Page 55 - 2022年第53卷第1期

σ ′ u σ ′ v

（a） 纵向相对紊动强度 （b） 横向相对紊动强度
图 9 方形生态礁单位鱼礁各组次不同工况下平均相对紊动强度随流速变化关系
够起动和悬浮的泥沙和饵料颗粒增多，多样性的水流结构也为海洋生物的生活提供了更多选择。

4 人工鱼礁布局方案优化的探讨

为了更好地判断方形生态礁单位鱼礁在何种布设间距下产生的流场效应最优，本文选取能体现
流场效应优劣的上升流和背涡流的特征值，与水流条件密切相关的紊动强度和经济成本等 11 个指标
为评价指标，采用熵值法赋权，计算出各个工况下每个间距的流场效应评价得分，最后利用简单加
权法计算出每个间距的综合得分，其值最大的为最优方案。
4.1 熵值优化方法 熵值法的基本思想是从指标熵的角度来反映指标对评价对象的区分程度，某指

标的熵值越小，说明提供的有用信息量越多，相应的权重也就越大；反之，熵值越大，表明指标越
不重要 ［33-34］ 。
熵值法是一种客观赋权法，可以克服人为的主观因素，客观反映各指标的效用值，自提出以
来，被广泛应用于很多领域问题的评价 ［35-38］ 以及多工况优化 ［39］ 、不同方案优选分析 ［40-42］ 中，对指标数
量没有限制，实用性强，适用范围较广 ［34］ 。
熵 值 法 的 具 体 步 骤 ［38］ 为 ： 采 用 极 值 法 将 原 始 数 据 标 准 化 ， 并 评 价 对 象 的 特 征 比 重 或 贡 献 度
（p ），再计算各项指标的熵值（e）和差异系数（g），对差异系数归一化，计算第 j 项指标的权重（W）：
ij
j
j
j
g
W = m j ( j = 1，2，，m ) （2）
j
å g i
j = 1
最后，计算第 i 个评价对象的各项指标的综合得分（Y）：
i
m
i å
Y = W p ij （3）
j
j = 1
4.2 优化评价指标权重的确定 建立两个评价指标体系，其中，第一个只考虑水动力学指标，第二
个同时考虑水动力和经济成本指标，以探讨在鱼礁建设中生态效益与经济成本的平衡问题。对于经
济成本指标，通过前期现场调查和文献调研等，了解到方形生态礁单体礁占据的空方量和每空方造
价，但如果直接以每空方造价作为经济成本指标，则所有设计间距下该指标的数值均相等，此时该
指标在综合评价中不起作用 ［42］ 。为了提高评价指标的合理性，通过采用单位鱼礁总造价和其所占面
积，提出单位鱼礁每平方米造价指标，将其作为经济成本指标，具体结果如表 2 所示。
按照熵值法计算出 5个流速下各评价指标的权重，为了使权重更合理，采用各指标在 5个流速下权重
的算术平均值作为最终权重，具体如表 3 所示。由表可知，两个指标体系下各类型指标权重变化较小，
排名均为：上升流>背涡流>紊动强度。经济成本指标权重为 7.99%，在所有指标中排名第九，权重较小。
4.3 评价结果分析 根据确定的指标权重体系，按照式（3）计算出 5 个设计流速下每个间距的得分，
为了便于对不同间距的流场效应评价结果进行对比分析，最后采用 5 个流速的算术平均值作为每个间
距的综合得分 Y，两个指标体系的综合得分分别记为 Y 和 Y 。
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