一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，包括如下步骤：构建层次结构模型，建立判断矩阵，计算得到各指标权重的特征向量；建立各指标的评价标准，获得各指标的分级阈值；依据监测河段的每个监测断面中指标层的各指标实测值，根据评价标准对各指标进行打分，将各指标的得分值按照权重向量进行加权计算，得到该监测断面的岸滩稳定性评价指数进行分级评估。本发明专利技术综合崩岸各因素进行定量评估，能够提高崩岸预警精度。本发明专利技术综合崩岸各因素进行定量评估，能够提高崩岸预警精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法
本专利技术涉及一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，属于水文预警

技术介绍
冲积平原河流(比如长江中下游干流河道即为典型的冲积平原河流)的河岸地质构造多呈二元结构，河岸抗冲性较差，河势演变剧烈、频繁。因此，崩岸成为冲积平原河流的一种主要地质灾害，时有发生，局部地段十分严重。冲积平原河流崩岸产生的成因及机理相当复杂，不同河段岸滩水流边界条件存在差别，对应的岸滩稳定性和崩塌机理也不同，但总体而言其主要影响因子不外乎河势条件、地质边界条件、水文环境、人类活动影响这几个重要的因素。目前崩岸预警的方法只要可以分为工程性方法和分析评估类方法两种，工程类方法为在已知的险工区域布设若干应力、应变监测探头，设置预警值进行动态监测；分析评估类方法为根据实测及收集的河道地形、地质、工程等资料进行分析评估。目前来看，以上两种方法都有一定的针对性和局限性：1)工程性方法只适合针对性开展，先决条件是知道哪些部位是易发崩岸区域；其次，探头布点安装有一定讲究，布点密布不够，安装定位不准或深度不适合都会影响预警精度；再次，此类方法投资及运行代价相对较高，若发生崩岸，前期预埋的探头、信号源、电缆等几乎报废。2)虽然已有许多学者利用分析评估类方法对岸坡稳定性分析、崩塌机理和影响因素方面进行研究，但基本仅从一二个主要诱因出发，较少考虑因素间的相关关联性，且数据分辨率较低，区分范围不够精细，总的来说以往研究很大程度上停留在各类因素相对分离的状态，综合各因素的精细化定量评估研究成果还不多见。>
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种综合崩岸各因素进行定量评估、能够提高崩岸预警精度的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，包括如下步骤：步骤一、构建自上向下分别为目标层、准则层和指标层的层次结构模型，以岸滩稳定性评价指数作为目标，以河岸边界条件、河势条件和河流动力条件作为准则，其中所述河岸边界条件包括河岸地质组成、坡比、坡高和坡脚侵蚀度共四个指标，河势条件包括河型、河道宽深比、深弘线平面摆幅、岸线平面摆幅、近岸深槽平面位移和近岸深槽刷深共六个指标，所述河流动力条件包括主流贴岸距离与河宽之比、近岸流速绝对值共两个指标；步骤二、建立判断矩阵，求解所述判断矩阵的最大特征根及对应的特征向量，将该特征向量经归一化处理后得到各指标的权重向量；步骤三、将各指标划分为稳定、较稳定、基本稳定、较不稳定、不稳定共5级崩岸预警级别，对应分数为100～0，每级标准为25分，其中分值越大表明对于岸滩稳定越有利；建立各个指标的评价标准及分级阈值；步骤四、对监测河段的每个监测断面中指标层的各指标进行实测得到相应的实测值，根据实测值按照步骤三的评价标准对各指标进行打分得到各指标的得分值，将各指标的得分值按照步骤二得到的权重向量进行加权计算，得到该监测断面的岸滩稳定性评价指数，根据监测断面的岸滩稳定性评价指数就可进行分级评估。层次分析法，简称AHP，是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、指标(或方案、因素等)等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析法根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型，从而最终使问题归结为最低层(供决策的方案、措施等)相对于最高层(总目标)的相对重要权值的确定或相对优劣次序的排定。本专利技术从崩岸预警诱发的主要因子出发，构建层次分析模型，充分考虑各因素的影响权重，通过数理统计方法建立各个指标的评价标准，能够与河岸实际情况相结合进行率定和验证，思路清晰、内容全面，和工程实际吻合度高。本专利技术能满足细到各断面、大到分段的整体性河岸稳定性评估，可输出稳定性的排序，能够帮助水利部门迅速掌握各段险情的动态变化情况，为崩岸预警提供重要可靠的技术参考。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术实施例方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例中的层次结构模型示意图。图3是扬中市太平洲环岛长江岸段的预警区划图。具体实施方式实施例本专利技术实施例以长江扬中段太平洲环岛岸段为例，通过分析影响河流岸滩稳定性的主要因素，采用层次分析法对其岸滩稳定性进行评估，为长江岸滩稳定性评价提供示范作用，为相关地质灾害防治与崩岸预警工作提供科学依据。扬中市太平洲环岛长江岸段为冲积平原河流，河岸地质构造多呈二元结构，河岸抗冲性较差，河势演变剧烈、频繁。因此，崩岸成为为长江中下游沿岸一种主要的地质灾害，时有发生，局部地段十分严重。本实施例涉及一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，包括如下步骤：步骤一、如图2所示，以层次分析法为基础，自上向下地构建包含目标层、准则层和指标层的层次结构模型，以岸滩稳定性评价指数作为目标，以河岸边界条件、河势条件和河流动力条件作为准则，其中所述河岸边界条件包括河岸地质组成、坡比、坡高和坡脚侵蚀度共四个指标，河势条件包括河型、河道宽深比、深弘线平面摆幅、岸线平面摆幅、近岸深槽平面位移和近岸深槽刷深共六个指标，所述河流动力条件包括主流贴岸距离与河宽之比、近岸流速绝对值共两个指标。岸滩崩塌失稳成因机理非常复杂，本实施例主要考虑河岸边界条件、河势形态等内在因素和河流水动力条件对崩岸进行预警。申请人的实践表明，以上条件基本能够满足崩岸预警的需要。当然，所述河岸边界条件还可以增加护岸措施保障率作为指标，即考虑人为干预因素的影响。步骤二、建立判断矩阵，求解所述判断矩阵的最大特征根及对应的特征向量，将该特征向量经归一化处理后得到各指标的权重向量。构建判断矩阵为现有技术，比如可采用将所述层次结构模型中同层次因素对上层对应因素的重要性进行两两比较，确定各因素之间的相对重要度，按1～9标度法建立判断矩阵，等等，不再赘述。步骤三、根据水利部《河流健康评估指标、标准与方法》、长江航道局《航道工程手册》等行业标准，将各指标划分为稳定、较稳定、基本稳定、较不稳定、不稳定共5级崩岸预警级别，对应分数为100～0，每级标准为25分，其中分值越大表明对于岸滩稳定越有利；在此基础上，建立各个指标的评价标准及分级阈值。建立评价标准的方法有多种，比如常用的专家打分方法，以及依据相关行业标准、其他学者的相关研究成果等。但是，专家打分不但效率低下，而且存在明显的主观性，而不同河段岸滩水流边界条件等存在差别，对应的岸滩稳定性和崩塌机理也不同，因此不能完全适应不同岸滩的具体客观条件；而如
技术介绍
中所述，相关行业标准、其他学者的相关研究成果等目前还没有综合各因素的精细化定量评估研究成果。本专利技术通过数理统计的方法建立各个指标的评价标准，具体方法如下：根据监测河段的历史实测资料进行数理统计，找到每一个指标与崩岸之间的概率密度分布，根据该概率密度分布对该指标进行赋分，该指标的得分与对应的概率成反比。这样通过历史本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，包括如下步骤：/n步骤一、自上向下构建包含目标层、准则层和指标层的层次结构模型，以岸滩稳定性评价指数作为目标，以河岸边界条件、河势条件和河流动力条件作为准则，其中所述河岸边界条件包括河岸地质组成、坡比、坡高和坡脚侵蚀度共四个指标，河势条件包括河型、河道宽深比、深弘线平面摆幅、岸线平面摆幅、近岸深槽平面位移和近岸深槽刷深共六个指标，所述河流动力条件包括主流贴岸距离与河宽之比、近岸流速绝对值共两个指标；/n步骤二、建立判断矩阵，求解所述判断矩阵的最大特征根及对应的特征向量，将该特征向量经归一化处理后得到各指标的权重向量；/n步骤三、将各指标划分为稳定、较稳定、基本稳定、较不稳定、不稳定共5级崩岸预警级别，对应分数为100~0，每级标准为25分，其中分值越大表明对于岸滩稳定越有利；建立各个指标的评价标准及分级阈值；/n步骤四、对监测河段的每个监测断面中指标层的各指标进行实测得到相应的实测值，根据实测值按照步骤三的评价标准对各指标进行打分得到各指标的得分值，将各指标的得分值按照步骤二得到的权重向量进行加权计算，得到该监测断面的岸滩稳定性评价指数，根据监测断面的岸滩稳定性评价指数就可进行分级评估。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，包括如下步骤：
步骤一、自上向下构建包含目标层、准则层和指标层的层次结构模型，以岸滩稳定性评价指数作为目标，以河岸边界条件、河势条件和河流动力条件作为准则，其中所述河岸边界条件包括河岸地质组成、坡比、坡高和坡脚侵蚀度共四个指标，河势条件包括河型、河道宽深比、深弘线平面摆幅、岸线平面摆幅、近岸深槽平面位移和近岸深槽刷深共六个指标，所述河流动力条件包括主流贴岸距离与河宽之比、近岸流速绝对值共两个指标；
步骤二、建立判断矩阵，求解所述判断矩阵的最大特征根及对应的特征向量，将该特征向量经归一化处理后得到各指标的权重向量；
步骤三、将各指标划分为稳定、较稳定、基本稳定、较不稳定、不稳定共5级崩岸预警级别，对应分数为100~0，每级标准为25分，其中分值越大表明对于岸滩稳定越有利；建立各个指标的评价标准及分级阈值；
步骤四、对监测河段的每个监测断面中指标层的各指标进行实测得到相应的实测值，根据实测值按照步骤三的评价标准对各指标进行打分得到各指标的得分值，将各指标的得分值按照步骤二得到的权重向量进行加权计算，得到该监测断面的岸滩稳定性评价指数，根据监测断面的岸滩稳定性评价指数就可进行分级评估。


2.根据权利要求1所述的基于层次分析法的崩岸监测预警评估方法，其特征在于，还包括：
步骤五、对监测河段的各监测断面的岸滩稳定性评价指数按长度进行加权平均，得到该监测河段的岸滩稳定性评价指数，根据监测河段的岸滩稳定性评价指数就可进行分级评估。


3.根据权利要求1或2所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，曹双，王乃茹，陈槐，范红霞，韦立新，朱立俊，罗红雨，卞佳琪，史常乐，
申请(专利权)人：长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局长江水利委员会水文局长江下游水环境监测中心，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32