静态岬湾海滩抛物线模型的优化与应用

抛物线模型在海岸侵蚀防护领域应用广泛,但其系数表达形式多样、参数取值不一,给国内外的工程实践应用带来诸多不便。本研究在总结抛物线模型现存问题的基础上,基于我国沿海地区36个典型静态岬湾海滩数据,重新率定了抛物线模型的系数公式,开发了可快速计算静态岬湾稳定岸线的BayBeach软件,探讨了优化后的抛物线模型在海岸工程领域的多项应用。研究发现抛物线模型公式中3个系数C_(0)、C_(1)、C_(2)与波浪入射角β关系密切,当β<40π/180(40°)时,C_(0)、C_(1)、C_(2)随β的变化基本保持不变,之后C_(0)和C_(2)随着β的增大快速减小,C_(1)随着β的增大快速增大;本研究优化的抛物线模型系数公式在国内岬湾海岸具有较好的适用性,基于优化后的系数公式计算得到的稳定岸线与卫星影像图实际岸线吻合较好;对于潮差较大的岬湾海滩,在计算其稳定岸线时下游控制点应选择在海滩的高潮线上;开发的BayBeach软件可以通过调整岬头位置实现对阻浪型拦沙堤末端位置的确定。本研究优化后的抛物线模型系数及开发的BayBeach软件可服务于海岸侵蚀防护和海滩养护工程实践,对于准确分析工程建设对砂质海岸的影响有重要意义。

岬湾海滩沉积物粒度粒形分布及其输运趋势的指示

【目的与方法】粒度和粒形作为沉积物的基本属性,蕴含着输运历史、运动方式和沉积环境等丰富的信息。通过利用动态图像法对海南岛保定湾岬湾海滩52个剖面253组表层沉积物样品的粒度粒形测试,分析探讨了粒度粒形沿岸和横向的空间分布特征,结合粒度趋势分析结果建立了粒形趋势分析模型。【结果】研究表明,保定湾开敞段、过渡段和遮蔽段相同岸段内的球形度在沿岸方向差异不大,横向方向有从陆向海逐渐减小的趋势。不同岸段间沉积物在粒度小于2.5Φ时的球形度,在沿岸方向从开敞段至遮蔽段有逐渐减小的趋势。球形度的增大方向可指示沉积物输运趋势,建立的粒形趋势分析模型具有较高的准确性和优势,可计算任意粒度区间的输运趋势,可与粒度分析方法相结合以达到不同的研究目的。【结论】研究成果可为岬湾海滩的演变机制和稳定性研究提供理论支持。

岬湾海滩岬角沙丘过路输沙研究现状

文章从岬湾海滩、岬角沙丘以及岬角沙丘过路输沙的概念出发,引出岬角沙丘过路输沙的概念模式,总结岬角沙丘过路输沙的常用研究方法和研究现状,指出岬角-海滩-沙丘系统在海岸带输沙中的重要作用;针对我国海岸风沙地貌研究的现状,提出应加快海岸风沙资源现状调查、加强海岸风沙地貌过程研究以及协调海岸风沙地貌资源开发利用与修复保护,为我国海岸沙丘相关研究明确方向。

华南岬湾海滩冲淤演变特征及其机制分析——以南澳岛前江湾为例

岬湾海滩在华南地区普遍分布,众多海滩面临侵蚀退化问题,对其海滩冲淤演变特征及机制的研究具有重要的现实意义。本文以粤东重要的旅游海岛南澳岛南部的前江湾为研究区,利用滩面调查、遥感影像数据与历史海图和实测水深数据,研究1970—2022年海滩冲淤特征,并从水动力、沿岸输沙、稳定岸线形态等方面,探讨人类活动对海滩冲淤演变的影响机制。结果表明:前江湾海滩蚀淤演变在东南沿岸码头防波堤海岸工程建设前后呈现不同的空间变化特征,切线岸段前期侵蚀、后期侵蚀加剧,弧形岸段前期淤积、后期侵蚀;人类海岸工程造成的岬角位置变化和沿岸输沙受阻是影响海滩蚀淤演变的主要机制,导致岬湾岸线平面形态变为不稳定状态,区域沉积物的亏损也加剧了海岸失衡;自东向西的沿岸输沙的不均衡对其海岸线演变的空间特征起控制作用。

岬湾海滩灾后恢复过程与主控影响因子研究——以澳洲Narrabeen海滩为例

位于澳洲悉尼附近的Narrabeen海滩经历着较频繁的风暴浪侵袭,在鲜有人工干预下,该海滩具有从风暴期间的沙坝剖面到常浪期稳定的滩肩剖面交替演变的自适应特征。为探明Narrabeen海滩在经历风暴浪后的自恢复动力,本文通过该海滩多年连续实测资料,分析典型风暴浪过后海滩剖面在常浪作用下的演变规律以及在恢复过程中的主要水动力要素。研究结果表明:Narrabeen海滩的恢复速率存在沿岸差异,沙滩中部恢复速率最快;在常年SE浪向主导下,小波高长周期波浪对北部以及中部剖面的恢复起促进作用,而潮动力对南部剖面在恢复期内的动态响应调控作用更强。本文据此提出考虑潮差的累积波能概念,发现其与南部海滩恢复能力间有良好的相关性。经调查,地形造成的浪向变化以及各剖面的地质地貌特征是造成该岬湾海滩恢复效率和恢复动力空间差异性的主要原因。此外,从年际时间尺度看,风暴剖面的恢复能力还受控于南方涛动因子。本文的研究方法和结论可为在极端海洋动力下岬湾海滩的防灾减灾和灾后修复提供有益借鉴。

岬湾海滩沉积动力地貌研究

岬湾海滩是砂质海岸稳定性及其演变的重要内容。介绍了岬间海湾平面形态平衡模型、海滩平衡剖面模式、海滩剖面主要类型的判别以及海岸泥沙运动,其中着重评述了现今岬间海湾平面形态平衡模型和海滩平衡剖面模式。通过它们的优缺点分析,认为人工神经网络模型是未来新型平面形态模型改进的方向;海滩平衡剖面模式分段使用,亦或2种或多种模式配合使用,更加符合实际情况。在以往研究中潮汐对海滩的影响往往被忽略,所以应加强对潮控海滩的研究;在泥沙输移方面至今还未有成熟系统的公式,现有的公式假定成分多,还有待进一步研究。提出了多学科综合集成是今后岬湾海滩研究的关键的思路。

岬湾海滩剖面中长期变化特征及其控制因素——以青岛石老人海滩为例

了解海滩剖面变化可以更好地理解海滩动态过程。利用2007年5月-2014年12月近8 a青岛石老人海滩剖面的实测资料，计算剖面各段单宽体积变化量及后滨宽度，结合交叉小波和小波相干分析方法，探讨海滩剖面中长期淤蚀变化特征及其控制因素。结果表明，近8 a来海滩剖面表现为侵蚀状态，不同岸段侵蚀程度不同。剖面1岸段侵蚀明显，剖面2和剖面3岸段轻微侵蚀。剖面的变化过程可划分为平稳期、剧变期和微调期3个时期。各时期剖面的季节性变化较复杂，平稳期具冬蚀夏淤的交替变化特征，整体淤蚀量较小；剧变期剖面呈阶段性蚀退，变化幅度相对较大，微调期剖面可能仍处于剧变期的恢复阶段，季节性变化不明显。剧变期和微调期的小波交叉谱和相干谱分析显示，波浪和前滨单宽体积相干性较好，尤其当大于2 m的波高达到10%以上，海滩地形可以和波高变化产生同周期的变化。因此波高变化基本控制了剖面的季节变化。而海滩长周期变化主要受控于风暴潮作用及其漫长的恢复期，沿岸输沙和海平面变化则一定程度上导致了剖面长期侵蚀格局的形成。

海岛岬湾海滩稳定性分析--以长岛明珠广场海滩和荣成镆铘岛海滩为例

海滩是海岛海岸重要的沉积地貌单元,其沉积特征和稳定性对于海滩的进一步开发利用和海滩养护具有重要意义。依据烟台长岛明珠广场海滩(人工沙滩)和威海荣成镆铘岛海滩剖面形态特征,结合表层沉积物粒度特征,分析了海滩剖面的稳定性,同时利用岬湾海滩静态平衡模型(MEPBAY),对两海滩平面形态的稳定性进行了分析和预测。结果表明:明珠广场海滩处于前滨严重侵蚀的不稳定态,镆铘岛海滩处于局部微侵蚀的轻度不稳定态。另外,从海岛海滩地理特征、水动力环境、泥沙来源和人类活动等方面简单归纳了两个海滩的侵蚀原因。

台风季节朱家尖岛砂、砾质岬湾海滩的不同沉积地貌动态变化

岬湾砂、砾质海岸是海岛、海岸带重要的旅游资源,具有较高的社会经济和生态价值,长期以来备受关注。本文以浙江朱家尖岛东岸的5个代表性岬湾海滩为例,基于2019年台风季节早期、中期及晚期测量获得的海滩地形和沉积物数据,结合海滩近岸的水动力数据,分析了砂质海滩和砾石海滩这两种不同类型岬湾海滩的沉积地貌动态变化。结果表明,朱家尖岛东岸5个海滩在台风季节出现了不同的体积变化,大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩的单宽体积变化分别为11.93m^(3)×m^(-1)、–54.41m^(3)×m^(-1)、–19.75m^(3)×m^(–1)、2.19m^(3)×m^(-1)和–1.96m^(3)×m^(-1)。砾石滩较砂质海滩更为稳定,无人类活动干扰的砂质海滩在台风季节侵蚀更少、变化更小。台风季节大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩表层沉积物的平均粒径分别为2.47Փ、2.24Փ、2.64Փ、–5.96Փ和–6.03Փ,粒径粗化和离岸输运是5个海滩表层沉积物在台风季节的主要表现,砂质海滩的沉积物粒度特征变化比砾石海滩要大。沉积物粒径、台风强度及台风期间的主要波向与海滩走向之间的关系、海岸工程这3种因素都可能对海滩在台风季节的沉积地貌动态变化产生影响。本文研究结果可为台风季节的海滩管理提供参考。

浙江洞头地区海岛型岬湾海滩的稳定性分析

浙江沿海岛屿众多,岬湾型海滩是海岛的重要地貌单元之一,开展岬湾型海滩稳定性研究对于探讨浙江省海岸演变规律具有十分重要的现实指导意义。选择浙南洞头2个代表性岬湾海滩,分别通过静态平衡模型和3年连续现场实测分析代表岬湾型海滩的平面形态和剖面高程变化特征。数据表明,洞头区东岙海滩处于动态平衡状态,未来可能有淤积现象;金海岸海滩处于静态平衡状态;以岬湾海滩为主的浙南海岸基本稳定。

波浪作用下岬湾海滩蚀积特点:以澳大利亚Narrabeen海滩为例

岬湾海岸因其特殊的岬角弧形地形,导致海岸线的冲淤与顺直海岸有明显区别.本文分析了1997～1998年澳大利亚东南部Narrabeen岬湾海滩实测数据.以1次典型的大浪过程为例,详细分析了大浪对海滩的侵蚀及其后的常浪修复期海滩岸线的演变情况,以及岬湾海滩蚀淤沿岸差异与波浪要素之间的关系.为讨论海滩岸线旋转的非偶然性及其原因,还分析了1990～2000年6次大浪事件前后的海滩旋转情况,这6次大浪事件后均有8个月以上的常浪期.研究结果表明:大浪期间海滩普遍侵蚀,常浪期间沿岸蚀积的差异性导致海滩旋转;在常浪恢复期间北部至中部剖面南方涛动指数(southern oscillation index,SOI)负相关,南部剖面与SOI指数正相关,导致北蚀南淤,从而岸线会发生旋转;伴随着SOI指数的增减,南北冲淤特性随之发生改变,海滩岸线旋转呈现周期性.

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。

大鹏湾岬湾型海滩季节性变化特征及原因分析---以官湖海滩为例

随着全球海平面的上升及极端气象的频发,全球海滩总体呈现出一定的退化现象,海滩保护成为海岸带生态修复的焦点问题之一。我国华南地区岬湾型海滩分布广泛,以深圳市大鹏湾官湖海滩为代表,基于2020—2021年实测海滩剖面高程数据,分析岬湾型海滩季节性变化特征。研究表明,官湖海滩剖面坡度夏秋缓冬春陡,夏秋侵蚀冬春淤积;海滩沉积物粒径季节性变化不明显。海滩剖面形态受风浪、平均潮位的季节性变化控制,以夏秋季为例,平均潮位逐渐升高,南向波浪强度较大,在二者的共同作用下,海滩后滨侵蚀明显,泥沙离岸输运,并在前滨淤积。补沙方案宜在夏秋季进行,且重点区域为官湖海滩东侧与观海湾海滩,防御方案应主要削弱南向波浪。

海滩养护和修复工程的动态平衡滨线设计研究——以浙江省苍南县炎亭湾海滩修复工程设计为例

以浙江省苍南县炎亭湾海滩修复为例,基于"CERC"的沿岸输沙率计算公式,建立了一套依据工程区近滨波浪场分布进行动态平衡滨线设计的方法,包括独立输沙单元海滩和非独立输沙单元海滩2种滨线形态设计方法.研究发现:在海滩养护和修复工程中,依据动态平衡滨线设计方法对滨线走向进行科学论证是十分必要的;独立输沙单元的海滩可以视为沿岸输沙率为零的非独立输沙单元的海滩,前者海滩平衡滨线的布设是后者平衡滨线布设的一种特例;相较于"静态岬湾海滩概念(SBBC)"模型,本研究提出的动态平衡滨线设计方法更具优势,该方法可用于大多数海滩的平面形态设计.

常浪期沙质海滩风暴剖面自然恢复过程研究

风暴剖面在自然力作用下的恢复过程研究对于沙滩保护及海岸带防灾减灾具有参考价值。基于实测滩面数据,结合数模实验,探讨中等潮差地区沙质海滩风暴剖面在常浪期的演变过程和主要水动力作用。研究发现,波浪为主要恢复动力。波浪不对称性引起的向岸时均流速将前滨泥沙带向后滨。波浪在前滨和后滨之间的坎肩处开始破碎,在破波带内,由于回流和向岸流的抵消,泥沙在后滨处淤积。潮动力则对泥沙输送和滩面形态起到周期性调节作用。涨潮至高潮期间,泥沙通量整体向岸,后滨滩面变窄且淤积体增高。落潮至低潮期间,泥沙通量在后滨处向海,后滨滩面变宽,坎肩向海移动。风暴后的后滨滩面历经数个潮周期逐渐淤涨。

1211号台风对浙江象山皇城海滩剖面的影响分析

通过对浙江象山皇城海滩地形地貌的现场调查,对比分析了1211号台风"海葵"登陆象山前后海滩剖面的蚀积变化,探讨了该处海滩对1211号台风"海葵"的响应特征。研究结果表明,在2012年8月台风"海葵"过境期间,皇城海滩从总体上看,剖面表现为上冲下淤,平面表现为北冲南淤,其后滨沙丘蚀积变化剧烈,海滩沉积物总收支变化不大。皇城海滩不同岸段剖面对台风"海葵"的响应特征不同,切线段以淤积为主,过渡段、遮蔽段以侵蚀为主,且遮蔽段在三个岸段中变化最小,台风响应强度最弱。台风路径走向、岬湾海滩相对台风的走向和岬角突出程度是其对台风响应强度的重要影响因素。

1986–2019年粤东企望湾砂质海岸线演变过程与驱动机制研究

本文采用1986–2019年113景Landsat影像提取高潮线,辅以2015–2019年实测剖面数据,开展了海湾尺度上海岸线的中长期演变过程与驱动机制研究。结果表明:企望湾以中间小型基岩岬角为界划分出的西侧海滩和东侧海滩分别具备4种和3种不同的空间特征;超过一半的区域其海岸线演变表现为非线性行为;Mann-Kendall趋势检验和显著性分析方法较好地解决了已有研究中对研究时段划分缺乏依据的问题;近5年的实测剖面数据也验证了企望湾近期显著的淤积和侵蚀现象。进一步研究表明,自西向东的沿岸输沙过程是近期海岸线演变主要的驱动机制,东侧防波堤因为改变了控制性“岬角”的位置,造成了海湾平面形态不平衡,而中间小型基岩岬角也影响了企望湾侵蚀和淤积的空间差异性。研究结果对于预测未来岸线位置和控制岸线侵蚀风险具有重要的理论和现实意义。

风暴浪作用中岬角型弧形沙滩冲淤过程研究

岬湾海岸是十分常见的海岸地貌类型,其弧形海岸岬角向海凸出,成为波浪能量的汇聚之地,波浪动力作用强烈。岬湾海岸复杂的近岸流使沙滩的冲淤强度呈现较大的沿岸差异,其冲淤情况也远较平直海岸复杂。基于在2012年6月澳大利亚东南部Narrabeen岬湾海滩特征风暴大浪下获得的海滩侵蚀状况实测数据,研究了岬湾海滩冲淤的剖面形态特征与波浪要素的关系,并通过应用NearCoM数值模拟平台插补岬湾海滩时空分布间断的实测资料,较好地再现了风暴大浪期间Narrabeen岬湾海滩的冲淤过程。研究结果表明:海滩的冲刷程度与波浪的爬高密切有关,东南向入射的风暴大浪所形成的近岸流是造成Narrabeen岬湾海滩南冲北淤的主要原因。

2010—2020年青岛海滩剖面稳定性及影响因素分析

海滩的稳定性及其演变是砂质海滩研究的重要内容。在全球砂质海滩普遍遭受侵蚀的背景下,分析部分稳定海滩的特征和原因可以为海滩维护和科学管理提供重要参考。本文基于近11年(2010—2020年)青岛第一、第三和石老人海水浴场共8条典型剖面的实地监测高程数据,对海滩滩肩宽度和单宽体积进行计算对比,研究表明,除石老人海水浴场一个剖面变化较大外,其他剖面的滩肩宽度只变化了0~14 m,是11年前的0%~23.3%;单宽体积变化了8.5~46.5 m3,是11年前的1.0%~9.4%;海滩剖面垂向扰动范围一般在30~60 cm范围内。海滩存在局部小尺度淤积或侵蚀,剖面形态总体较为稳定。海平面变化、台风和风暴潮等自然因素是海岸轻微侵蚀或调整的重要影响因素,但对海滩的优化管理(包括定期监测海滩、适度展开养护、制定完善的管理政策和加强执行力度等人为因素)可以应对这些海滩变化,并且已成为近年来该研究海滩保持稳定的关键因素。