海滩冲流带高频振动地形动力过程分析

在粤东汕尾后江湾海滩冲流带布设2条观测剖面,共计6个观测点,对滩面冲流带在约一个潮周期内的高频振动进行了观测,取得采样频率分别为1min/次和6min/次的滩面数据各1组.结合同步观测的碎波带波浪潮汐数据,分析探讨了海滩高频振动特征.分析认为在涌浪条件下,滩面高频振动的日内变化主要受到潮位变化过程的控制,涨潮堆积,落潮侵蚀.利用交叉谱分析的结果表明滩面高程变化滞后于潮位变化.滩面下部比上部振动幅度大,变化复杂,滩角脊部比凹部活跃.波群对滩面高频振动有显著影响,特别是波高大于有效波高的波群.滩面高频振动没有表现出明显的泥沙逐渐向陆地堆积过程,有一定的振动周期.     

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30 n,即原岸线平均向海推进约30 m;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4 m,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12～16 m.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.     

不同沉积物养护海滩对台风响应的差异性研究

本文通过对厦门天泉湾人工卵石滩和会展人工沙滩在1614“莫兰蒂”超强台风影响前后的典型剖面监测，结合水文动力要素的观测和数值模拟，计算了台风影响过程的波浪场、总水位，分析了剖面形态和台风过程的剖面平均变化量。结果表明，强潮海岸人工卵石滩与人工沙滩对台风响应的特征明显不同，人工卵石滩横向上大部分卵石向岸输移堆积，滩面侵蚀，滩肩堆积形成更高的风暴滩肩，坡度明显变陡。而人工沙滩则表现为明显的沉积物离岸输运，上部滩面侵蚀，下部滩面淤积，滩面坡度明显变缓，受台风登陆后的强烈向岸风作用，滩肩顶有所夷平，滩肩高度变化很小。海滩滩肩在台风过程中是否侵蚀与台风登陆和影响过程的总水位(天文潮、风暴增水、波浪爬高)密切相关，两个人工海滩的风暴响应模式均为冲蚀；台风影响过程中，波浪能量相对强、滩面坡度相对陡的人工卵石滩比人工沙滩的剖面平均变化量小，对于台风的响应程度小，在强侵蚀高能海岸采用砾石等粗粒径沉积物进行海滩养护是减缓砂质海滩侵蚀的一种有效手段。     

波控中等潮差海滩剖面时空变化过程研究

通过对一波控中等潮差海湾切线段 16个月海滩剖面数据,采用 EOF 分析提取了占数据总方差 91. 32 % 的前 3个空 间特征函数研究海滩剖面空间变化。结果发现第一空间特征函数指示了滩肩顶至碎波带海滩剖面变动逐渐增强的特征,是海 滩剖面变化的主要模式;第二空间特征函数指示了滩肩形成与消亡;第三空间特征函数指示了大潮高潮位的巨型滩角的存 在。通过对 EOF 分析得到的时间特征函数作连续功率谱分析,反映该海滩剖面波能在大小潮汐约半月潮周期、近塑望月潮 频率周期和大小潮汐约 2个月潮周期内对这些空间过程的控制,体现了这一波控中等潮差海岸近岸区,叠加在周期性潮汐之 上的波浪是海滩演变的主要动力因素,这在以前的研究中所忽略。     

粤东后江湾冲流带滩面高频振动及动力作用分析

利用涌浪影响下短时段内的冲流带滩面高频高程数据和碎波带波流资料,在奇异谱分析(SSA)的基础上,以比研究了不同形态滩面的冲淤变化趋势、趋势分布形状、冲淤变化周期和冲淤变化强度,以及同一条剖面不同桩点间各因素间的变化关系;用交叉谱方法探索了每分钟滩面高频冲淤变化与碎波带长重力波间的作用关系.分析结果表明,滩角韵律地形引起的冲流分流作用促进了滩脊向滩谷的泥沙转运,冲流带滩面存在明显的长重力波频段的周期性冲淤振动,滩面冲淤振动强度由滩面下部向上部递减,碎波带长重力波对滩面高频冲淤变化起重要作用.     

热带气旋前进方向两侧海滩风暴效应差异研究--以海滩对0307号台风"伊布都"的响应为例

在0307号台风“伊布都”(Imbudo)袭击华南沿海前后,对相距约300km的高栏岛飞沙湾(位于气旋前进方向右侧)和水东港下大海(位于气旋前进方向左侧)的固定海滩剖面地形及滩面沉积物进行了对比调查。调查结果表明,右侧海滩地形受台风暴浪冲击发生剧烈变化：后滨陆侧堆积,后滨向海侧及前滨滩面侵蚀(单宽侵蚀量达55m^3／m,平均海面(MSL)位置蚀退13m,岸线位置蚀退5m),以致剖面类型由滩肩式断面向沙坝式断面转变,表现出了海滩对台风做出快速响应;而左侧海滩剖面地形基本保持原状,虽也略呈侵蚀,但冲淤变化不大,表现为对台风做出迟缓响应。同时,从动力、滨海输沙、滩面沉积物变化和海岸地貌等方面对两侧海滩明显差异的风暴效应的机制进行了探讨。     

北戴河人工喂养海滩的演化特征

以北戴河西海滩为例,通过对海滩养护后近岸地形以及表层沉积物的变化进行研究,分析海滩人工喂养后的演化特征:明显遭受侵蚀,平均单宽侵蚀量为44.8 m3/m,滩肩平均蚀退距离15m,东部侵蚀速率大于西部;新海滩沉积物整体细化,分选变好,喂养4个月后沉积物净输移趋势以沿岸搬运为主,运移方向NE—SW向;离岸潜堤形成的波影区以外海滩明显受到侵蚀,形成侵蚀热点.喂养1年后,填沙保存76％,海滩形态与预期形态较为相近,养滩效果良好.     

二维沙质海滩剖面形态试验研究

海滩形态是近岸过程与海岸工程的一个重要研究内容,为探讨人工沙滩平衡剖面的形成及其形态特征和波浪作用下的滩面泥沙运动,从泥沙与波浪运动的相似规律出发,采用天然沙以正态整体模型进行二维沙质海滩的形态试验.试验证明人工沙质海滩在波浪作用一定时间之后,其剖面基本趋于一种平衡状态,沙源的向岸推移和向海下拉的情况也基本稳定.试验显示混合波的冲刷要大于单纯斜向波,单纯斜向波的冲刷大于单纯正向波,因此人工沙质海滩施工时应考虑到不同来波方向对剖面的影响.对比各个系列的整个人工沙质海滩剖面变化情况,可以看出整个沙滩剖面呈冲刷形态:从岸向海方向,在滩肩平台上形成一定的沙源堆积体;在滩肩缘到斜坡中部侵蚀最大,在斜坡下部侵蚀较小且向海呈逐渐减小趋势.     

砾石海滩剖面设计及其稳定性模型试验研究

海滩剖面设计参数确定和稳定性评价是设计阶段确保海滩养护工程质量的重要指标。针对大连凌水湾砾石海滩养护工程,综合采用Dean平衡剖面原则和剖面类比法进行剖面设计,确定了填砂中值粒径、施工坡度、滩肩前沿高程和滩肩宽度等设计参数;结合物理模型试验进行了剖面形态稳定性分析,研究了海滩在不同波浪和水位作用下的剖面形态演化过程,试验结果表明不同工况条件下,平均低水位以上的滩面均为净淤积,水下部分侵蚀明显,滩面上部泥沙不断堆积,砾石海滩最终形成稳定剖面。研究结果可为类似砾石海滩养护工程设计提供参考。     

粤东后江湾冲流带滩面高频振动及动力作用分析

利用涌浪影响下短时段内的冲流带滩面高频高程数据和碎波带波流资料,在奇异谱分析(SSA)的基础上,对比研究了不同形态滩面的冲淤变化趋势、趋势分布形状、冲淤变化周期和冲淤变化强度,以及同一条剖面不同桩点间各因素间的变化关系;用交叉谱方法探索了每分钟滩面高频冲淤变化与碎波带长重力波间的作用关系。分析结果表明,滩角韵律地形引起的冲流分流作用促进了滩脊向滩谷的泥沙转运,冲流带滩面存在明显的长重力波频段的周期性冲淤振动,滩面冲淤振动强度由滩面下部向上部递减,碎波带长重力波对滩面高频冲淤变化起重要作用。     

粤东后江湾涨落潮下的碎波带波能与滩面地形时空变化分析

利用涌浪和处于陡滩面、滩面下陡坎和深槽海滩地形条件下的海滩碎波带压力波和滩面地形资料,对碎波带中的入射总波能、长重力波能及两者比值随潮位涨落的变化关系,碎波带动力因子与滩面地形之间的作用关系及典型相关和多维偏交叉谱关系等作了初步分析。结果表明,碎波带中的入射总波能与潮位涨落呈现出一致的变化规律;而碎波带中的长重力波能变化与潮位涨落变化趋势相反;碎波带各动力因子、滩面潜水位和碎波带波浪、潮位及滩面地形引起的滩面陡坎处破波点位置变动等因素的耦合作用,对滩面向海发育和滩面地形变化有重要影响。     

人工养护后厦门香山-长尾礁海滩的演变特征

通过对厦门香山-长尾礁养护后海滩的地形地貌和沉积物的变化进行研究,分析了养护后海滩的演变特征,发现该海滩养护后第一年内海滩平面和剖面变化最剧烈,滩肩外缘线和0 m线蚀退量最大,滩肩外缘线平均蚀退20.0 m,最大蚀退量达30.0 m,0 m线平均蚀退8.0 m,最大蚀退量达12.8 m,海滩滩面变陡,坡度从初始的3.5°变成了6.4°,滩面沉积物从0.30~0.66 mm变粗到1.46mm,之后趋于一个相对稳定的态势.应用经验正交函数(EOF)提取香山-长尾礁海滩自2009年4月至2014年3月竣工后60个月内15次的剖面监测数据中的主要空间模态和时间模态信息来分析海滩剖面的时空变化特征,结果表明该海滩有两个主要模态,第一模态是滩肩剖面和沙坝剖面的转换,其贡献率为77.72%,第二模态表现为大潮高潮位的侵蚀性滩角,该模态贡献率为13.53%.采用GSTA模型进行泥沙净运移趋势分析,结果显示该海滩泥沙总体上呈向岸运移的趋势,说明近年来养护后的海滩基本处于稳定状态.海滩养护5a后,后滨填沙保存88%,养护后的海滩形态与预期的形态相近,养滩效果良好.     

台风“利奇马”对山东省海阳市海滩演化过程的影响

通过无人机和滩面高程监测等技术手段，获取了1909号台风“利奇马”过境山东省海阳市前后的海滩监测数据，分析海滩在台风前后的整体形态和剖面冲淤变化，探讨了海滩演化对台风的响应规律。结果表明，台风过境后海滩整体形态以风成沙丘面积略有扩大、高?中潮带滩面发生下蚀和微地貌消失等现象为主。台风对海滩的影响以侵蚀为主，造成了约2.43×104 m3的侵蚀量，且主要发生在高潮带滩面；风成沙丘以弱淤积为主，但部分岸段发生严重冲蚀；后滨则受大风和冲越流携沙堆积后以弱淤积为主；中低潮带冲淤主要受其滩面坡度控制，表现为高坡度滩面冲蚀，低坡度滩面弱淤积，且台风过后形成多个小型水下沙坝。整体而言，台风“利奇马”对山东海阳海滩演化造成一定的影响，沉积物收支愈发亏损，进一步加重了海阳海滩的侵蚀程度。     

广西北海银滩侵蚀动力研究

广西北海银滩是一处典型的强潮海滩，以滩面宽阔、砂质纯白为特征，为当地的一处著名旅游景点。近年来银滩也出现了岸线后退、滩肩消失、沉积粗化等侵蚀迹象。为了研究银滩侵蚀的动力机制，本文对银滩海水浴场当前的滩面高程、坡度以及滩面后退距离特征进行了调查和分析。并基于2016?2018年间的滩面高程动态变化，分析了冬、春季风浪和台风期间水位、波浪特征与滩面侵蚀之间的关系，并进而探讨了最有可能造成银滩侵蚀的台风路径。研究表明，1985年以来的滩面最大后退距离为80 m，侵蚀造成海滩上部滩面坡度降低，使得海滩上部的剖面形态向上凸状转化。冬、春季节的风浪叠加高水位可能会造成一定程度的滩面侵蚀，并在海滩上部形成脊槽地貌，但是这种侵蚀会被夏季西南向涌浪导致的回淤所恢复。造成银滩侵蚀后退的主要原因是2003年以来风暴潮重现频率增加。发源于西太平洋，经海南岛北部或雷州半岛进入北部湾的台风可以导致显著的海岸增水，最易于引起强烈的海滩侵蚀事件。银滩东侧的渔港码头阻断了自东向西的泥沙沿岸净输运，也是加剧银滩侵蚀的重要因素。     

基于高频观测数据的徐闻青安湾海滩对台风“贝碧嘉”的响应研究

风暴是造成海滩剧烈变化的重要因子。由于观测环境的恶劣，目前极少有风暴过程中海滩响应的现场高频观测工作。本研究在2018年台风“贝碧嘉”期间对徐闻青安湾海滩开展了历时6天半的高频观测，获得了全时水动力要素和164组逐时海滩滩面高程变化数据。通过分析表明:(1)青安湾海域风暴增水及波浪受控于海南岛?雷州半岛特有的地形地貌和台风“贝碧嘉”的多变路径，增水稳定在0.38～0.5 m之间，而波高先由0.78 m衰减至0.43 m，再增加至0.56 m；(2)海滩剖面地形变化总体表现为滩肩侵蚀，形成水下沙坝，滩肩响应过程分为快速向下侵蚀、缓慢侵蚀至最大值、振荡回淤恢复3个阶段，台风期间滩肩振荡恢复幅度可达最大侵蚀深度的1/4；(3)海滩的风暴响应过程主要由4个模态耦合而成:第一模态体现大潮滩肩侵蚀生成水下沙坝过程；第二模态体现风暴滩肩侵蚀，补偿大潮滩肩侵蚀位置和进一步促进沙坝形成过程；第三模态揭示了波浪二次破碎位置的上冲流和离岸底流使泥沙发生双向输移过程；第四模态表明台风大浪使得碎波带内泥沙大量悬浮，在沿岸流和离岸流作用下部分悬沙进入深水区，可能造成海滩泥沙的永久亏损。     

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。     

中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例

揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:(1)银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。(2)一年中有263天波浪可引起银滩-3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3～0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。(3)潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现"强淤积-弱淤积-弱侵蚀"特征。(4)造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。     

黄河三角洲飞雁滩动力特征与地形剖面塑造

飞雁滩是1964年1月至1976年5月黄河尾闾由刁口流路入海形成的黄河亚三角洲。自1976年黄河改走清水沟入海后,飞雁滩岸滩发生强烈侵蚀后退。以20世纪70年代开始的地形固定断面观测资料、2004年4月现场水文泥沙及沉积物取样资料为基础,地形剖面后退距离作为统计参数,并根据实测资料计算了潮流和波浪底摩阻流速的横向分布,分布和沉积物结构方面解释了飞雁滩典型剖面的变化特征。30a来飞雁滩岸滩地形剖面经历了"快速后退侵蚀-慢速调整-波动触发"的变化过程,这也正是其三角洲前缘侵蚀逐渐消失过程。沉积物抗冲性强弱是剖面蚀退速度变化的主要原因,水动力条件的变化改变了不同阶段的地形剖面最大蚀退量水深范围与闭合深度。风暴潮仍是今后海滩地形剖面演变的触发动力。     

基于连岛沙坝原理设计的海滩排水管头地貌稳定性研究

海滩排水管建设对海滩环境影响较大。以厦门会展中心连岛沙坝式排水管头工程影响海滩演变为例,研究连岛沙坝式海滩排水管头对海滩地形稳定性和沉积的影响。1)通过对研究区连岛沙坝式管头附近海滩10条剖面进行分析,研究管头附近海滩滩肩宽度、滩面坡度和单宽留存沙量等剖面形态变化特征。测量数据分析表明,无管头保护滩面高程降低,滩面坡度总体变陡,滩肩蚀退严重;受管头保护滩面高程上升,坡度变缓,滩肩宽度略有减小,剖面单宽沙量留存比例大于1。2)2012-2016年多期岸线及管头边界线变化结果表明,工程施工后,排水管身始终被沙体覆盖,一年后部分管头被沙体覆盖,最终管头被覆盖率稳定在70%以上。3)会展管头附近海滩潮上带和高潮带沉积物自北向南运移,低潮带则相反;潮上带和中潮带上部沉积物从管头所在"连岛沙坝"向两侧海滩输移,而低潮带和中潮带下部输移方向相反。沉积物粒径由岸向海逐渐变粗,越靠近管头,沉积物粒径呈变细趋势。最后讨论了引起管头局部海滩地形地貌变化的主要因素。     

秦皇岛地区侵蚀性海滩的演化及保护

秦皇岛地区的旅游海滩大部分处于侵蚀状态,沿海河流入海沙量的减少是引起海滩侵蚀的主要原因。对比不同时期的海岸剖面资料,论述了侵蚀性海滩滩面变窄、滩砂粗化和滩面变陡等问题。在讨论海岸侵蚀与海滩侵蚀两个概念的区别和内在联系基础上,依据海滩的岸坡物质对秦皇岛地区侵蚀性滩海进行了分类,侵蚀性海滩的保护及恢复的关键问题是海滩发育空间及物源,最后,针对不同类型的侵蚀海滩,提出了具体防护措施。