极限波高下人工沙坝的动力调整研究

基于人工沙坝影响波浪破碎的理论分析,采用极端高水位、设计高水位和0.00m水位下的极限波高作为入射波,对近岸人工沙坝进行了模拟试验,研究波浪动力对人工沙坝剖面的变形及其对岸滩养护的影响。结果表明:坝顶水深和沙坝高度之比h/d决定沙坝的稳定性,h/d较小时,沙坝能接近稳定;沙坝的变形与坝前波浪破碎有关,可用坝顶水深和临界水深之比h/hb判定波浪在沙坝上的破碎;近岸人工沙坝使波浪提前破碎,滩肩拓宽,使泥沙向岸输移大于向海输移,减小岸滩侵蚀区域,增大淤积范围。     

旅游开发活动对沙坝-潟湖景观稳定性的影响分析——以广西北海银滩沙坝-潟湖景观为例

以北海银滩两组沙坝—潟湖景观的旅游开发为例,基于1990,2000和2003年的遥感数据和GIS技术,研究旅游开发活动对沙坝—潟湖景观稳定性的影响。研究结果表明,1)目前沙坝(滩)用于旅游开发,人类活动作用下加速岸滩的蚀退和潟湖的淤积,使沙坝—潟湖景观体系走向衰退。2)人类活动作用下两组沙坝—潟湖景观呈同步变化,海岸景观生态过程与联系使得整体的演变效应明显扩大。3)旅游活动影响下的沙坝——潟湖景观格局的稳定性主要取决于旅游经济活动对沙坝——潟湖景观的合理利用。研究结果可为沙坝—潟湖景观和海滩旅游度假区的旅游开发及生态管理提供参考和借鉴。     

波浪作用下沙坝不稳定性实验研究

对波群、规则波和不规则波作用下沙质海岸上沙坝运动进行了实验研究。研究沙坝产生的机理和不稳定性,以及不同波浪下所产生的海岸平衡剖面形状。实验中发现,波浪作用下沙坝处于向岸和离岸运动的不稳定状态,其原因可由地形不稳定性分析。探讨了波群调制系数对沙坝运动的影响,讨论了不同波况对海岸剖面形态的影响。     

风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制物理模型试验研究

近年来风暴潮等海洋灾害日趋频发,沙质海岸侵蚀问题也愈发突出,沙滩稳定防护显得日益重要。为研究风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制问题,设计了一系列的水槽试验,对风暴浪作用下沙质岸滩的稳定机制和演变过程进行了录像观察和研究分析。试验中采用图像处理技术,根据水和岸滩床面的像素值差异,对岸滩整体剖面进行实时动态提取;对比和分析了不同入射波高、波周期、水深、岸滩初始坡度以及波高连续变化下沙质岸滩演变过程。试验结果表明,岸滩稳定与岸滩初始坡度和沙坝的发育直接相关,而波参数主要影响岸滩扰动幅度和沙坝以及前滩侵蚀边界的位置变化。当入射波高连续变化时,沙坝迅速响应并向离岸迁移。岸滩变化幅值与入射波能流存在明显正相关关系,波能流越大对岸滩稳定性的危害越大。而水位升高会增强前滩向岸侵蚀风险。此外,在本试验尺度下,前滩以侵蚀为主。当岸滩初始坡度小于稳定坡度且波陡较小时,即Dean参数Ω''较小时,岸滩才发生明显的前滩淤积,这对于试验尺度下岸滩恢复工况研究至关重要。具体来说,当岸滩整体坡度为1:10且前滩坡度达到1:5~1:2.5时,岸滩稳定性最好,岸滩形态最接近最终平衡剖面,岸滩趋于稳定的时间最短。     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

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.     

人工沙坝喂养侵蚀海滩效果研究

针对北戴河海滩侵蚀现状,通过物理模型试验及FLOW-3D数值模拟,获得在不同水位与波高条件下人工沙坝作用下的波浪消减与岸滩演变效果,旨在获取相对坝顶水深和波陡对波浪透射系数的影响以及不同水位情况下岸滩演变规律。研究结果表明:相对坝顶水深与波陡是影响波浪透射系数的关键因素,透射系数随相对坝顶水深的增大而增大,随波陡的增大而减小,水位越低,人工沙坝的养滩效果越好。     

岚山海区波浪特征及其对海岸的影响

岚山海岸近年来侵蚀严重,海岸侵蚀的自然因素主要由波浪引起,较大浪出现的季节和波浪尺度决定了海岸侵蚀发生的时间和强度。本文分析了岚山海区的波浪特征,并探讨了岚山海岸侵蚀的原因及波浪作用下海岸侵蚀的过程。     

浮渡河口沙坝—潟湖地貌系统稳定性评价研究

沙坝—潟湖是一类持续处于动态平衡调整过程中的地貌系统,具有河口典型的生态系统和重要的科研价值。文章从物源供给特征、外部干扰特征和沙坝—潟湖系统结构特征3个方面考虑,构建了沙坝—潟湖系统稳定性评价指标模型,用于评估浮渡河河口沙坝—潟湖稳定性。结果表明：2001—2012年沙坝—潟湖稳定性明显下降,河口筑坝、围海养殖等海岸开发活动强度的增加是引起稳定性下降的主要原因。在人类干扰活动较小的阶段,沙坝—潟湖稳定性会逐步调整并趋于动态平衡,但很难恢复原始稳定状态。沙坝－潟湖海岸是海岸整治修复的重要对象,采用量化指数方法识别沙坝－潟湖海岸演化趋势,可进一步增强海岸整治修复对策合理性。     

荣成湾典型沙坝-潟湖海岸地貌演变研究

20世纪70年代末以来,荣成湾月湖沙坝-潟湖海岸地貌发生了巨大变化。研究沙坝-潟湖海岸地貌的演化过程可进一步掌握其演化规律,对保护和修复沙坝-潟湖海岸地貌体系具有重要的现实意义和理论依据。本文以1975-2021年47期遥感影像和1934-2014年4期不同时期测量的海图为数据源,通过遥感(Remote Sensing,RS)技术和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)对月湖沙坝岸线进行提取,并用数字岸线分析系统对岸线变迁进行定量分析,最后通过构建水下岸坡数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)对不同时期的等深线进行提取。结果显示：(1) 1975-2021年沙坝处于侧蚀变窄和切蚀变短的状态,坝尾内弯显著。1975年以来沙坝侵蚀后退较显著,从坝根到坝尾侵蚀速率逐渐增加。其中,1979-1986年沙坝侵蚀最严重,最大后退距离达95.7 m,平均蚀退速率为8.32 m/a。(2) 1975-2021年,沙坝面积逐渐减少,潮汐通道逐年展宽。其中,1979-1986年沙坝面积急剧减少,平均减少速率为0.014 2 km<...     

浙江省海岸侵蚀及防治概述

浙江海岸侵蚀现象普遍存在。基岩海岸海蚀地貌发育,因其组成物质抗冲蚀能力强,岸线后退不明显;砂砾质海岸普遍发生侵蚀,尤其是无计划的人工挖沙,造成沙滩减小或消失;淤泥质海岸大多处于缓慢的淤涨状态,但由于自然条件的改变和人为作用的影响,某些岸段发生侵蚀,特别是受到台风暴潮的影响,岸线在短时间内出现大规模后退和滩面下蚀。侵蚀岸段主要见于杭州湾北岸澉浦至金丝娘桥岸段,杭州湾南岸临山至西三岸段及瓯江口北岸盘石至黄华岸段。淤泥质海岸后缘为滨海平原,组成物质为粘土质粉砂,抗冲蚀能力弱,为防止和减轻海岸侵蚀,沿岸建造各类海岸工程(海塘、丁坝、导堤等),提高防潮抗浪能力,在朝滩种植大米草,互花米草,消浪促淤明显。另外,在海岸开发活动中,应加强海岸侵蚀监测和综合管理。     

辽宁省海岸的蚀淤等级与分布

为了查清辽宁省海岸的蚀淤等级和分布,从1990年和2007年遥感图像中提取了17年的岸线变化信息,结合辽宁省908专项海岸带海岸侵蚀特征的调查资料,对全省海岸蚀淤情况进行了等级划分,并对其形成原因进行了分析与评价。结果表明,砂质海岸侵蚀较重的区域主要分布在绥中和熊岳一带,黄海岸段的砂质海岸基本稳定,基岩海岸侵蚀较重的区域主要分布在老铁山一带,粉沙淤泥质海岸侵蚀较重的区域分布在庄河一带。摸清辽宁省海岸蚀淤等级分布,对海岸整治与修复、海岸侵蚀灾害的防治与防护以及海岸带管理具有一定的指导意义。     

海岸开发工程回淤问题的动床波浪输沙试验研究

利用动床波浪输沙物理模型,试验研究了海岸开发工程引起的冲刷和回淤问题,直观预演了工程竣工后可能引起的;中淤现象。试验研究对象为南山滨海开发区旅游项目开发工程,试验结果给出了工程布置的各部分的淤积情况,表明淤积量较大,会引起工程区域及邻近海岸带的冲淤,并针对该工程提出建议。通过该试验的淤积情况表明：在实施海岸工程特别是在海岸带上做旅游项目开发时,要尽可能地不改变自然形成的原有海岸,否则可能会打破动态平衡,改变原有动力条件,破坏海洋环境,同时增加工程风险。强调了在海岸工程的设计和施工前要重视通过水工物模试验研究新平衡的演变过程。     

江苏省海岸侵蚀现状遥感监测与防治对策

文章利用卫星遥感解译、潮汐数值模拟、GIS空间拓扑分析等技术手段,对水边线进行水位订正,推算出2019年度江苏沿海的遥感海岸线,对江苏省海岸侵蚀现状进行了遥感监测与评估。研究结果表明:2019年江苏省共有侵蚀岸线长58.55 km,占全省大陆海岸线的7.39%。废黄河三角洲侵蚀型海岸的侵蚀岸段平均年侵蚀后退 59.24 m,主要表现为盐养围堤的冲刷水毁;辐射沙洲北翼淤长型海岸的侵蚀岸段年平均侵蚀后退152.28 m,表现为潮间带上部坡度变缓,海岸线持续内移。全省海岸带侵蚀总面积为 7.244 8 hm2,强侵蚀岸段主要分布在南八滩闸北侧,新洋河口两侧以及斗龙港南侧区域。文章同时结合江苏海域动态监管工作经验,提出了5点海岸侵蚀灾害防治对策:①加强天-空-地一体化多手段联合监测,精确监控海岸侵蚀灾害发生范围与程度,了解海岸侵蚀强度与等级;②联合多平台海洋观测,深入开展致灾因素分析,了解海岸侵蚀灾害的发展与变化趋势,逐步完善灾害预警机制;③根据不同的海岸类型与海岸侵蚀特征,有效开展多策略的海岸防护整治,减少海岸侵蚀灾害损失;④加快海岸带保护修复,明确海岸带开发活动的适宜空间与适宜程度,优化海岸带空间布局;⑤强化海岸责任管理,明确监管职责。     

广东省海岸侵蚀现状及影响因素分析

20世纪50年代以来,广东海岸蚀退现象比较明显,本文基于广东省海岸侵蚀全面系统的调查,描述了广东省海岸侵蚀现状,进行了侵蚀强度分类及分布规律统计;总结分析不同海岸侵蚀类型的特征及差异;通过分析影响海岸侵蚀灾害的因素认为,广东海岸侵蚀是自然因素和人为因素共同作用下产生的,人类活动是近代海岸侵蚀加剧的主要原因。本研究将有助于广东省海岸带减灾、防灾目标的实现,为海岸侵蚀灾害的进一步研究打下基础。     

冬季波浪与人工岛联合作用下日月湾海滩冲淤演变特征

人工岛作为一种新兴的海岸工程, 它的建设所引起的岸滩冲淤和防护问题日益受到人们的关注。本文以海南万宁市日月湾人工岛为例, 通过4期实测海滩剖面数据和多时相遥感影像, 分析了冬季波浪与人工岛联合作用对日月湾海滩冲淤变化的影响, 并结合海区波况, 探究了海滩冲淤变化机理。研究表明, 日月湾海区冬半年的平均有效波高与波浪周期明显强于夏半年, 且波浪强度整体上呈现逐年上升的趋势, 但在人工岛建设前后变化幅度较小; 人工岛建设对海滩地貌变化有强烈影响, 海滩呈现出岛后淤积而两侧侵蚀的显著特征, 岛影区海滩不断淤积, 岸线向海淤进达200m, 甚至可能与人工岛相连形成连岛沙坝, 人工岛后两侧海滩侵蚀, 岸线向陆一侧蚀退最大距离达50m; 海滩在冬季波浪和人工岛共同影响下, 岸滩自北向南依次表现为稳定、侵蚀、淤积、相对稳定、略有侵蚀或淤积、侵蚀、淤积的冲淤变化特征。     

Effect of the kelp Laminaria hyperborea upon sand dune erosion and water particle velocities

This paper presents a set of results from a laboratory study on water wave propagation above submerged vegetation growing in the surf zone and the effect of submerged vegetation on dune erosion. The study has focused on the kelp Laminaria hyperborea. The reason is that this kelp is commercially harvested along the Norwegian coast and there is a need to obtain better knowledge on the possible consequences of this harvesting. Experiments were run with irregular waves over a sloping bottom, and a kelp field was simulated by 5000 artificial kelp plants in a 1:10 scale. The experiments primarily focused on the effect of kelp upon erosion of a sand dune, wave damping and water velocities. It was found that the water level is a very important factor to the degree of dune erosion, while the kelp has only a minor effect. The kelp does, however, cause significant wave damping and the degree of wave breaking is reduced. It was also found that the kelp modifies the water velocity profile. In a region above the kelp canopy layer, the time-averaged water velocity was shoreward, while the seaward undertow was confined to a region higher up in the water column.     

植物对孤立波作用下直立堤局部冲刷影响实验研究

基于水槽实验,研究植物对孤立波作用下直立堤局部冲刷的影响。通过改变实验入射波高、植物带的宽度和密度,分析各要素对直立堤局部冲刷的影响。实验对波高沿程变化、孤立波越堤、回落过程以及地形演变进行全程的测量和记录,并进行有无植物带保护的直立堤局部冲刷对比分析。结果表明,植物带的存在,使得堤后相对最大冲刷深度显著减小,堤前冲刷形态由单峰式"L"型变为双峰式淤积沙坝形态,且冲刷位置由原堤脚前移至植物带所在位置,冲刷范围大幅增加。减小植物带密度或者植物带宽度会使近岸侧或是离岸侧的相对最大冲刷深度和相对最大淤积高度有增大的趋势,但是当入射波高增大时,二者的影响不显著。该研究对实际工程中植物带的合理布置提出了具有参考性的建议,对减少堤防工程的冲刷和损失有一定现实意义。     

海岸侵蚀作用下海岸带地区极端风暴洪水风险评估 —以上海石化为例

海堤是海岸带地区社会经济活动的重要保护屏障。海岸侵蚀的加剧将导致海堤稳定性和安全性降低, 增加海岸带地 区遭受极端风暴洪水的风险, 进而影响到海岸带地区的安全。本文选择上海石化这一遭受海岸侵蚀较为严重的区域作为研究 区, 利用 GIS 分析了 1972—2020 年近岸海床侵蚀特征, 并基于 2000—2020 年-5 m 等深线变化评估了上海石化近岸海堤的 稳定性。结果表明： 1972—2020 年间上海石化前沿海床整体以侵蚀为主, 石化近岸东侧以及西侧局部的浅滩侵蚀明显, 城 市沙滩中段、第 6 次围堤处以及码头东岸海堤稳定性最低。基于上述研究结果, 考虑海堤稳定性薄弱段出现极端风暴洪水漫 堤或溃堤情景, 模拟并分析了上海石化 2010 年 、2030 年和2050 年遭受千年一遇极端风暴洪水的风险。结果显示： 在 2010 年基准年情景下, 受海岸侵蚀作用最明显的城市沙滩和第6 次围堤区域遭遇极端风暴洪水的风险最高, 到 2050 年, 当前稳 定性较好的海堤安全性也将大大降低, 与 2010 年相比, 上海石化近岸地区的直接经济损失将会增加近 3 倍。     

黄河三角洲孤东及新滩海岸侵蚀机制研究

黄河三角洲孤东及新滩地区是黄河1976年以来清水沟流路河口新淤积的滩涂地带。根据孤东及新滩海域1997—2003年16个海岸剖面的实测地形资料以及利津水文站的水沙资料，阐述了黄河口尾闻改道清8出汉后，孤东及新潍海岸剖面的冲淤演变过程，并从动力地貌的角度对其冲淤过程和机制做了重点研究．结果表明，1998年以后，除新口门附近轻微淤积，其它岸段均遭到不同程度的侵蚀．清水沟老河口附近剖面表现为上冲下淤的侵蚀类型；其余侵蚀剖面形态则表现为均衡侵蚀型．近年来黄河入海水沙量的减少以及1996年河口流路的改变，调整了入海水沙、海洋动力和海岸地形之间的动态平衡，海洋动力相对增强，从而导致海岸侵蚀后退。