人工岛影响下养护海滩演变特征研究——以海口湾为例

海滩养护作为一种广泛应用的软式海岸防护手段,可以有效缓解人工岛建设引起的海滩侵蚀问题。本文以海口湾人工岛波影区两侧养护海滩为例,基于补沙后两月一次的剖面地形和岸线监测数据,利用经验正交函数、数字岸线分析系统等方法,分析了海滩蚀淤变化特征及其控制因素。经验正交函数分析结果表明,前两个特征值方差总占比超过90%,可以反应海滩的主要时空变化。第一空间模态的极值区域位于滩肩外缘线至平均海平面之间,且波影区两侧养护海滩与波影区天然海滩演变模式存在显著差异,时间模态显示养护海滩在补沙后4个月变化最为显著,之后剖面变化减弱;第二空间模态显示台风对海滩剖面造成了一定影响,导致波影区海滩滩肩上的低洼位置由于泥沙淤积被填平。研究发现,海口湾养护海滩在人工岛影响下的演变特征可分为两个阶段,第一阶段是人工补沙的海滩剖面向平衡状态不断调整,平衡时间为4个月,该阶段以横向输沙为主;第二阶段是受人工岛的影响,形成由人工岛东西两侧向波影区运移的沿岸输沙,该阶段以纵向输沙为主。当前海口湾养护海滩岸线仍未达到平衡状态,未来人工岛后方波影区两侧海滩仍将不断蚀退,而波影区海滩将向海淤积约690 m,直至达到平衡稳定状态。本研究可为相似类型的海滩演变分析及保护修复提供一定的参考。

海滩养护影响下的海岸风沙作用研究进展

海滩养护已经成为全球基于自然(nature-based)海岸防护的主要手段,并得到广泛应用。随着全球强风区海岸海滩养护工程数量的增加,海滩养护对海岸风沙过程产生的一系列影响逐渐得到重视。海滩养护工程形成了新的海滩地貌形态,扩大了海滩风区、增加了风沙物源、提高了滩面高程、改变了滩面沉积物,海滩地貌和沉积物组分变化引起了风沙运动过程的变化,与自然海滩风沙过程相比,有其独特的过程和特征,已经成为海岸风沙研究的热点之一。本文从海滩养护影响下的风沙环境变化、风沙活动变化以及养护海滩对沙丘的影响等3个方面梳理了国内外研究进展,提出养护海滩风沙研究存在区域不平衡以及风沙过程的综合性影响和定量化研究不足等问题,并结合我国海滩养护未来的发展趋势,从强风区养护海滩风沙运动规律、养护海滩风沙环境全要素的综合影响和风沙作用变化的模型评估等方面展望了我国养护海滩风沙研究的未来发展方向。

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅱ:模型应用

基于所建立的淮河中游洪水演进模型,对正阳关-茨淮新河河口段内行洪区弃用、洪泛区分洪后淮干水位变化进行了计算分析,包括弃用上六坊堤、下六坊堤行洪区对淮河干流水位的影响。结果显示,淮河在遭遇50年一遇和100年一遇洪水情况下,弃用上、下六坊堤行洪区后洪峰水位仅上升2～4 cm,验证了《淮河流域防洪规划报告》中废弃上述两个行洪区的合理性。同时分析了淮河遭遇200年一遇洪水、黄苏段洪泛区弃守分洪对淮干水位的影响。计算结果表明,在弃守分洪后的3～4 d内溃口对应的淮干水位降低10～14 cm,溃口上下游淮干水位也有不同程度下降,可见利用黄苏段分洪可以显著降低淮河干流水位,从而有效保护附近重要堤防的安全,为防洪调度争取更多的时间和空间。

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅰ:模型建立

淮干中游分布着16个行洪区,堤内有堤。建立具有良好模拟精度和较高计算效率的洪水模拟模型是科学管理淮河流域洪水的难点和关键。基于MIKE11软件,以行洪时间和蓄洪量不变为原则,把行洪区概化为一维河道;提出了在缺少行洪区实测地形资料的情况下,利用行洪区水位-库容关系曲线概化行洪区河道断面的方法;针对行洪区各口门的不同控制方式,采用相应的概化方法并设置合理的控制参数,模拟洪水在主河道与多个行洪区之间的转换过程;采用2007年和2003年实测洪水资料,对模型进行率定和验证,结果表明该模型精度较高,能快速模拟行洪区进退洪过程及其调度规则。模型可服务于淮河中游洪水的科学安排与实时决策,其建模思路对闸坝众多的复杂河道洪水演进模拟具有一定借鉴意义。

潮汐作用下的海滩风沙运动若干特征研究——以福建平潭岛远垱澳海滩为例

海岸风沙是海岸带陆-海-气相互作用的突出产物。本文通过福建平潭岛远垱澳海滩风沙全环境要素观测,从海滩风沙垂向分布、滩面风沙起动和搬运等方面,探讨并总结自然海滩潮汐动态作用下的风沙运动过程。主要研究结论为:(1)海滩湿沙表面风沙流绝大部分(98.9%)在离滩面30 cm高度层内运动,不同粒径组沙粒的垂向分布形式不同;(2)潮汐旋回中的海滩起沙风速显著高于同等粒径内陆沙漠地区,其变化过程主要为滩面平均表层湿度与风区长度相互"博弈"的结果;(3)海滩风沙输送量主要受风速、滩面平均表层湿度与风区长度耦合作用,涨落潮不同阶段输沙量变化的主导影响因素不同;(4)"干沙起动+湿沙表面传输"为典型的海滩风沙搬运模式之一,滩面风沙运程较短,总体呈"接力"式特征向海岸前缘沙丘搬运。

人工岛影响下的海滩修复对策研究--以海口西海岸为例

人工岛建设在缓解滨海人地矛盾的同时带来新的环境问题。本研究聚焦人工岛建设引起的岸滩侵蚀与泥沙分配失衡问题,以海口西海岸为例,建立GENESIS岸线演变模型,探讨人工岛影响下的海滩地貌演化机制,并在此基础上提出“循环养护”的海滩修复对策。主要研究结论为:①海口湾南海明珠人工岛对邻近海滩的影响以“岛后方淤积、两侧侵蚀”为显著特征,且两侧侵蚀热点区的响应幅度存在明显差异。五源河口至新国宾馆岸段侵蚀更为强烈的主导因素为物源匮乏与岸线形态外凸。②通过人工补沙与循环养护相结合的生态修复措施,可实现岸滩泥沙的合理分配与地貌的动态平衡,有效缓解人工岛引起的海岸侵蚀问题。本研究成果可为国内相似类型海岸的岸滩修复提供良好的借鉴意义。

海岛地区抗台减灾综合能力定量评估研究——以平潭岛为例

针对海岛地区缺少能体现海洋灾害特点的海洋减灾能力评估指标体系和方法,以平潭岛为研究对象,按照科学性、代表性和数据可得性的原则构建了海岛地区抗台减灾综合能力评价指标体系。从区域防御能力、预警监测能力、应急响应能力和恢复重建能力4个方面进行评价,在此基础上运用主观、客观相结合的方法计算了各指标的综合权重,然后引入模糊综合评价法计算了近10年平潭岛抗台减灾综合能力的得分。结果表明,2008—2017年平潭岛抗台减灾综合能力得分随时间的推进不断提高,说明平潭综合实验区对于加强自身抗台减灾综合能力建设的重视,影响抗台减灾综合能力的大部分重点指标的数值均在社会经济发展过程中持续不断的增长。平潭岛抗台减灾综合能力得分在上升过程中增长速率也存在着明显的波动,主要可以分为平缓增长期、快速增长期a、增长瓶颈期和快速增长期b 4个阶段。

海滩修复养护技术发展趋势与前景

海岸侵蚀是沿海各国面临的共同问题,海滩养护是当前砂质海岸保护的最佳手段,在全球范围内得到广泛应用。本文回顾了海滩养护技术的发展历程,总结了世界范围的海滩养护实践,分析各国海滩养护理念上存在的差异。以研究文献为基础,总结归纳了平面和横向剖面的补砂方式、辅助工程技术和海滩模型预测等方面的海滩养护技术研究进展,并在此基础上提出了海滩养护的未来发展趋势:①针对复杂海岸的海滩养护应用拓展;②基于沉积物管理的海滩养护修复;③从地貌系统到生态系统全面考虑的海滩养护技术;④全球砂源赤字条件下的海滩保护和修复思路。

海岛地区风暴潮增水分布特征及应急疏散对策——以平潭综合实验区为例

以平潭综合实验区为研究应用案例,从海岛地区风暴潮灾害的独特性出发,采用非结构网格的有限体积法建立了平潭岛二维风暴潮数值计算模型,分析了平潭岛风暴增水的空间分布规律,提出了平潭岛在台风风暴潮期间的预警报和应急疏散对策,旨在为平潭岛及其相似类型海岛地区的海洋主管部门的防灾减灾工作提供技术支撑与科学有效的应对策略。

潮汐作用下的风沙运动过程研究进展

潮汐作用下的滩面干湿交替是影响风沙运动的重要过程之一。从潮汐作用干湿交替影响下的海滩表层湿度时空变化及其对滩面风沙运动的影响、潮汐作用干湿交替影响下的海滩风区长度变化及其对滩面风沙运动的影响等方面,较为系统地概括和总结了关于潮汐作用下海滩风沙运动过程的研究进展和主要成果。主要结论为:(1)表层湿度与潮汐水位变化之间的关系是非线性的,存在地下水和毛细作用双重的滞后效应;(2)海滩临界起沙风速随表层湿度的变化关系在低于临界表层湿度时正相关,超过临界表层湿度则滩面风沙活动近乎停滞;(3)海滩风沙输送量随风区长度的变化关系按达到平衡状态前、中、后,可分为正相关、不相关和负相关3个不同的阶段。最后,针对当前国内外潮汐-海滩风沙作用模式的研究现状,提出中国未来急需加强的研究方向。