对长江中下游崩岸影响综合评价时,以崩岸影响作为目标,列为第一层,即目标层。崩岸影响因素包括自然因素和人为因素两大类,这两个因素列为第二层。直接影响第二层的因素有5个,其中自然因素有两个:水流动力条件、河床边界条件;人为因素有3个:近岸挖沙、突加荷载、水工建筑物,将它们列为第三层。直接影响第三层的因素共有18个,列为第四层。其分层情况见层次分析结构模型图,如图4-1所示。
图4-1 崩岸影响评价层次分析结构模型
将各层次中诸因素按照指数标度两两比较。根据它们之间的相对重要性,列出判断矩阵,进行崩岸影响分析。由于长江中下游岸线长,水流动力条件与河床河岸组成条件因地而异,其崩岸原因比较复杂,故针对具体河段,造成崩岸的影响因素会有所不同。这里就长江中下游崩岸的总体情况来分析造成其崩岸的各影响因素的具体排序。
因为绝大多数情况下,长江中下游河道的崩岸绝大部分都是河道自然演变中产生的,故在第一层中自然因素(B1) 与人为因素(B2) 相比,B1比B2强烈重要,标度值取为96/8,即5.1962,得出判断矩阵如表4-2所示(对角线为1的意思是本身相比,同等重要,以下各表同理)。
表4-2 判断矩阵A-B 及其计算结果
一条冲积平原河流是水流与河床相互作用的产物。在崩岸区,水流的动力作用使近岸河床和岸坡范围内的泥沙发生起动、输移,而河床边界条件决定了河岸及近岸河床抗拒起动和抗冲性能及约束水流的固有特性。但是,在整个河床运动的过程中,水流动力条件又是主导因素。故在自然因素中,水流动力条件(C1)比河床边界条件(C2) 重要,即在表4-3 中C1比C2的标度值取为1.7321。
表4-3 判断矩阵B1-C(自然因素)及其计算结果
在人为因素中,主要是近岸挖沙、已建的水工建筑物(包括丁坝、防浪堤等)以及施工过程中的突加荷载(包括岸滩附近仓库堆积货物的重量、打桩震动、弃土等) 对崩岸的影响。其中经济利益驱使下出现的近岸挖沙(C3) 现象和长期对近岸河床和河岸起作用的沿江水工建筑物(C5) 对崩岸的影响可视为同等重要,它们相对于突加荷载(C4) 对崩岸的影响视为重要,故在表4-4中C3比C4的标度值为1.7321,C3比C5的标度值为1。
在水流动力条件中,纵向水流冲刷(D1) 决定了河流输沙和整体变形的强度,弯道环流作用(D4) 在较为顺直的长江中下游分汊河道中并不起明显作用,然而在蜿蜒型的下荆江河道中,弯道环流作用对崩岸的影响则是显著的,但它毕竟是次生流,与纵向水流一起构成螺旋流,故D1对于D4是重要的,即表4-5中D1比D4的标度值为1.7321;回流也是一种次生流,是在纵向水流达到一定强度和一定的边界条件下形成的,对江岸起着一定的掏刷作用,可以说纵向水流冲刷(D1) 比回流掏刷(D2) 明显重要,即表4-5 中D1比D2的标度值为3;波浪作用(D3)是间歇性的,波浪仅水体表面作用力较大,一般只引发洗崩,其崩岸的尺度较小,因而D1比D3可以说是极端重要(河口地带除外),即表4-5中D1比D3的标度值为9。
表4-4 判断矩阵B2-C(人为因素)及其计算结果
表4-5 判断矩阵C1-D 及其计算结果
一致性检验:λmax=4.009,,这说明判断矩阵具有满意的一致性。
在河床边界条件中,河弯曲率(D5) 是河型的重要指标,是历史河床过程和河流动力作用的结果,反过来对水流的运动也起着约束作用。具体对崩岸说,河弯曲率决定纵向水流作用的方向和水流贴岸的长度,因而在河床边界条件中作为平面形态因素的D5应属于第一位;同时河床组成(D7)是河流在造床作用中的产物,体现了泥沙运动主体部分即床沙质运动所具备的固有特性,在重要性比较过程中,D7与D5相比,应视为同等重要,标度值为1。河岸组成(D8)一般来说包含河漫滩相沉积的细颗粒泥沙,是在床沙质堆积的基础上属于冲泻质部分的堆积,在崩岸中也是在床沙质运动的基础上因岸坡失去稳定产生崩岸的。因而D7比D8重要,标度值为1.7321。同理,滩槽高差(D6)表征岸坡横断面形态,也是在河床冲深情况下影响岸坡稳定产生崩岸的,因而D7比D6重要,标度值也为1.7321。高水位持续时间(D9)体现一些特殊水文过程。由于它是通过岸坡土体力学指标而起作用,所以把它划为河床边界条件的范畴。其作用表现为汛期冲刷坡脚之后,汛后至枯水期落水过程较快,使岸坡失去稳定产生崩岸。与河床组成相比,D7比D9明显重要,标度值为3。河床边界条件中的各因素两两比较后具体标度值见表4-6。(www.daowen.com)
表4-6 判断矩阵C2-D 及其计算结果
一致性检验:λmax=5.01,,这说明判断矩阵具有满意的一致性。
三种人为因素,又可以各自分成三种情况来比较,一是无控制情况,由于未认识其危害,完全没有管理措施情况下,崩岸极易发生;二是有一般控制情况,此时多数崩岸能得到控制;三是有严格控制情况,此时崩岸在绝大多数情况下是可防止的。因此对造成的崩岸来说,这三种情况之间的标度值可考虑为1、5.1962和9,其具体比较的标度值见表4-7、表4-8和表4-9。
表4-7 判断矩阵C3-D 及其计算结果
表4-8 判断矩阵C4-D 及其计算结果
表4-9 判断矩阵C5-D 及其计算结果
将图4-1中B、C、D 各层关系构成判断矩阵,各矩阵的单排序及最后的总排序在计算机上编程计算,详细结果见表4-2~表4-11。
表4-10 层次B-C 权重总排序
表4-11 权重总排序
续表
一致性检验:,这说明判断矩阵具有满意的一致性。
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