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.     

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.     

环渤海砂质岸侵蚀和海滩养护

环渤海辽冀津鲁砂质岸近几十年遭受愈来愈强烈的侵蚀,岸线平均蚀退率约1.0～2.0m/a,局部或短期可达5～8m/a。为抑制海岸侵蚀,曾采取大量修建顺岸坝、丁坝等海岸"硬工程"护岸,但引起下游岸段继续侵蚀。近年逐渐发展起来的抛沙养滩工程可以增宽和稳定海滩,至2012年底,已完成和正在进行共有13处养滩工程,包括砂岸养滩、泥岸养滩和岩岸养滩等3种类型。在不同类型的海滩上养滩,应强调不同的设计重心。环渤海各养滩工程效果比较好,促进了滨海旅游业的发展,也取得了一些设计经验,预计未来将迎来环渤海海滩养护的新高潮。     

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。     

秦皇岛金梦湾海滩侵蚀和海滩养护

金梦湾海滩是秦皇岛海港区西部较大的浴场,地理位置优越,但在养滩工程前曾遭受着严重的侵蚀,侵蚀速率在1.26~1.98m/a之间,最大可达3.86m/a,海滩宽度为40~90m,沉积物粗化严重,海滩质量较差,严重影响了海滩的旅游功能。海滩修复工程主要采用近岸补沙和建设生态离岸潜堤的方式,其中近岸补沙方量为172.5×104 m3,离岸潜堤3条。工程后经过1年多的观测,海滩仅在工程后初期侵蚀量较大,之后海滩侵蚀趋势明显减弱,海滩逐渐向平衡状态发展。养滩15个月后,海滩上仍保留了83.4%的沙体,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。     

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.     

北戴河西海滩潜堤岬头养滩功效研究

根据北戴河西海滩人工养滩后实际监测数据,对养滩工程中潜堤岬头的养滩功效进行分析,并通过数值模拟的方法进行验证。结果表明,潜堤岬头起到了很好的消浪促淤效果。岬头建成后,沙滩整体以淤积为主,局部岸段发生侵蚀,但侵蚀量不大,低潮滩以上沙滩平均单宽淤积量为21.3 m~3/m,其中,M4剖面单宽淤积量最大,为98.3m~3/m;数值模拟结果肯定了岬头的消波减能功效,其预测的岸线形态与实测岸线基本一致。     

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10.39 km,共向海滩抛沙约202.7万m3,平均单宽抛沙率约196.3 m3...     

北戴河中海滩人工养护前后沉积物粒度变化特征

依托秦皇岛北戴河中海滩养护工程,对养滩前后不同时期抛沙区内外表层沉积物样品进行粒度实验,获得沉积物粒度参数,并结合Gao-Collins粒径趋势模型,对海滩养护后沉积物粒度变化特征、沉积物输运变化以及抛沙区外未养护海滩沉积物的影响进行研究.结果显示,海滩养护后,抛沙区内沉积物粒度总体细化,在养滩初到养滩之后6个月期间,抛沙区内沉积物变细、分选变好,这是由于外来抛沙的混杂和夏季ES向波浪的搬运作用,抛沙物质和原始海滩沙混合,抛沙区外变化趋势相反.养滩9个月后,由于冬季暴风浪的增多,抛沙区内沉积物遭受侵蚀并在抛沙区外淤积,抛沙区内沉积物变粗、分选变差,抛沙区外沉积物变细、分选变好.15个月后,抛沙区内外沉积物均变细,冬季侵蚀的海滩得到恢复.沉积物净运移趋势由沿岸输移逐渐变为垂岸输移,这是由于经过1年多的时间,海滩与区域动力环境相适应,海滩处于横向输沙动态平衡的状态,即夏季向岸输沙、冬季离岸输沙.     

葡萄牙特洛亚半岛海滩养护及疏浚沙养滩的意义

葡萄牙特洛亚半岛海滩近十余年受到强烈侵蚀,海浪冲刷到数千万年稳定的古罗马遗址,在2006—2007年,当局将28.6万m3港口航道疏浚沙抛填至海滩上,进行养滩修复,效果较好,扩宽了干滩,稳定了古罗马遗址,发展了旅游业。这不仅是一个完美高效的养滩工程,而且还是一个极其节约的工程,使用疏浚沙不仅降低了运输费,还为港口节约了购买抛沙海域的费用。我国港口航道甚多,每年至少约有8亿m3疏浚沙,很少用于养滩工程,反而购置河道沙和邻近河口沙。若改用疏浚沙养滩,可极大地降低养护成本,既可节约购沙经费,还可为港口部门节约抛沙海域的购置费用,而且也能为抛沙取沙海域维持正常的航运环境。     

基岩陡斜岸养滩的负面作用和对策——案例分析

介绍了中外4个基岩陡斜海岸的养滩案例,说明基岩海岸水下坡一般较陡,水深较大,近海波浪未经底摩擦消能过程就逼近海岸,实行一次性卷跃破碎,强烈侵蚀海岸,塑造侵蚀地貌或在海蚀崖下高潮线附近沉积窄而薄的短裙式海滩。在这种海滩上进行开敞式抛沙养滩,往往难以成功,以致连年抛沙,连年被流失光。我国曾有一些养滩工程经历过该类沙流失干扰。按照丁坝与连续离岸潜坝组合或丁坝与平行双岸外潜坝组合模式,可以阻挡人工向前滨滩面所抛沙的外流,并能有效地消散岸外波能和阻挡沿岸移沙,保证人工抛沙养护海滩的扩宽和稳定。证明采取特定的硬工程组合可以在基岩陡斜海岸上构筑宽阔的人造海滩。     

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。     

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。     

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。     

鲁南沙质海岸的侵蚀量及其影响因素

近数十年来,鲁南海岸持续侵蚀,与20世纪60年代相比,该段岸线平均蚀退率1 m/a左右,海滩沙侵蚀量约20.79×104 m3/a.其中,近28年陆源输沙平均减少6.47×104 m3/a,人为前滨采沙8.9×104 m3/a,海平面上升引起海滩侵蚀量约为1.67×104 m3/a,该三因素影响力度之比为4∶5∶1.     

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。     

秦皇岛金梦海湾海滩生态修复设计

金梦海湾位于秦皇岛海港区西浴场,其海岸侵蚀速率约为-1.26～-2.98m/a。生态修复工程利用秦皇岛港防波提并建设生态离岸潜堤,构建静态平衡岬湾,工程近岸补沙方量为172.5×104 m3,工程后取得了较好的效果。从设计理念、设计要素和养滩监测等方面,对秦皇岛金梦海湾海滩养护工程进行了总结和探讨。     

埃及阿莱曼旅游区海滩养护及硬工程作用

阿莱曼海滩位于埃及尼罗河三角洲西侧,是长约12km的平直沙坝潟湖岸,在强劲的西向常、强浪的作用下,泥沙沿岸向东运移,引起海岸长期强烈蚀退。1998—2009年分3个阶段整治和抛沙养滩,先后建成13条丁坝组成的丁坝群,丁坝效应稳定了8.5km的海滩,3个阶段共向滩肩抛沙116×104 m3,但是水下基岩陡斜地形导致严重沙流失,使海滩不能增宽,丁坝群尾闾效应也导致丁坝群下游3.5km海难侵蚀更加严重,于是先后采取了分段式岸外坝群和岸外连续长潜堤加堤内丁坝格,消除了丁坝群下游岸的侵蚀。结合我国相应案例说明在那些强烈侵蚀和严重沙流失岸段养滩,必须强调丁坝、岸外坝等硬工程的作用。这些构筑物既能消散波能,又能阻拦所抛沙的流失。对于那些水下为基岩陡斜地形的海滩,更应设计一定的硬工程,埃及阿莱曼的连续长潜堤加丁坝格的设计和我国三亚三美湾的连续岸外坝丁坝加人造沙坝的经验都是十分重要的。     

人工近岸沙坝在海滩养护中的应用——以北戴河养滩工程为例

作为“软性”工程措施的人工养滩是与海岸生态环境最为和谐的海滩防护措施,即可用于侵蚀岸段的整治修复,亦可长效地防治海岸侵蚀.人工近岸沙坝一方面相当于淹没式离岸堤,使坝后被遮蔽区波浪减弱具有遮蔽功效;一方面将泥沙补给于被侵蚀的海滩剖面,具有喂养功效.应用数值模拟和物模试验探讨了沙坝的养滩功效,并以北戴河养滩工程为例证实了人工近岸沙坝在海滩养护工程中的作用.