治理海岸侵蚀的人工岬湾养滩综合法

对海岸侵蚀特征及防治措施效果的分析表明,人工养滩方法是最为环保、长效、经济的海岸侵蚀防治方法。在详细介绍静态平衡岬湾和人工养滩的基本原理的基础上,重点阐述了人工岬湾养滩综合法的设计原则和总体思路,并以北戴河西海滩恢复治理工程为例进行了方案设计。

秦皇岛洋河—葡萄岛夷平砂质海岸人工养滩效果

目前,国内砂质海滩的人工养滩工程急速增加,但多集中在天然岬湾海岸,而夷平旅游海滩的养护工程研究资料缺乏。以秦皇岛北戴河新区洋河口至葡萄岛约4.5km岸段养滩工程为例,对夷平旅游海滩养滩后的工程效果进行分析,通过计算修复后岸滩剩余单宽抛填沙量及滩肩宽度的保存系数,预测得到养滩工程寿命约为9~11a,局部滩肩补沙养护周期为1~2a。分析并验证了夷平旅游砂质岸线"人工水下岬头+滩肩补沙+人工沙坝"修复模式,为夷平旅游砂质海岸养滩工程提供了一种可行方案与实测数据支撑,以期对今后养滩理论研究提供参考指导。

近海人工沙坝护岸养滩的模拟方法

随着海岸侵蚀的日益加剧和人类对环境保护意识的增强,新型护岸养滩工程措施不断涌现,其中近自然的海底人工沙坝更是受到海岸工程界的青睐,并已在北戴河海滩恢复治理工程中得到成功应用。基于北戴河海域环境动力、泥沙输运和人工沙坝间的相互作用,从物理模拟和数值模拟两个方面进行研究。首先阐明物理模型试验所遵循的相似条件、制作方法和控制条件,并利用Delft3D软件对极限波高作用下的沙坝变形与岸滩演变进行了数值模拟,再将两种方法得到的地形结果进行了分析比较。研究结果表明:物理模型试验具有直观、快捷和精度较高的特点;数学模型则需不断调整计算参数、检查泥沙计算过程中的收敛性和成果的合理性。经反复验证的数学模型,其计算结果可以达到物理模型试验所要求的工程精度。

北戴河中海滩二浴场养滩效果分析

2009年和2013年对北戴河中海滩二浴场进行了一期治理工程和二期治理工程,通过对2次养滩前后的监测剖面数据的研究和2次养滩工程效果对比分析得出:①2009年的一期治理工程后,海滩经过了近4年的自然演化,至2013年3月,海滩侵蚀后退较大,必需开展二期的整治工程;②2次工程都为成功的养滩实例,从养滩后的3个月以及6个月的剩余填沙体积(一期:91.9%、77.5%;二期:95.9%、86.8%)对比可以看出,二期整治工程效果更加理想。为进一步查看二期工程效果,探索影响养滩效果的因素,需继续进行工程后的养滩监测。

人工养滩工程的综合防护原则及设计方法

在分析海滩失衡现状及总结人工养滩研究进展的基础上,提出在养滩设计过程中,应分析出现问题,根据地方需求并针对地形地貌条件制定方案。养滩设计最关键的是滩肩高度、剖面型式以及客沙粒径、坡度等参数的确定。滩肩补沙只是补充沙源的手段,而减缓侵蚀需要配合其他养滩方法,使养滩效果更佳。通过工程辅助手段,解决泥沙收支不平衡等问题,形成养滩补沙—构筑物护沙的综合养滩方法。在设计阶段应制定海滩监测计划,为海滩再养护参数确定提供数据。

北戴河浅水湾浴场养滩方案研究

基于滩肩补沙、滩肩补沙+离岸潜堤以及配合规划中的莲花岛工程,论证了三种不同的养滩工程方案效果。结果表明:滩肩补沙方案从海滩养护效果以及工程投资角度为最优方案,规划中的莲花岛对工程岸线影响较小,故不需对方案一进行调整。

荷兰泰斯灵岛水下凹槽抛沙养滩

为了维持海岸沙丘和海滩的稳定，抵御日益加重的海岸侵蚀，荷兰泰斯灵岛于1993年5-11月对该岛中段长4．6km（13．6～18．2km段）的海滩实施大规模的滨面抛沙养滩工程。以驳船吹填式向两水下沙坝（最外沙坝和中沙坝）之间的凹槽区抛沙约210万m3，单宽沙量约450m3／m。工程后监测发现已填平的凹槽区6个月后即发育出新凹槽，但是此工程后得到了8～10a的海岸稳定，纵向运移的泥沙明显降低。事实证明，凹槽抛沙养滩通过凹槽沙的补给效应及消浪效应靠自然力缓慢向海滩滩面输沙稳定了海岸，自然扩宽了滩肩，且不破坏海陆结构，值得在日后的海滩养护工程中研究和推广。

PEM透水管养滩护沙效果试验研究

总结现有的海岸防护工程方法及效果,提出PEM透水管新型养滩护沙技术,为沙滩整治和养护工程引入一种绿色、低碳的新技术。通过二维波浪物理模型试验,在不同波浪条件下对PEM透水管养滩护沙效果进行分析研究,主要讨论了波高及透水管间距对养滩效果的影响。试验研究表明,波高对透水管养滩护沙效果影响较为明显,在波高H=1.5 m、2.0 m和3.0 m时透水管养滩效果较为明显,波高H=4.0 m时效果较差;合理的透水管间距也可以提高透水管养滩护沙效果。

养护海滩底质变化对潮间带大型底栖动物群落的影响

我国海滩养护事业近年来方兴未艾,从北方的温带到南方的热带海域均有养护海滩分布。养护海滩可以增强海岸防护功能,提供休闲娱乐场所,并能修复生境,促进生态恢复。文章总结了养护海滩底质变化对潮间带大型底栖动物的影响,针对我国养护海滩监测和评价现状提出我国养护海滩对生境和生物群落影响研究的设想和研究思路,为我国海滩养护监测和评价提出新的问题和解决方法,为科学养滩护滩提供参考。

滦河口退养还滩工程引起的径潮相互作用变化分析

围垦养殖对河口海岸的水动力和水环境带来了潜在危害,因此,在围垦区逐渐开始实施退养还滩工程以修复河口的水动力环境。但是,目前对于退养还滩工程引起的水动力变化还缺少完善的评价和研究。以滦河口退养还滩工程为研究对象,构建二维水动力数值模型,从水动力场、纳潮能力和行洪能力三个方面研究还滩工程对滦河口径潮作用特征的影响。结果表明:滦河口退养还滩工程区域面积约300 hm^(2),河口断面扩宽造成了河口内水动力条件的变化。径流动力明显减弱,洪季河道内下泄流速最大降幅约为61.82%;潮流动力显著增强,枯季时潮流上溯流速增加0.25 m/s;径潮作用平衡位置向上游移动。河口纳潮能力显著增强,枯季大潮期间涨潮历时延长了12.5%,涨潮周期纳潮通量增长了219.8%。河口行洪能力明显提高,河道内洪季最大水面降幅达45.8%,水力坡度逐渐减缓,主动力轴线流速明显降低。退养还滩工程有利于河口的防洪御潮及生态环境改善,建议进一步加大实施力度。

我国海滩养护现状

向海滩抛沙养护是当前抵御海岸侵蚀的最佳措施。近几十年来,在西方发达国家发展很快,我国尚处于起步阶段,但近2～3年发展迅速。根据近两年的调查,截至2009年底已有十多处受侵蚀岸段完成或基本完成了海滩养护工程,其中13个典型养护岸段岸线总长度10.39km,共向海滩抛沙约202.7万m3,平均单宽抛沙率约196.3m3/m,大部分养滩工程均可稳定30～60m宽的干滩,个别养护工程不尽人意,存在砾化、泥化和快速蚀退等隐患。与国外养滩业比较,我国养滩工程具有规模小,发展快,类型齐全和软、硬工程兼顾的特点。目前来看,在养滩分类、养滩标准和寿命预测等法制管理措施方面尚需加强。

海滩养护过程和工程技术

海滩养护是根据设计方案,向海滩大量抛沙,或者同时辅以硬工程,使受蚀海滩增宽和稳足的工程,是抵御海岸侵袭灾害的最佳措施。上世纪末发达国家已普遍开展,我国目前尚属起步,但近年发展迅速。该工程分调查,重建和修补3个阶段,三者相互补充和制约。重建前必须充分调查目标岸段,以为设计养护方案提供依据;重建阶段应注重抛沙位置、沙成分、抛沙量和沙源选择等工序;重建后应进行多年的剖面监测和再抛沙的修补。在那些浪大,沙少和岩礁裸露的侵蚀岸段,应辅以丁坝或岸外潜坝等硬工程加以抵浪,维持所填沙的稳定。

离岸潜堤在海滩养护中的作用

本文以北戴河海滩养护试验工程为例,数值模拟了离岸潜堤的养滩促淤效应,通过物模试验研究了离岸潜堤对波浪的消减效果。探讨了潜堤透射系数和养滩功效。养滩工程监测数据又证实了用离岸潜堤进行养滩是合理的。同时,本文还对生态型离岸潜堤的应用提出了建议。

海坛湾龙凤头海滩养护工程方案

福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍很严重,4个月后岸线平均后退11m,最大后退量31m.为解决此问题,提出采取滩肩补沙和实体工程结合的海滩养护方案.运用Generalized Model of Simulating Shoreline Change(GENESIS)建立了龙凤头海滩岸线演变模型,并通过海滩养护一期工程实测资料进行模型率定和验证,模拟值和实测值验证良好.采用验证后的模型,分别模拟了不同新工程方案对岸线演变的影响,并比较分析了方案实施后岸线的演变.结果表明,龙凤头海滩北侧和南侧各增加一个近岸防波堤对研究岸段起到保护作用最为明显,但岸线仍会受到一定程度的侵蚀,可以结合工程后期季节性补沙措施进行防护.

海滩养护后剖面变化过程研究——以北戴河西海滩和中海滩为例

海滩养护目前已成为防治海岸侵蚀的主要措施。养滩工程后海滩剖面发生较大的变化,对剖面的变化过程进行研究,可以理解海滩地貌和动力之间的关系,同时也可以对养滩工程进行评价。通过对北戴河西海滩和中海滩两处养护海滩剖面的养护前、养护初、3个月、6个月、9个月和1年后等时间节点进行剖面形态测量,对海滩剖面的变化进行研究。结果发现填沙区内海滩在养滩工程初,滩肩按照设计增宽约30m,即原岸线平均向海推进约30m;养滩3个月后填沙岸段侵蚀较大,两个海滩滩肩宽度共缩小约7～14m;6个月后滩肩宽度相比3个月时再减小4m,大部分剖面蚀退量开始减小;9个月后和1年后的侵蚀量相对之前更少,有些剖面甚至开始淤积。由于填沙区内侵蚀的物质向两侧运移,使得填沙区外海滩剖面则基本上一直处于淤积状态。1年后滩肩宽度相比养护前宽度增宽约为12～16m。西海滩和中海滩在1年后填沙保存分别为88.7%和75%,养滩效果良好。

海滩养护的功效和寿命——以北戴河海滩养护工程为例

以北戴河海滩养护工程作为实例，通过养滩前后3年的监测剖面数据，不仅计算了干滩宽度、中潮滩宽度、低潮滩宽度与单宽蚀淤量4个主要参数变量，分析了海滩剖面形态的演化特征，而且还计算了养护海滩效率系数和保存系数，结果显示：近3年来北戴河养护海滩干滩、中潮滩、低潮滩效率系数分别为5．37、2．88、1．47，保存系数分别为1．01、0．67、0．75。初步总结了北戴河养护海滩的短期功效，其中西海滩养滩寿命为10～12a，延长养滩工程寿命包括养滩砂岸的长度，平面护岸体系，抛沙方量和破波高度等因素。

静态平衡岬湾海岸理论中抛物线方程在海滩养护中的应用

岬湾海岸是全球重要的海岸地形,约占全球岸线的51%。岬间海滩又是岬湾海岸地形中最重要的组成部分。20世纪40年代以来,海洋地质学家和海岸工程师们对岬湾海岸做了大量的研究。尤其在20世纪80年代,有关抛物线形状海湾方程的成果发表和后来相关计算机软件的开发,都对判断岬湾岸线稳定性和预测岬头下游海岸的静态平衡起到至关重要的作用。详细介绍了静态平衡岬湾的概念,并且通过在由动态平衡向静态平衡转化、以岸外坝群保护平直沙岸、提高单岬或丁坝下游的稳定性等方面的具体应用,验证了方程的有效性。通过适当的人工构筑物,配合人工养滩,创造静态平衡的海滩,对海岸带的开发和保护具有重要意义。

老虎石公园海滩养护岸线演变模拟及预测

在实测岸线资料的基础上对老虎石公园海滩养护工程的养滩效果进行了分析,然后基于GENESIS数值模型构建了岸线演变模型,采用经验证的模型对工程后3~5 a内的岸线演变趋势进行了预测和分析。结果表明,工程结束后,东段海滩岸线后退,5 a后逐渐达到平衡;中段海滩逐渐淤长,5 a后海滩宽度增长40 m左右;西段海滩持续遭受侵蚀。

近岸人工沙坝保滩促淤的试验研究

借助正态波浪模型,对北戴河海滩某横断面有、无沙坝布置进行了3种水位的极限波高入射试验,测取了坝内外波高过程线及稳定后的断面地形。试验资料及理论分析显示:有无沙坝时沿岸流及波浪的挟沙能力之比与水下沙坝的波浪透射系数的平方成正比,按试验最大透射系数计算的挟沙能力亦可降50%左右,且有沙坝上涌带破波回流对岸滩的冲刷水深可以维持在平均海平面以下1 m内,说明人工沙坝的填筑很大程度促使水体挟带泥沙于掩护区域落淤有效的阻止了泥沙的离岸亏损。试验将为保滩促淤工程设计与实施提供科学依据。

打网岗岸滩动态分析与生态修复

打网岗位于渤海西北岸,濒临京唐港,是滦河早期建造的沙坝。滦河改道北移之后,由于陆源泥沙减少以及京唐港防波堤的拦沙作用,打网岗侵蚀后退严重。利用多年岸滩监测资料、多期航卫片解译数据以及历史资料,研究表明:1987—2009年间岸滩年均侵蚀速率为-0.61～-5.30 m/a,东北端濒临港口防沙堤下游处侵蚀量最大,西南端人为固化稳定;同时依据不同岸段侵蚀程度的差异性,提出了打网岗岸滩生态修复方案。