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。     

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩的影响研究

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩有显著影响.本研究以泉州青山湾护岸、泉州崇武中心渔港、海口南海明珠人工岛等建设前后海滩变化为例,开展对海滩岸线形态及部分典型剖面形态的对比分析.结果表明,临海硬式护岸岸前海滩发生明显下蚀,护岸下游海滩岸线侵蚀后退,发育侵蚀热点,剖面伴有下蚀;渔港工程拦沙堤附近岸线局部淤涨,下游海滩岸线大范围侵蚀后退,出现侵蚀热点,侵蚀热点处剖面明显下蚀;人工岛后波影区内海滩淤积,形成沙岬或连岛沙坝突出体,突出体两侧岸线均发生不同程度侵蚀后退.通过分析典型工程案例,探讨了3类海岸工程对相邻海滩的影响方式、影响尺度和原因,对比分析不同类型海岸工程对相邻海滩的负面影响,可为海岸工程建设管理和海滩保护提供参考.     

海滩修复养护技术发展趋势与前景

海岸侵蚀是沿海各国面临的共同问题,海滩养护是当前砂质海岸保护的最佳手段,在全球范围内得到广泛应用。本文回顾了海滩养护技术的发展历程,总结了世界范围的海滩养护实践,分析各国海滩养护理念上存在的差异。以研究文献为基础,总结归纳了平面和横向剖面的补砂方式、辅助工程技术和海滩模型预测等方面的海滩养护技术研究进展,并在此基础上提出了海滩养护的未来发展趋势:①针对复杂海岸的海滩养护应用拓展;②基于沉积物管理的海滩养护修复;③从地貌系统到生态系统全面考虑的海滩养护技术;④全球砂源赤字条件下的海滩保护和修复思路。     

海口湾西海岸海滩沉积物与海滩稳定性分析

海滩是砂质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开发利用与保护具有重要意义。本文根据海口湾西海岸海滩表层沉积物粒度数据,阐述了该区域海滩沉积物的时空分布规律,并通过对比滩面高程数据和水下地形数据分析了该区域的岸滩稳定性。结果表明：海口湾西海岸海滩处于滩面微蚀的轻度不稳定态,其岸外浅滩处于边坡侵蚀的轻度不稳定态。另外,根据波浪作用和泥沙来源进一步探讨了海口湾西海岸海滩沉积物动力机制及其海滩侵蚀的原因。     

海口铺前湾岸滩冲淤演变分析

以海口铺前湾岸滩为研究对象,本文利用多年实测数据及历史海图资料定量计算岸滩的冲淤变化,分析变化规律及原因,尤其是人工岛修建后的影响,为岸滩养护提供支撑。研究结果表明：1990—2007年铺前湾近岸泥沙输运状态表现为沉积,受强台风登陆、入海通量减小等因素影响,演变为冲刷状态,以入海口变化最为明显,铺前湾湾顶总体呈现淤积态势（2007—2019年）,岸线平均蚀退速度约1.4 m/a (2008—2016年)。人工岛修建后,岸线表现为向海淤进,剖面表现为东侧冲刷西侧淤积。受台风影响,岸线平均蚀退距离21 m,后一年内（2021—2022年）,47%的岸线向海淤进10～20 m,如意人工岛栈桥附近泥沙淤积和草本植被恢复是岸线向海推进主要因素。由于建设人工岛栈桥、入海闸门及输沙量变化等局部环境的影响,叠加台风影响,铺前湾岸滩冲淤演变复杂化。     

人工岛对沙质海岸动力泥沙环境及岸滩冲淤演变的影响研究

基于历史海图、历史时期卫星遥感影像、2019年实测水下地形和潮流、波浪数值模拟成果,研究该海域岸滩的发育演变背景、海床和岸线自然冲淤动态、动力泥沙环境及岸滩冲淤动力机制。采用LITLINE岸线演变数学模型,模拟计算了不同离岸距离和不同平面形态人工岛布置型式对近岸岸线变形的影响,岸滩泥沙动力机制和岸滩演变趋势表明,人工岛实施后近岸最大潮流流速小于近岸泥沙起动流速,不具备起动近岸岸滩泥沙的基本条件; SSE向波浪作用时,人工岛西北侧波高明显减弱,波向西偏; S向波浪作用时,人工岛北侧波高明显减弱; SSW向波浪作用时,人工岛东北侧波高明显减弱,波浪传播方向东偏;波浪场改变后人工岛掩护区东西两侧岸滩附近泥沙分别具有向东和向西运移至人工岛掩护区的趋势,形成掩护区的淤积和东西两侧岸线冲刷。     

运用DSAS和SMC分析人工岛建设对岸线变化的影响

海南岛东郊椰林人工岛建设于砂质海岸外,对海岸线变化有非常大的影响。选取5景遥感影像,运用DSAS数字岸线分析系统分析人工岛建设前后岸线变化,同时利用SMC模拟系统分析人工岛建设前后水动力变化情况,用于分析研究泥沙运移趋势。结果表明人工岛建设后,该海岸西段人工岛与陆地之间海域波浪场明显减弱,而沿岸流则由人工岛建设前的自东向西,变为人工岛建设后后两股沿岸流在岛体后方相汇,利于此处泥沙堆积。通过岸线变化分析,人工岛建设之后西段岸线受人工岛的遮蔽由侵蚀转变为淤积,最大淤积速率可达70m/a,形成现在向海凸出沙嘴,最终将演化为连岛沙坝,东段岸线接受不到岛体的庇护则仍表现为侵蚀状态。     

粤东南澳岛青澳海滩侵蚀退化风险评价及其安全调控

分析了南澳岛海滩资源储量、空间分布及其开发利用现状,开展海岛海滩侵蚀风险评价,选择青澳海滩开展岸滩及其海湾海床地形、沉积物、动力泥沙调查,分析探讨了青澳海滩泥沙动力沉积特征,灾变退化过程机制,并从海滩稳定性和游客安全角度给出安全调控建议。结果表明:1)南澳岛海滩资源储量与侵蚀风险区域分异特征明显,其中青澳海滩旅游活动频繁、开发强度大,侵蚀退化风险等级高,人为破坏干扰抑制滩海泥沙交换,无序无度占滩开发与利用破坏了海滩自然演化进程,短期过量旅游活动加速海滩侵蚀退化进程;2)青澳湾沉积物以粗粒砂为主,沙源供给不足,不同岸段岸线进退与岸滩蚀淤与海滩方位、波浪动力强度强弱关系密切,具有明显的纵向沉积地貌分带特征。湾内落潮优势流(SE)优于涨潮(NW),对泥沙输运进入湾内具有抑制作用,潮周期海湾泥沙自湾内向湾外输运,泥沙以外输为主单宽输沙为3 400 t;3)青澳海滩存在严重的"无序占滩建筑,污水肆意排放,管理不规范"等问题,监测评价亦表明侵蚀退化风险巨大,游客安全面临着风险隐患,建议青澳海滩实行以生态化养护开发和"游客为中心"为理念的安全调控措施,设立红线及安全标示。该研究为岛礁生态建设、海岛保护及修复提供科学依据。     

海滩养护理论与试验研究进展

海滩养护是近年来国内外备受推崇的海岸防护措施。我国“十二五”规划中对于海岸防护及岸线恢复工作更加重视,加强海滩养护相关理论和技术问题的总结和评估是进一步做好此项工作的关键。文章回顾了海滩养护法在国内外的开展情况及有关海滩养护剖面设计的理论、物理和数值试验研究进展,分析了目前在海滩养护剖面研究及设计中存在的问题并指出：目前我国海滩剖面演变研究主要应用地质、地形学分析方法,应强调从水动力学角度研究泥沙与岸滩冲淤变化过程的关系;海滩养护设计中简单应用Dean的平衡剖面模式对补滩剖面进行设计存在很大不足,应从实际海滩剖面地形结构、滩面泥沙组成与输移和波浪运动特征等方面寻求改进与提高。     

琼州海峡南岸海岸动力地貌研究

岬湾相间的琼州海峡南岸在海岸动力条件作用下,岸滩发生侵蚀或堆积,特别是南岸中部的南渡江三角洲沿岸岸滩演变剧烈。该文从海岸动力地貌的角度,对琼州海峡南岸的海岸动力特征、泥沙运动以及岸滩演变进行分析。根据海峡南部三维潮流场数值模拟结果,结合经验公式初步分析潮流引起的泥沙运移速率和方向,得到岸外水域总的泥沙运移趋势为从西向东。根据波浪动力计算分析沿岸泥沙运移,探讨沙质岸滩的动态与地貌演变之间的关系,得出海峡南岸海岸地貌演变与盛行的NE和NNE向风浪有密切关系,岸滩的演变过程主要受制于这两个方向的风浪及其引起的泥沙沿岸运移。     

Sediment transport along an artificial shoreline: “The Strand”, Townsville,NE-Queensland,Australia

Construction measures to stabilise or spatially extend coastlines have become a routine measure in urbanised coastal zones. This study quantifies beach profile changes and sediment transport along an artificial beach in Townsville, NE-Queensland. The “Strand” was transformed from a single degraded shoreline into a shoreline with five embayments (or “pocket beaches”) split by four artificial rocky headlands in 1998. The modified shoreline has had an impact on the local and regional northward long-shore sediment pathway, creating local shifts in sand. Sediment deposition and erosion occur at the same time at different parts of the pocket beaches. Collected offshore sediments show that little artificial sand is transported more than a few meters seaward in the south-eastern part of the Strand, while substantial and long-ranging export, i.e., tens to hundreds of meters, occurs in the north-western area. This is mainly the result of the breakwaters south of the Strand, which impacts the predominant northward long-shore sediment transport induced by the dominant south-easterly winds.     

东海岛东北部砂质岸滩年度冲淤变化及沉积物运移分析

东海岛是全国第五大岛,其东部长达28km的海滩是"中国第一长滩"。近年来因海平面上升和人类开发,该海滩局部出现较为严重的海岸侵蚀。基于高精度GPS监测结果及表层沉积物粒度测试结果,使用GSTA趋势分析模型,研究了东海岛东北部砂质岸滩的季节性冲淤变化及沉积物运移趋势,探讨了海岸侵蚀机制。结果表明,研究区岸滩沉积物的运移主要受潮流的控制,以沿岸向北运移为主。研究区南部岸滩紧邻低滩灯塔形成的波影区,沉积物供应较少,岸滩以侵蚀为主;研究区北部沿岸流搬运的沉积物能从南侧得到补给,加之向岸运移的沉积物,岸滩多处于淤积状态。     

珊瑚礁海岸侵蚀的研究方法

珊瑚礁海岸海滩和礁坪是海岸作用是活跃的部分，也是近几十年来与海岸发育，海岸侵蚀联系最密切的部分，这一部分高潮时被淹没，低潮时完全出露或大部分出露，使得在此进行地质填图成为可能，这样的地质图可以提供许多信息，如沉积物粒度分布规律，沉积物来源和搬运方向，海滩岩所指示的古海岸线位置，人类活动特别是海岸工程对沉积物分布的影响以及海岸线的变化过程和趋势，在礁坪上开挖的人工水道内测流，能够了解水流的性质以及是否有足够的速度搬运沉积物，从而了解人工水道对海岸的影响和预测海岸的状态，这些方法也可以用于大陆泥质和砂质第岸侵蚀的研究。     

莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程岸线数值模拟以及模型的验证方

以乐东莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程为例,其完工1年后的岸线监测结果,表明需要进一步对人工沙滩后的海滩岸线演变进行研究分析。通过GENESIS岸线演变模型模拟人工沙滩后的岸线变化,并尝试采用3种方法对模型进行验证。经过验证后,对人工沙滩工程后1年、3年、5年岸线变化进行了模拟分析。研究结果表明:GENESIS岸线演变模型对于包围型(拦沙堤和离岸堤结合方式)人工沙滩工程是适用的。工程完工1年后,补沙岸线形成了侵淤变化的凹凸弯曲岸线,侵淤幅度不大,5年后侵淤幅度变缓,开始逐渐趋于平衡。据此,也为人工沙滩后期的养护、补沙防护工作起到重要的参考作用。     

Storm-induced readjustment of an embayed beach after modification by protection works

This paper examines storm-induced morphological and hydrodynamic changes after a submerged and a detached breakwater were constructed at La Barceloneta beach (Barcelona, NW Mediterranean) in 2006–2007. The shoreline configurations before and after beach nourishment and the construction of the protective structures were compared using a video dataset comprising 29 storm events spanning the pre- (2001 to 2005, n?=?17) and the post-breakwater situation (2006 to 2011, n?=?12), and hydrodynamic modelling based on the SMC coastal modelling system. As a result of the protection works, La Barceloneta was subdivided into two beaches separated by an artificial salient. The analysis of shoreline response to storms has been improved by using the shoreline hyperbolic tangent fit to represent the beach planform. Comparing the pre- and post-breakwater situations on the basis of these shoreline fits facilitated the identification of beach rotation processes because interference by smaller-scale morphological features was eliminated (e.g. the formation, changes in shape or migration of mega-cusps). In the current post-breakwater situation, there is evidence for a change in the behaviour of the north-eastern beach triggered by the submerged breakwater built in 2007. Furthermore, a counter-clockwise beach rotation has occurred at the north-eastern beach, whereas the south-western beach has experienced a clockwise beach rotation. This morphodynamic behaviour is caused by a new, complex wave-induced circulation system comprising two dominant alongshore currents flowing in opposite directions. In contrast to the pre-breakwater situation, the alongshore component of the radiation stress does not accomplish beach rotation in the post-breakwater situation.     

Rip currents, mega-cusps, and eroding dunes

Dune erosion is shown to occur at the embayment of beach mega-cusps O(200 m alongshore) that are associated with rip currents. The beach is the narrowest at the embayment of the mega-cusps allowing the swash of large storm waves coincident with high tides to reach the toe of the dune, to undercut the dune and to cause dune erosion. Field measurements of dune, beach, and rip current morphology are acquired along an 18 km shoreline in southern Monterey Bay, California. This section of the bay consists of a sandy shoreline backed by extensive dunes, rising to heights exceeding 40 m. There is a large increase in wave height going from small wave heights in the shadow of a headland, to the center of the bay where convergence of waves owing to refraction over the Monterey Bay submarine canyon results in larger wave heights. The large alongshore gradient in wave height results in a concomitant alongshore gradient in morphodynamic scale. The strongly refracted waves and narrow bay aperture result in near normal wave incidence, resulting in well-developed, persistent rip currents along the entire shoreline.

The alongshore variations of the cuspate shoreline are found significantly correlated with the alongshore variations in rip spacing at 95% confidence. The alongshore variations of the volume of dune erosion are found significantly correlated with alongshore variations of the cuspate shoreline at 95% confidence. Therefore, it is concluded the mega-cusps are associated with rip currents and that the location of dune erosion is associated with the embayment of the mega-cusp.     

海口湾中间岸段海滩剖面短期时空变化及沉积动态分析 *

海滩的演变特征是海岸地形动力学研究的一个重要内容。基于在海口湾假日海滩连续33d的地形剖面观测数据和台风前后表层沉积物粒度参数数据, 分析了海口湾中间岸段海滩剖面及沉积物变化特征。利用经验正交函数分析, 得出观测期间海口湾海滩有4个主要模态, 分别对应于涌浪对海滩的建设过程、当地风浪对海滩的侵蚀过程、台风对海滩的侵蚀过程和海滩特征地形的调整过程。研究结果表明: 涌浪和风浪对海滩剖面的作用受到了潮位调制的影响; 海口湾海滩显示出遮蔽型海滩变化特征; 沉积物粒度参数对海滩变化反应敏感, 可以提供丰富的海滩演变信息。