标来表示护滩的破坏趋势。最大冲刷深度是指水流对护滩边缘的冲刷深度,是水流对滩体整体冲刷趋势的反映;冲刷向排内发展的最大距离是指水流对受保护滩体的最大冲深,是水流对滩体局部冲刷趋势的反映。

2.2 护滩服役状态指标体系构建

护滩服役状态指标体系的构建要遵循科学性原则、简洁性原则、可操作性原则、相对独立原则、定性与定量相结合的原则,以定量指标为主,定性指标为辅,将护滩服役状态评价指标作为目标层,护滩结构、护滩功能和破坏趋势指标作为一级指标,并对各一级指标根据2.1节要求选取二级指标,构建的护滩服役状态评价指标体系见图4。
图4 护滩服役状态评价指标体系

Fig.4 Evaluation index system for the service status of beach protection

对服役状态评价指标值的量化直接影响到评价模型的科学性和合理性,因此需要通过翻阅文献和国家规范、向专家和管理人员咨询等方式对指标进行合理的量化。根据护滩维护工作中对不同的护滩异常信息的处置工作原则和要求,将护滩服役状态评价等级划分为以下4个等级和评分区间,见表1。
表1 护滩服役状态评价等级

Table 1 Evaluation levels of beach protection service status

评价等级 评分区间 说明
病危(四级) [0,60) 此时护滩已失常,已经或即将无法实现护滩功能
病变(三级) [60,80) 此时护滩状态已存在失常隐患,需尽快进行检修
亚健康(二级) [80,90) 护滩状态出现一定程度异常,但无需检修
健康(一级) [90,100] 护滩处于正常工作状态
服役状态指标标准值的确定需要考虑种种因素,包括航道运行的实际情况和设计护滩功能的发挥情况等。本文采用的是定量指标依靠数值考核标准进行确定,定性指标通过专业技术人员和专家咨询、调查问卷的方法进行百分制确定的方法。依据《航道养护规范》、管理部门经验和相关规定,对指标的风险等级内容及分级界限值划分如表2所示,表中指标限值区间可根据护滩所处环境特点和实际情况进行调整。
表2 护滩服役状态指标限制区间

Table 2 Limit ranges of service status indicators for beach protection

一级指标 二级指标 病危 病变 亚健康 健康
护滩结构 损毁部位/个 (3,4] (2,3] (1,2] [0,1]
排体损毁面积占比/% (5,10] (2,5] (1,2] [0,1]
压载体损毁程度 大部分脱离 大部分松动 小部分松动 基本完好
护滩功能 滩体面积变化率/% [-1,0] (0,0.2] (0.2,0.5] (0.5,1]
固滩高程差/m [-3,0] (0,1] (1,2] (2,3]
滩面冲淤比 (0.8.1] (0.6,0.8] (0.2,0.6] [0,0.2]
破坏趋势 最大冲刷深度/m (5,10] (4,5] (2,4] [0,2]
冲刷向排内发展的最大距离/m (100,200] (60,100] (20,60] [0,20]

2.3 指标权重确定

由于护滩冲刷破坏问题具有很强的特殊性,护滩服役状态评价中涉及到的因素较多、范围较广[15]。流传度最广的层次分析法在本研究中过度依赖专家影响,不够客观。
主观赋权法中的序关系法,主要适用于指标数目较多的情况,此方法的主要优点是操作性强,无需一致性检验等。而熵权法较为客观、准确[16],赋权依据是各个评价指标的数据信息值,指标与指标之间权重的区分度高,从而避免了因各个评价指标差异过小导致各权重结果模糊不清以至于不利于问题分析的情况。护滩服役状态评价体系中绝大多数指标之间相互独立并且可以通过客观数值进行表达,使用客观赋权的熵权法来保证赋权的科学性。本文采用组合赋权法,目的是保留序关系法的灵活性同时保证熵权法的客观性,回避了过强的主观因素以及纯粹的数据计算所缺少的通用性与实际性,能显著提高评价体系的可信度。具体组合赋权公式见式(11),即
ω i = α p i + ( 1 - α ) q i , 0 ≤ α ≤ 1   。
式中:ωi为指标i的组合权重;pi为其主观权重;qi为其客观权重;α根据指标的属性条件和实际决策环境确定,本文α取0.5,选定的序关系法和熵权法分别为指标评价的主观赋权法和客观赋权法。

2.3.1 序关系法

序关系法是一种无需进行一致性检验的,并且能够体现各个指标之间真实、唯一排序关系的评价方法。设共有m个评价指标为 x 1 , x 2 , … , x m,则序关系法确定权重的具体步骤如下:
(1)确定序关系。在指标评价集(x1,x2,…,xm)中,选出认为最重要的一个指标记为 x 1 *;再从余下的 m - 1个指标中,选出认为最重要的一个评价指标记为 x 2 *;在重复 m - 1次挑选后,最后的评价指标记为 x m *。这样即可确定一个序关系式为
x 1 * > x 2 * > … > x m * 。
出于方便书写考虑,式(12)记为
x 1 > x 2 > … > x m 。
(2)指标间相对重要程度比较。评价指标 x k - 1与 x k对于评价结果影响贡献度的判断为
r k = ω k - 1 ω k , k = m , m - 1 , m - 2 , … , 3,2   。
rk的赋值说明如表3所示,在各个指标对评价结果影响的贡献程度排序的基础上,更加直观地反映了指标之间的关系。
表3 rk赋值说明

Table 3 Assignment description of rk

rk 说明 rk 说明
1.0 指标具有同样重要性 1.6 指标强烈重要
1.2 指标稍微重要 1.8 指标极端重要
1.4 指标明显重要
(3)权重系数计算。根据rk的赋值,可计算出评价指标 x m所对应的权重 ω m,即
ω m = 1 + ∑ i = 2 m ∏ j = i m r i - 1 , i = m , m - 1 , … , 2 。
根据序关系法原理,通过调查问卷和咨询专业工作人员等途径,可以得到各个指标的相对重要性,进而得到护滩服役过程中每个指标的贡献可依次进行排序为:A2>C1>C2>A1>B1>B2>A3>B3。完成排序后,根据 r k赋值说明,依次赋值并用序关系法原理公式进行类推计算,可得护滩服役状态评价体系中各个指标权重的结果,具体数值如表4所示。
表4 护滩服役状态指标序关系法权重

Table 4 Weights of service status indicators determined by index order relationship method

指标 r k ω m
损毁部位A1 1.482 0.103
损毁面积占比A2 — 0.346
压载体损毁程度A3 1.511 0.031
滩体面积变化率B1 1.505 0.069
固滩高程差B2 1.485 0.046
滩面冲淤比B3 1.466 0.021
最大冲刷深度C1 1.499 0.231
冲刷向排内发展的最大距离C2 1.499 0.154

2.3.2 熵权法

设共有待评价对象 n个,其中每个待评价对象又有待评价指标 m个,每个指标的评价值可以表示为 c i j,则原始待评价判断矩阵可写为 C = c i j m × n,采用熵权法对客观权重进行计算的步骤如下。
(1)数据归一化。
正向指标:
r i j = c i j - c i j m i n c i j m a x - c i j ,
逆向指标:
r i j = c i j m a x - c i j c i j m a x - c i j m i n 。
(2)计算对象 i的评价指标 j的占比 p i j,即
p i j = r i j ∑ i = 1 n r i j 。
则评价指标 j的熵值为
H j = - k ∑ i = 1 n p i j l n p i j 。
评价指标 j的熵权为
ω j = 1 - H j m - ∑ j = 1 m H j , i = 1,2 , … , n   ; j = 1,2 , … , m   。
本文中各指标的熵值和熵权见表5,计算过程中n取值为4,m取值为8,k=1/ln2。
表5 护滩服役状态指标熵值与熵权

Table 5 Entropy values and entropy weights of beach protection service status indicators

指标 熵值 熵权
损毁部位A1 0.811 0.093
损毁面积占比A2 0.755 0.157
压载体损毁程度A3 0.874 0.035
滩体面积变化率B1 0.707 0.234
固滩高程差B2 0.735 0.186
滩面冲淤比B3 0.896 0.021
最大冲刷深度C1 0.762 0.153
冲刷向排内发展的最大距离C2 0.782 0.121

3 评价结果与对比分析

3.1 数据来源及计算

本文使用的数据主要来源于《长江九江航道处2021年度航道整治建筑物技术状况分析评价》以及新九河段整治建筑物设计文件及竣工、维修资料,并根据评价指标的定义对数据进行预处理,整理得到各个评价指标值。

3.2 研究区域概况

新洲—九江河段(简称新九河段)位于葫芦山和九江港客运码头之间,航道里程828.5~793.5 km,介于武穴水道和张家洲水道之间,由新洲、九江2个水道组成。江中的新洲将河道分为南北两汊,下段为向右弯曲的九江弯道(即:九江水道),见图5。
图5 新九河段河势

Fig.5 River regime of Xinjiu section

为了抑制徐家湾边滩头冲尾淤,鳊鱼滩洲头的冲刷萎缩,改善河段内航道条件,实施了新九河段整治工程,于2013年7月交工验收,2016年11月竣工。其中,徐家湾边滩布置3道护滩带,采用分散布置形式,其中XH3护滩带长度1 415 m(含勾头长度320 m),宽度为100 m,水下护底采用D型排+抛石压载,排体头部或上、下游边缘抛投四面六边透水框架或块石压载,沿护滩带纵向轴线上设抛石棱体。

3.3 服役状态评估

3.3.1 确定待评价物元

为了确定徐家湾XH3护滩带的服役状态,本文利用徐家湾XH3护滩带2021年综合检测资料进行服役状态评价,采集到的数据见表6。其中,定量指标数值通过相关检测机构提供的资料获取,而定性指标数值则需要由与护滩维护相关的工作人员结合其在实际工作中的经验来确定。
表6 2021年徐家湾XH3护滩带各指标情况

Table 6 Indicators of Xujiawan XH3 beach protection zone in 2021

指标名称 指标状态 指标
评分		 所属
等级		 组合
权重
损毁部位 头部及上游侧 85 亚健康 0.098
损毁面积占比 6.3% 47 病危 0.251
压载体破坏程度 小部分流失 85 亚健康 0.033
滩体面积变化率 2020年汛期超常淤积,淤积情况良好,滩体面积变化率>0.5% 100 健康 0.152
固滩高程差 徐家湾沿岸槽有所淤积,固滩高程差为2~3 m 95 健康 0.116
滩面冲淤比 头部边缘局部冲刷,边滩滩尾大量淤积,滩面冲淤比为0.15 95 健康 0.021
最大冲刷深度 头部4~5 m,上游侧4 m 60 病变 0.192
冲刷向排内
发展最大距离		 冲深2 m以上的冲刷向排内发展最大距离为35 m 83.75 亚健康 0.137

3.3.2 确定服役状态等级

想要得到关联度评判矩阵Z,需利用2.3节中式(15),将云模型的3个数字特征以及各指标的实际数值以矩阵形式输入程序中进行计算,并进行1 000次重复操作。
根据得到的指标权重值,对关联矩阵和组合权重矩阵2个矩阵作乘积运算即可得到护滩服役状态评价的云关联度,即
D=[2.016×10-4 2.49×10-6 0.449 0.040 8]。
确定护滩服役状态的等级时需依据最大关联度原则,选取关联度值最大的等级,即取D=0.449。评价结果为徐家湾XH3护滩带的服役状态处于亚健康的区间范围内,即徐家湾XH3护滩带处于亚健康状态。

3.3.3 可靠性检验

熵值可以用于事物不确定性的量度。为了检验评价结果是否可靠,代入1.2节中的式(8)—式(10),用程序运算可得本次评价的特征期望值 E r x计算特征熵值 E r n,计算出可信因子 φ,见式(21)—式(23),从而验证本次护滩服役状态结果的有效性。
E r x = ∑ i = 1 n r i ( x ) n = 0.412 ,
E r n = 1 n ∑ i = 1 n [ r i x - E r x ] 2 = 0.001 ,
φ = E r n E r x = 0.004   15 。
一般认为,可信因子<0.01,则计算结果的一致性较强[17]。由本节评价结果验证可得可信因子为0.004 15,说明计算结果的一致性较强,评价结果可信。

3.4 评价结果分析

上述对徐家湾XH3护滩带的评价结果为二级—亚健康状态;实际情况为虽有部分损毁,但仍能正常发挥护滩功能,无需维修,属于亚健康状态。本文评价结果与实际情况吻合,证明评价模型可靠。
在长江九江航道处航道整治建筑物技术状况分析评价中,基于层次分析法原理建立了整治建筑物技术状况评价体系,徐家湾XH3护滩带在该评价结果为二级。该结果与可拓云评价模型所得结果一致,但评价结果受评价人的影响大,具有较强的主观性。
本文采用了兼顾云模型的不确定性与可拓学的物元理论特点的可拓云综合评价方法,对定性指标进行定量转化,避免了实际航道养护工作中受主观因素影响较大的问题。

4 结论

(1) 集成物元可拓法和云模型的优点,建立了基于可拓云模型的护滩服役状态模型,解决了护滩破坏复杂导致的指标受影响程度模糊的问题。构建了采用序关系法和熵权法结合的组合赋权方法的指标体系,以解决护滩服役状态评价问题,较传统的层次分析法客观科学。
(2) 以新九水道护滩为案例,采用评价模型对护滩进行服役状态评价。实证研究表明:可拓云模型在护滩评价中具有可行性和适用性,能为其他整治建筑物服役状态评价问题提供一定的参考。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
黄镇东. 加强长江上游航运发展研究, 服务于“一带一路” 和建设长江经济带的国家战略[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2016, 35(增刊1): 1-7.

(HUANG Zhen-dong. Strengthen the Research on Shipping Development in the Upper Reaches of the Yangtze River to Serve the “Belt and Road” and the National Strategy of Building the Yangtze River Economic Belt[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University (Natural Science), 2016, 35(Supp.1):1-7. (in Chinese))

[2]
刘奇峰, 刘怀汉, 陈飞. 长江航道整治护滩结构分析[J]. 水运工程, 2016(1): 119-124.

(LIU Qi-feng, LIU Huai-han, CHEN Fei. Beach Protection Measures in Changjiang Waterway Regulation[J]. Port & Waterway Engineering, 2016(1): 119-124. (in Chinese))

[3]
韩林峰, 王平义, 苏伟. X型系混凝土块软体排水毁量化分析及整治效果评估[J]. 武汉大学学报(工学版), 2017, 50(4): 487-493, 499.

(HAN Lin-feng, WANG Ping-yi, SU Wei. Quantitative Method and Regulating Effect Evaluation of Washout for X-shaped Beach Protection Flexible Mattress[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 2017, 50(4): 487-493, 499. (in Chinese))

[4]
王志丰, 陈龙龙, 王亚琼, 等. 基于三角模糊理论的沉管隧道结构服役状态评价方法[J]. 长安大学学报(自然科学版), 2023, 43(1):82-91.

(WANG Zhi-feng, CHEN Long-long, WANG Ya-qiong, et al. Evaluation Method for Health State of Immersed Tunnel Structure in Operation[J]. Journal of Chang’an University (Natural Science Edition), 2023, 43(1):82-91. (in Chinese))

[5]
朱兴林, 姚亮, 叶拉森. 基于ANP-可拓云模型的公路枢纽城市载体竞争力评价[J]. 公路, 2021, 66(10):235-242.

(ZHU Xing-lin, YAO Liang, YE La-sen. Evaluation of Competitiveness of Highway Hub Cities Carrier Based on ANP and Extension Cloud Model[J]. Highway, 2021, 66(10): 235-242. (in Chinese))

[6]
徐喆. 基于数据驱动的区域中小跨径桥梁服役状态网级评估方法研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2022.

(XU Zhe. Network-level Data-Driven Assessment Method for Service Condition of Regional Small-and Medium-span Bridges[D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2022. (in Chinese))

[7]
WANG D, LIU D, DING H, et al. A Cloud Model-based Approach for Water Quality Assessment[J]. Environmental Research, 2016, 148: 24-35.

DOI PMID

[8]
张婕. 柔性护滩结构水力特性及边缘冲刷机理研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2021.

(ZHANG Jie. Hydraulic Characteristics and Scour Mechanism of Flexible Beach Protection Structure[D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2021. (in Chinese))

[9]
马爱兴, 曹民雄, 王秀红, 等. 长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施[J]. 水利水运工程学报, 2011(2): 32-38.

(MA Ai-xing, CAO Min-xiong, WANG Xiu-hong, et al. Failure Mechanism and Relevant Measures for Beach Protection Band in Lower-middle Reaches of Yangtze River[J]. Hydro-Science and Engineering, 2011(2): 32-38. (in Chinese))

[10]
王平义. 长江中游航道整治建筑物稳定性研究[M]. 北京: 科学出版社, 2016: 23-27.

(WANG Ping-yi. Stability of Waterway Regulation Buildings in the Middle Reaches of the Yangtze River[M]. Beijing: Science Press, 2016: 23-27. (in Chinese))

[11]
李彪, 涂琳. 长江中游周天河段航道整治建筑物3#、4#护滩带损毁原因及维护对策[J]. 中国水运航道科技, 2017(5): 8-15.

(LI Biao, TU Lin. Causes and Maintenance Countermeasures of Damage of 3# and 4# Beach Belts of Waterway Regulation Buildings in Zhoutian Reach of the Middle Reaches of the Yangtze River[J]. China Water Transportation (Science & Technology for Waterway), 2017(5): 8-15. (in Chinese))

[12]
陈立, 朱一松, 张为, 等. 护滩带边缘局部冲刷深度计算公式初步研究[J]. 泥沙研究, 2017, 42(2): 61-66.

(CHEN Li, ZHU Yi-song, ZHANG Wei, et al. Study on Local Scour Depth along the Edge of Beach Protection Belts[J]. Journal of Sediment Research, 2017, 42(2): 61-66. (in Chinese))

[13]
王晓玲, 戴林瀚, 吕鹏, 等. 基于DSR-可拓云的渗流安全综合评价研究[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2019, 52(1): 52-61.

(WANG Xiao-ling, DAI Lin-han, LÜ Peng, et al. Study on Comprehensive Evaluation Model of Seepage Safety Based on DSR-extension Cloud[J]. Journal of Tianjin University (Science and Technology), 2019, 52(1): 52-61. (in Chinese))

[14]
刘怀汉, 付中敏, 陈婧, 等. 长江中游航道整治建筑物护滩带稳定性研究[C]// 中国水利学会第三届青年科技论坛论文集.成都, 2007年10月12—13日:300-304.

(LIU Huai-han, FU Zhong-min, CHEN Jing, et al. Stability of Beach Protection for Waterway Regulation Buildings in the Middle Reaches of the Yangtze River[C]// Proceedings of the Third Youth Scientific Symposium of Chinese Hydraulic Engineering Society. Chengdu, October 12-13, 2007: 300-304. (in Chinese))

[15]
葛瑶, 陈长英. 潜没式治河建筑物水流特性研究综述[J]. 长江科学院院报, 2015, 32(5): 66-71.

DOI

(GE Yao, CHEN Chang-ying. Research Advances in Flow Characteristics near Submerged River Regulation Structures[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2015, 32(5): 66-71. (in Chinese))

DOI

[16]
彭张林, 张强, 杨善林. 综合评价理论与方法研究综述[J]. 中国管理科学, 2015, 23(增刊1): 245-256.

(PENG Zhang-lin, ZHANG Qiang, YANG Shan-lin. Review on the Theory and Method of Comprehensive Evaluation[J]. Chinese Journal of Management Science, 2015, 23(Supp.1):245-256. (in Chinese))

[17]
WANG S, DONG F, ZHANG Z, et al. Multi-index Dominant Grouping of Rock Mass Discontinuities Based on the Combined Weighting Method: a Case Study for the Huayang Tunnel[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2023, 139: 105211.

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