采用多标准方法评估装甲防波堤的替代方案：以伊朗南部一个渔港为例

《Regional Studies in Marine Science》：Evaluation of Armoured Breakwater Alternatives Using a Multi-Criteria Approach: Case Study of a Fishery Port in Southern Iran

护岸结构多准则决策研究通过整合工程标准与AHP-QSS方法，在布什尔港评估五种方案，揭示冰岛式护岸最优。

　　在面对全球气候变化带来的海平面上升、极端风暴和海浪活动加剧等挑战时，沿海地区对有效海岸防护措施的需求日益迫切。其中，防波堤作为港口和沿海开发的重要组成部分，其功能在于削减波浪能量、减少侵蚀并保障基础设施的安全性。然而，防波堤的建设并非仅仅依赖于其结构和水工性能，还需综合考虑建设可行性、环境影响、可持续性以及生命周期表现等多个维度。因此，如何在众多可行的防波堤护面结构中选择最优方案，成为海岸工程领域的一项关键任务。

传统的防波堤护面结构主要采用天然采石场的岩石或预制的互锁混凝土构件。这些方法虽然在实践中广泛应用，但其设计往往受限于单一技术标准，未能充分考虑经济性、环境兼容性和长期维护等现实因素。随着社会对可持续发展的关注不断提升，越来越多的研究开始强调在选择防波堤护面材料时，应结合环境影响评估、材料生命周期分析以及社会经济考量，以实现更加全面和平衡的决策。例如，混凝土构件虽然在结构稳定性和水工性能方面表现优异，但其生产过程涉及较高的碳排放，并且需要专门的制造和安装技术，这在一定程度上增加了成本和复杂性。相比之下，天然岩石虽然在可持续性和本地可得性方面更具优势，但其用量较大，施工时需要更厚的铺设层，增加了工程量和资源消耗。

在当前的海岸工程实践中，许多研究和设计指南主要关注于结构、水工和地质参数，而对建设可行性、环境兼容性和生命周期表现等维度的关注相对不足。例如，《岩土工程手册》（USACE, 2002）和《海堤水工溢流相关结构设计手册》（EurOtop, 2018）提供了详细的波浪作用和护面层稳定性分析方法，但它们在选择最佳护面类型方面缺乏系统的指导。同样，《岩土工程手册》（CIRIA C683, 2007）也强调了在设计过程中需兼顾技术性能与建设可行性，然而在实际应用中，这些标准仍然未能全面覆盖环境、经济和长期维护等关键因素。

近年来，一些研究开始尝试将多标准决策方法（MCDM）应用于防波堤护面结构的选择。MCDM方法提供了一种系统化的框架，使得工程师能够在多个相互冲突的评估标准之间进行权衡，从而做出更加科学和合理的决策。AHP（层次分析法）和TOPSIS（逼近理想解排序法）等技术被广泛应用于土木工程领域，例如在道路选线、垃圾填埋场选址以及地下水补给区划分等方面。这些方法通过专家意见和定量评分系统，对不同方案进行综合评估，以确定其优先级。

在防波堤护面结构的选择中，AHP方法被用于对不同设计方案进行系统性评估。例如，Saengsupavanich（2013）在泰国应用AHP方法，对分离式防波堤方案进行评估，整合了海岸线模拟、成本分析和社区反馈，虽然强调了社会因素，但缺乏全面的多领域评估框架。Karleu?a等（2020）则在克罗地亚的海滩修复项目中，利用AHP方法对不同类型的沉式防波堤设计方案进行排序，综合考虑了技术、经济、环境和社会等多重因素。然而，他们的研究仅限于沉式防波堤的变体，未对不同结构类型进行全面比较，并且在标准化设计和评估指标方面也存在不足。

此外，其他MCDM方法如PROMETHEE也被应用于海岸工程研究，其通过结构化的偏好比较方法对防护方案进行评估。然而，由于这些方法在实际应用中缺乏标准化的工程输入，限制了其在不同项目之间的技术可比性。Kaya等（2024）提出了一种结合模糊AHP和TOPSIS的混合方法，用于可持续的海岸防护结构选择，整合了技术、财务、环境、管理和社会等多个维度。虽然该方法在可持续性决策方面有所创新，但其忽略了基于设计指南的结构输出，并对长期维护的关注有限。Tranzola Santos等（2025）则在巴西应用了多标准即时投票（MIRV）方法，这是一种基于投票的MCDM技术，结合了利益相关者的偏好，突出了参与式、定量方法在情境敏感的海岸基础设施决策中的重要性。然而，该框架虽然加强了参与式决策，但仍然依赖于排名判断，未能充分考虑工程标准、技术性能和建设可行性。

尽管在防波堤护面结构的选择方面已有一定的研究进展，但在将设计指南与决策支持工具相结合方面仍存在明显不足。国际标准在波浪作用和护面层稳定性分析方面提供了较为完善的指导，但在如何在多个可行方案中进行选择方面缺乏系统性。相比之下，许多研究虽然强调了可持续性或参与式评估，却忽略了标准化的工程输入、详细的建设可行性分析以及生命周期表现。此外，许多研究仅限于特定结构类型或依赖于定性判断，未能将定量设计输出与多标准评估框架有效整合。

为弥补这一研究空白，本研究提出了一种结合设计指南和多标准评估方法的综合框架，用于支持防波堤护面结构的最优选择。该框架基于对现有设计指南和研究的全面回顾，通过系统的评估流程，对五种可行的护面结构进行比较分析。具体而言，本研究首先通过现场特征分析，获取了波浪、潮汐、风暴潮和水位变化等关键数据，以定义设计条件。随后，根据这些条件，结合现有的设计标准和工程限制，形成了五种候选护面结构方案，包括传统碎石堤、冰岛式平台、四脚块、凹凸块和带有冠墙的碎石堤。

在评估过程中，本研究构建了一个包含结构、建设、环境和运营四个维度的决策框架，每个维度均设有具体的子标准，并定义了相应的评估指标。为了确保各指标之间的可比性，本研究采用了一种定量评分系统（QSS），将所有指标标准化到统一的评分尺度上。同时，为了提高决策的科学性和客观性，本研究引入了德尔菲法（Delphi method）进行专家意见的收集和整合，通过两轮德尔菲调查，对专家意见进行筛选和优化，以确定各评估标准的权重。最终，通过将QSS评分结果与AHP权重进行整合，得到了各护面结构的综合优先级评分，从而实现了对不同方案的系统性比较。

研究结果表明，冰岛式平台在五种候选方案中获得了最高的综合评分（3.10），主要归因于其在适应性、材料可得性和维护需求方面的优势。冰岛式平台采用本地采石场的岩石作为护面材料，不仅降低了运输成本，还减少了对环境的影响。此外，其结构设计能够有效适应不同的波浪条件，从而确保长期的稳定性和可靠性。相比之下，传统碎石堤虽然在某些条件下仍然具有竞争力，但其综合评分略低于冰岛式平台（3.04），主要因为其对高质量岩石的依赖性较高，且在施工和维护方面需要更多的资源投入。

本研究的多标准评估方法为情境特定的海岸基础设施规划提供了一个透明且可转移的决策基础。该方法不仅能够系统性地评估不同护面结构的性能，还能够综合考虑经济、环境和运营等多重因素，从而支持更加全面和科学的决策。此外，本研究的框架具有较高的灵活性，能够适用于不同类型的海岸工程项目，为未来的防波堤设计和建设提供了有价值的参考。

未来的研究可以进一步拓展多标准决策方法的应用，探索混合MCDM方法在不同工程场景中的适用性，并将更多环境和社会经济因素纳入评估体系。例如，可以结合生命周期评估（LCA）和成本效益分析（CBA）等工具，对不同护面结构的环境影响、经济成本和长期维护需求进行更全面的分析。此外，还可以引入机器学习和大数据分析等新兴技术，以提高决策的智能化水平和数据支持的可靠性。

总之，本研究通过结合设计指南和多标准评估方法，为防波堤护面结构的选择提供了一个系统化的框架。该框架不仅能够确保技术上的可行性，还能够综合考虑经济、环境和运营等多重因素，从而支持更加科学和合理的决策。随着全球对可持续发展的关注不断提升，这种综合性的评估方法将在未来的海岸工程实践中发挥越来越重要的作用。