基于可变模糊集理论的平原水库健康评价及实例研究-灌溉排水学报.PDFVIP

灌溉排水学报 2017 年12 月 第36 卷 第12 期 Journal of Irrigation and Drainage 文章编号： 基于可变模糊集理论的平原水库健康评价及实例研究 1 1 2 2 3 1※ 1 王亚平 ，岳 强 ，任晨曦 ，张庆竹 ，邱庆泰 ，刁艳芳 ，王 刚 （1.山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 271018 ；2. 山东省淮河流域水利管理局，济南 250100 ；3. 中国水利水电科学研究院，北京 100038） 摘要：平原地区的种植业在我国占据着重要地位，但是频繁发生的旱涝灾害严重影响着我国农业生产，平原水库是解决这一 问题的有效措施。对平原水库进行健康评价，保证其正常运营，进而保障农业生产已逐步成为人们关注的焦点。但是与山区 水库相比，平原水库健康评价的理论和方法都非常缺乏。针对此问题，首先综合考虑了影响平原水库健康的各方面因素，进 而提出了健康平原水库的定义；然后在此基础上建立了包括结构安全、功能效益、生态环境和健康稳定性4 个一级指标以及 14 个二级指标的平原水库健康评价体系，按照健康、亚健康、不健康、病态4 个级别进行划分；最后，针对平原水库健康 评价的模糊特性，选用可变模糊方法对其进行评价。丁东水库的实例证明，本文构建的平原水库健康评价指标体系合理、概 括性强，基于可变模糊的平原水库健康评价方法易于理解、操作方便、结果可信度高，对平原水库可持续发展具有一定的指 导意义。 关键词：平原水库；健康评价；指标体系；可变模糊 中图分类号：TV697 文献标志码：A 王亚平，岳强，任晨曦，等. 基于可变模糊集理论的平原水库健康评价及实例研究[J]. 灌溉排水学报，2017 0 引 言 我国是农业大国，东北和华北平原地区的种植业在我国占据着重要地位，但是受地形和季风气候的影 响，致使广大平原地区水资源时空分布不均且旱涝灾害频繁，严重威胁着我国农业生产，平原水库是解决 这一问题的重要工程措施之一。截止到21 世纪初，我国已建成平原水库1 000 余座，且分布广泛，由于大 多水库建于人口密集的大中城市附近，如吉林、黑龙江、山东、内蒙古、新疆等多个省、市、自治区，一 旦水库出现险情，将会造成严重后果，故自20 世纪80 年代水库健康理念被提出后，便引起学者们的广泛 关注。学者们主要从安全、效益和生态等几个方面对水库健康的内涵进行了探讨，构建了水库健康的评价 [1-4] 指标体系 。例如提出了水库效应的概念、水库健康综合指数的概念和计算方法、评价指标量化和指标权 [2-5] 重确定的方法 等。与山区水库一样，平原水库也需要筑坝拦水，但是相较而言，平原水库又有其自身特 点，主要有：地质条件差、围坝较长、水头较低、坝料较差，一般建有入（出）库涵洞，多数情况下建有 [6] 入（出）库泵站 ，蓄水时若无法满足自流充库则需要提水入库等。针对平原水库的特点，本文从结构、 功能、生态等多角度考虑，提出健康平原水库的定义，即水库结构安全，功能健全，不会或基本不会对周 边区域的生态环境造成不良影响，在人为、自然等因素的影响下，有较强的抵抗力与恢复力以保持自身健 康稳定状态。健康的平原水库首先要保障自身的安全，即保障水库工程质量及结构安全；其二，满足其功 能是平原水库建设的价值所在，故健康的平原水库应具有一定的功能效益；其三，减少对库区及周围生态 环境的影响，改善周边生态环境也是健康的平原水库应该具备的特点；其四，健康的平原水库要具有自我 调节能力，能够在人为、自然等因素的影响下维持自身的健康状态。目前学者对于水库健康评价的研究较 多，但是缺乏专门针对平原水库健康评价的相关研究，且多数是以水库自身作为主体，欠缺对引水河道、 库区生态等问题的考虑。鉴于平原水库的重要性及其健康评价的不足，本文对平原水库健康评价模式进行 收稿日期：2017-02-26 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20133702120014 ）；国家科技支撑计划（2015BAB07B05 ）；山东省省级水利科研与技术推广项