防波拦沙堤在人工沙滩设计中的应用研究

海滨城市核心区的沙质海滩是吸引人们旅游度假的一道靓丽风景线,无论是自然沙质海滩还是人工沙质海滩,演变稳定后均形成岬湾弧形岸线形态.兴建防波拦沙堤可以对沙滩起到良好的护沙固沙作用,其不仅可以作为沙滩的硬质边界线存在,将岸线塑造成适合养滩的岬湾地形;且能遮蔽外海风浪,在人工沙滩近岸区域形成波高流速均稳定的水域.基于海口湾畅...     

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.     

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1.26~1.98 m/a之间,最大可达3.86 m/a,海滩宽度为40~90 m,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。     

海滩养护对海滩生态系统的多尺度影响述评

海滩是常见且脆弱的滨海生态系统,具有极大的生态服务功能。受气候变化和人类活动的多重影响,海滩生态系统受损严重。海滩养护是利用人工补沙的方式对海滩地貌进行修复,是抵御海岸侵蚀和改善海滩环境的有效措施,以往的养护往往忽略了对海滩生态系统的影响,许多研究表明海滩养护对海滩生态系统会产生多方面、多尺度的复杂影响。本文在总结前人研究的基础上,梳理出海滩生态系统的构成、特点和功能,分析了海滩生态受损的基本特征,对海滩养护对海滩生态系统多尺度影响过程及影响机制进行了重点述评,并从降低负面生态影响角度给出了海滩养护技术优化方法,以支撑海滩生态系统适应性管理和可持续利用。     

福建崇武半月湾渔港防波堤建成后下游海滩地形变化及养护对策研究

渔港硬式构筑物如防波堤等对海岸的影响显著。以福建泉州崇武半月湾渔港防波堤修建前后的海滩变化为例,通过对2003²011年不同阶段海滩地貌形态、岸线变化分析以及2个海滩剖面多期监测比较发现,防波堤修建后海湾下游西侧海滩发生显著蚀退,西端侵蚀强度最大,向东(靠近防波堤遮蔽段)逐渐减小,中东部遮蔽段转为淤涨。海滩变化的主要原因:1)E2011年不同阶段海滩地貌形态、岸线变化分析以及2个海滩剖面多期监测比较发现,防波堤修建后海湾下游西侧海滩发生显著蚀退,西端侵蚀强度最大,向东(靠近防波堤遮蔽段)逐渐减小,中东部遮蔽段转为淤涨。海滩变化的主要原因:1)E^SE向主入射波浪受到防波堤的阻挡作用,在堤头发生绕射,港内波影区动力变弱;2)防波堤阻碍了从东向西的沿岸流运动,形成东向为主的沿岸输沙,使得东端发生堆积,造成下游的西侧海岸的沉积物亏损,发生侵蚀。针对海岸变化机理提出了海滩养护防御措施,并通过数值模拟预测说明养护海滩以由西向东输沙为主,年均输沙量约3万m3,堆积于遮蔽段,最后,提出采用周期性抽取遮蔽段养护沙补充到西端的方法来实现海滩循环养护。     

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。     

海滩养护工程质量评价研究进展

由于自然因素和人类活动的影响等原因,世界很多海滩经受着侵蚀和破坏。而利用人工养护工程来保护和恢复海滩具有养护效果较明显、干滩面积明显增加以及不破坏环境景观的优点,目前得到越来越多国家的认可。国外由于养滩历史较久,养滩工程后的监测和质量评价不仅开展得早,而且已经成为工程的一个重要部分。评价指标已经比较完善,甚至有些国家已经将养滩效果评价列入法规框架之中。我国的海滩养护工程在十几年前才开始,虽然工程量逐年增长,但是对海滩养护工程施工后的工程监测和工程评价却较少涉及。本文对美国、荷兰、英国、丹麦以及我国等国家的海滩养护工程的工程评价工作进行总结,从而提出适用于我国工程特点的养滩工程质量评价因子和方法。     

我国海滩养护修复的发展与技术创新

21世纪以来,海滩养护技术开始在我国得到应用并迅速发展。本研究基于对过去十几年来我国海滩养护技术的跟踪与深度研究,通过研读文献、资料收集和数据统计,分析了我国海滩养护发展现状及特征,总结归纳了我国在海滩养护技术方面的创新,最后展望了海滩养护的未来发展并提出了建议。研究发现,我国的海滩养护工程在2005年之前较少,此后快速持续增加;在3种养护目的中,滨海旅游占绝大多数,达61. 7%;修复海滩类型中,人造海滩和修复受损海滩的比例相当,同质养护和异质养护的占比分别为51. 1%和48. 9%;在养护海滩的平面形态中,岬湾形态的占比最高,达43. 6%。结果表明,我国在海滩修复养护技术中取得了一些创新,主要包括强潮海岸、强侵蚀海岸、淤泥质海岸等多种动力条件下的海滩修复理论和理念,以及海滩城市排水优化设计、海滩生态养护潜堤等技术方法。     

近期辽东湾西侧砂质海滩冲淤特征

2013-2014年,在辽东湾六股河口两侧开展了海滩地形及海岸侵蚀的现场调查,于兴城至绥中沿海布设6处调查岸段及17条断面。结果表明,研究海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩-滩坎-消散型低潮滩,其中低潮滩多发育有近岸沙坝和水下沙坝。绥中南江屯、皮家屯及兴城新立屯海滩侵蚀明显,多数海滩持续侵蚀,调查期内最大平均下蚀速率达53.2 cm/a。分析发现,海滩地形及断面蚀淤量有较明显的季节或区域差异。海滩冬季近岸沙坝消失、水下沙坝离岸距离小于夏季。六股河口南侧夏季海滩断面侵蚀量增加、淤积量减少,而六股河口北侧相反。研究认为,岸线自然形态差异及其造成的沿岸输沙差异是导致不同岸段蚀淤差异的主要自然原因。海岸封闭性建筑物(尤其是突堤)影响了海滩局部断面蚀淤变化。海滩地貌及蚀淤的季节或区域变化的主要原因为沿岸波浪特征等因素的季节性和区域性差异。     

秦皇岛海滩养护工程的实践与方法

针对海岸侵蚀、沙滩退化问题,近年来在秦皇岛开展了一系列海滩养护方面的工作,积累了一套较为实用的经验和方法。介绍了秦皇岛西海滩、金梦海湾、老虎石和东海滩4个典型案例,其中西海滩采用了"沙丘—海滩—沙坝—潜堤"海滩养护模式,金梦海湾以滩肩补沙为主,老虎石侧重保护,东海滩则是需要多次维护。同时,总结了海滩养护的方案论证、规划设计、工程监测等方面的经验和教训,并就养滩寿命、沙坝的适用性以及工程风险等问题进行了探讨。     

Eco-environmental impact assessment of pre-leisure beach nourishment on the benthic invertebrate community at Anping coast

In recent years,owing to global warming and the rising sea levels,beach nourishment and groin building have been increasingly employed to protect coastal land from shoreline erosion.These actions may degrade beach habitats and reduce biomass and invertebrate density at sites where they were employed.We conducted an eco-environmental evaluation at the Anping artificial beach-nourishment project area.At this site,sand piles within a semi-enclosed spur groin have been enforced by use of eco-engineering concepts since 2003.Four sampling sites were monitored during the study period from July 2002 to September 2008.The environmental impact assessment and biological investigations that we conducted are presented here.The results from this study indicate that both biotic(number of species,number of individual organisms,and Shannon-Wiener diversity) and abiotic parameters(suspended solids,biological oxygen demand,chemical oxygen demand,dissolved inorganic nitrogen,dissolved inorganic phosphorus,total phosphorus,total organic carbon,median diameter,and water content) showed significant differences before and after beach engineering construction.Biological conditions became worse in the beginning stages of the engineering but improved after the restoration work completion.This study reveals that the composition of benthic invertebrates changed over the study period,and two groups of organisms,Bivalvia and Gastropoda,seemed to be particularly suitable to this habitat after the semi-enclosed artificial structures completion.     

海滩养护影响下的海岸风沙作用研究进展

海滩养护已经成为全球基于自然(nature-based)海岸防护的主要手段,并得到广泛应用。随着全球强风区海岸海滩养护工程数量的增加,海滩养护对海岸风沙过程产生的一系列影响逐渐得到重视。海滩养护工程形成了新的海滩地貌形态,扩大了海滩风区、增加了风沙物源、提高了滩面高程、改变了滩面沉积物,海滩地貌和沉积物组分变化引起了风沙运动过程的变化,与自然海滩风沙过程相比,有其独特的过程和特征,已经成为海岸风沙研究的热点之一。本文从海滩养护影响下的风沙环境变化、风沙活动变化以及养护海滩对沙丘的影响等3个方面梳理了国内外研究进展,提出养护海滩风沙研究存在区域不平衡以及风沙过程的综合性影响和定量化研究不足等问题,并结合我国海滩养护未来的发展趋势,从强风区养护海滩风沙运动规律、养护海滩风沙环境全要素的综合影响和风沙作用变化的模型评估等方面展望了我国养护海滩风沙研究的未来发展方向。     

不同补沙方案对海滩剖面影响的数值模拟对比分析

大量工程实践表明,海滩养护是当前抵御海岸侵蚀的常见措施。通过人为地向海滩补充沙源,以达到海岸防护、修复沙滩等目的。本文建立了XBeach一维海滩剖面演变数值模型,并与物理模型试验结果进行对比验证;计算常浪条件下不同方案补沙后海滩剖面达到平衡状态的速率;通过对比补沙工况与未补沙工况的风暴后剖面,分析风暴作用下的防护效果。结果发现,补沙量较大时,沙坝向海侧位置补沙在常浪条件下补沙效率高于滩肩补沙,在风暴条件下防护效果优于滩肩补沙。此次研究对于在实际海滩养护过程中节约施工成本、提高施工效率有着重要意义,同时对于评估沙滩养护工程效果有一定的参考价值。     

近岸人工沙坝保滩促淤的试验研究

借助正态波浪模型,对北戴河海滩某横断面有、无沙坝布置进行了3种水位的极限波高入射试验,测取了坝内外波高过程线及稳定后的断面地形。试验资料及理论分析显示:有无沙坝时沿岸流及波浪的挟沙能力之比与水下沙坝的波浪透射系数的平方成正比,按试验最大透射系数计算的挟沙能力亦可降50%左右,且有沙坝上涌带破波回流对岸滩的冲刷水深可以维持在平均海平面以下1 m内,说明人工沙坝的填筑很大程度促使水体挟带泥沙于掩护区域落淤有效的阻止了泥沙的离岸亏损。试验将为保滩促淤工程设计与实施提供科学依据。     

Multigrain sedimentation/erosion model based on cross-shore equilibrium sediment distribution: Application to nourishment design

In the light of global warming and sea level rise there are many coastal beaches that suffer from erosion. Beach nourishment has become a common practice to maintain the sediment balance on a shore-face. In this paper, a three-dimensional numerical model for evaluating long-term impact of beach nourishment projects has been developed. The model addresses the longstanding complex issue of coastal morphology and sediment grain size distribution from an unconventional angle, which exploits the strong links between grain size distribution and the prevailing transport direction of each sediment constituent under ‘average’ wave and storm action. The present model predicts the redistribution of nourished sediment according to the subtle clues implied by equilibrium distribution curves and latest coastal wave transformation theories. After verification against recent field observations in Terschelling, The Netherlands, the model was used to predict long-term effects of different beach nourishment strategies. It was found that: (a) given the source sediment available in Terschelling the tactics of large volume and less frequent implementation are better than otherwise; and (b) from a pure engineering point of view, waterline nourishment outperforms offshore trough nourishment.The model offers an additional tool for coastal engineers to evaluate the feasibility, effectiveness and the optimization of dumping locations for beach nourishment projects. It is also a useful tool for stratigraphic modelling of shallow-marine sedimentation in conjunction with sea level changes.     

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12 km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8.5 km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3.5 km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。     

厦门岛会展中心海滩养护及其对我国海岸防护的启示

硬式护岸是传统的海岸防护手段.近几十年来,以养护海滩为主的软式护岸已成为欧美发达国家海岸防护的主要措施,而我国尚处于起步阶段.本文以厦门岛会展中心海岸养滩实践为例,通过分析其海岸地貌演变历史、数值模拟养滩工程方案及定期观测海滩养护后剖面的变化,论述了该工程的必要性和可行性,以及养护后海滩的稳定性.同时,结合发达国家护岸的发展趋势,对我国的护岸转型作了思考.研究表明厦门岛会展中心海滩养护工程的施工使该海岸防护方式由硬式转变为软式,工程完成后为期半年的剖面监测数据显示单位宽度留存的沙量平均为381.4 m3/m,为施工初期平均值440 m3/m的86.7％,表明该海滩基本稳定.海滩养护可以修复受损的海滩或者营造新的滨海沙滩,改善滨海城市环境,提高城市品位,促进城市滨海旅游的发展,进而带动社会经济的发展,具有社会、经济、环境、生态等多方面的效应.我国海岸防护观念正在由传统的硬结构护岸转向软式的沙滩护岸,海滩养护将是我国未来海岸防护的一种更好的措施.