砂质海岸岸滩侵蚀演变模式探讨——以山东南部海岸侵蚀岸段的岸滩演变为例

在分析山东南部海岸几十年来的地形观测资料的基础上，运用砂质海岸等深线变化预测理论，建立该区的岸滩侵蚀演变预测模型，研究了该区域岸滩演变规律。实测资料验证表明：预测结果合理，基本反映了本区岸滩演变的特征。     

闽粤交界处大埕湾海域表层沉积物分布运移特征及沉积动力环境分区

大埕湾位于闽粤交界处,是典型的岬角弧形开放型海湾,本文基于实测的海流、表层沉积物数据,分析了大埕湾海域表层沉积物的分布特征,计算了再悬浮通量与输运通量,结合粒径趋势分析方法探讨了表层沉积物运移趋势,利用Flemming三角图示法对沉积动力环境进行分区并分析了泥沙输运的主要控制因素。结果表明,研究区表层沉积物有砂质粉砂、粉砂、含砾泥和泥4种类型,沉积物颗粒较细,整体以粉砂和泥为主,砂质粉砂和含砾泥呈圆斑状零星分布;粒级组分含量和粒度参数平面分布分区明显,黏土组分、分选系数和偏态值呈现“东北小西南大”的特点,粉砂组分和峰态值则表现出相反趋势。观测期间表层沉积物日再悬浮量为41.86kg/m2,日净输运通量40.36kg/m,逐时再悬浮通量值和单宽输沙率大小与潮流流速变化相关性较好,且涨潮段大于落潮段,净输沙指向涨潮方向,由西南向东北方向输沙。研究区沉积动力环境可划分为DⅡ、EⅡ和EⅢ3个分区,沉积物搬运以悬移为主,潮流和波浪是研究区泥沙起动及输运的主要动力,泥沙来源主要有近岸侵蚀供沙、东西两侧海域输沙以及少量短源季节性陆源碎屑补给3方面。     

平衡岬湾理论在莱州湾东岸砂质海滩的应用分析

岬湾海岸是世界上分布最为广泛的海岸形态,其形态特征可以反映岸线的长期冲淤变化趋势,相应的理论模型被提出来用以模拟平衡状态的岸线形态。莱州湾东岸从龙口港至刁龙嘴发育4个典型的岬湾海滩,本文利用常见的3个岬湾模型模拟该处海滩形态,并分析各模型的适用性,结果显示抛物线模型模拟结果适合本研究区,通过模拟和现场调查发现该区域绝大部分岸段将仍然处于侵蚀状态,人为作用在岸线的冲淤演化中影响巨大。     

近60年莱州湾东部砂质海岸地貌的时空动态

在野外考察的基础上,以不同时期测量和成像的海图、地形图和高分辨率遥感影像为数据源,综合使用数字岸线分析、遥感、地理信息系统等方法,对近60年来莱州湾东部砂质海岸（界河口-刁龙嘴）地貌演变进行研究。结果表明,研究期内莱州湾东部岸线迁移和水下岸坡冲淤存在强烈的时空差异。岸线迁移表现为冲淤进退交替发生,其在时间过程上具有非线性的显著特点。1959-2013年,侵蚀岸线所占比例波动起伏,具有阶段性。侵蚀岸段年均演变速率以1985年为界分成两个阶段,前期由极大值4.95 m/a（1959-1969年）锐减至极小值1.97 m/a（1969-1985年）,后期由1.97 m/a增大到4.43 m/a（1985-1998年）,之后均处于高强度侵蚀。岸线迁移空间分布的差异性主要表现在4个岬湾的岸线变迁特征与莱州湾东岸岸线整体变迁并不一致。同时,水下岸坡冲淤条带大体相间分布,同一岸段1959-1985年和1985-2008年的冲淤演变趋势基本相反。进一步分析表明最近60年来,莱州湾东部砂岸在水库拦沙、潮上带工厂化水产养殖、大型海岸工程等人类活动的地貌效应共同控制下,发生了5次岸线淤积前进与侵蚀后退以及冲淤速率大小的交替。     

三亚湾海岸侵蚀原因分析及防治对策

根据2005年对三亚湾海岸侵蚀的调查及2006年和2007年连续两年的监测,掌握三亚湾海岸侵蚀现象较为突出的三处岸段,其成因有自然因素,也有人为因素,在采取了相应的防治措施后,监测结果显示,侵蚀现象已有缓和.     

莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析

研究了莱州湾海域水文、泥沙特征及沉积状况,分析了莱州湾海域不同等深线的冲淤变化。结果表明,莱州湾海域具有显著的大陆性气候特征,潮汐类型属于不正规混合半日潮,海岸泥沙主要来源于支脉河的径流和涨潮流携带来的海相泥沙;0 m等深线1991—1993年是向海淤进,其余年段均为蚀退,蚀退速率与黄河口来沙量和口门入海位置有一定关系;两个断面上不同等深线的淤进(淤积)和蚀退(侵蚀)交替进行,0~2 m等深线总体为蚀退(侵蚀);大于2 m等深线总体为淤进(淤积);两个断面上坡度2~5 m等深线之间最陡,随着水深加大,坡度逐渐变缓,不同年份趋势基本一致。     

最近30年来人类活动对莱州湾南岸地貌过程及海水入侵的影响

以1979年以来4个时相的遥感影像为主要信息源,在野外地貌调查和验证的基础上,采用RS、GIS技术并引入景观空间分析方法,通过目视解译提取莱州湾南岸不同时期的地貌信息,分析了人类活动对海岸带地貌过程及海水入侵的影响.结果表明,最近30年来海岸带地貌整体表现为景观多样性指数、均匀度指数先升高后下降的趋势,表明海岸带地貌的...     

一种新型抛石潜堤对砂质海滩防护作用的试验研究

借助不规则波波浪水槽,开展了两种重现期、三种设计水位下的典型岸滩剖面断面模型试验,对一种新型抛石潜堤的消浪能力、保滩促淤特性以及堤身块石的稳定性进行了研究.由试验资料分析可知:潜堤的消浪能力随堤顶相对水深d/h的增大而衰减,建堤位置的选取对潜堤的透射系数K、浪爬高衰减系数K*以及堤后岸滩冲淤变化有较大影响;堤身整体稳定...     

人工养滩工程的综合防护原则及设计方法

在分析海滩失衡现状及总结人工养滩研究进展的基础上,提出在养滩设计过程中,应分析出现问题,根据地方需求并针对地形地貌条件制定方案.养滩设计最关键的是滩肩高度、剖面型式以及客沙粒径、坡度等参数的确定.滩肩补沙只是补充沙源的手段,而减缓侵蚀需要配合其他养滩方法,使养滩效果更佳.通过工程辅助手段,解决泥沙收支不平衡等问题,形成养滩补沙—构筑物护沙的综合养滩方法.在设计阶段应制定海滩监测计划,为海滩再养护参数确定提供数据.     

沙质海岸沿岸输沙率计算方法研究进展

准确预测波浪作用下沿岸输沙率是沙质海岸研究领域的重要科学问题。根据数十年来国内外沿岸输沙率公式的研究进展,按研究方法对各项成果进行分类,并兼顾时间逻辑,回顾了各研究方法的发展历程及其代表性成果。对各项成果的理论基础、考虑因素、资料来源等方面进行了探讨,并采用现场原型沙、室内原型沙和室内轻质沙等实测资料,对国内外常用公式的预测准确性进行了检验。结果表明,孙林云公式与各项实测资料的吻合程度最高,在众多沿岸输沙率公式中具有明显的先进性。在此基础上,对未来可进一步深化研究的方向作出了展望。     

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。     

胶州湾沉积环境与潮汐汊道演化特征

研究了胶州湾沉积物输运格局，沉积速率和潮汐汊道演化特征，结果表明，胶州湾口门水道内的悬沙净输运是从湾内指向湾外，湾内水体悬沙浓度终年较低，胶州湾的泥沙来源较少，沉积速率较低。历史上的围垦活动虽造成了纳潮量的减少，但口门过水断面面积并未减小。胶州湾是一个地貌演化缓慢，口站过水断面面积小于均衡状态面积的汊道系统。今后，可应用沉积动力学等方法确定维持港口和航道资源所需的纳潮量，结合纳潮海湾的环境保护和生态建设，定量地确定胶州湾的围垦潜力。     

三沙湾夏季底边界层动力过程及悬沙输运特征

基于2018年8月福建三沙湾湾内外共两个定点站位的船基和座底三脚架观测数据,研究了三沙湾底边界动力过程及悬沙输运特征。结果表明,三沙湾湾内湾外两个站位均表现出涨落潮历时相近但涨落潮流速明显不对称的现象,即湾内涨潮流速大于落潮流速,湾外则相反。湾内水体受淡水输入影响较大,表现出落潮期间显著的温盐层化,而涨潮期间水体混合良好;湾外水体受淡水影响不明显,表现为水体温度主导的层化。通过对底边界层动力过程的分析表明,湾内(距底0.75m)、湾外(距底0.50m)站位底边界层的平均摩阻流速分别是0.016m/s、0.013m/s,且两个站位拖曳系数基本相等(2.03×10^–3),表明在相同流速下湾内站位的底部切应力更大,近底沉积物再悬浮和搬运相对湾外站位更为显著。因此观测期间悬沙浓度最大值出现在湾内站位,为109mg/L,且悬沙在垂向上的分布可达上层水体;湾外站位悬沙浓度更低,并且底部悬浮泥沙仅能影响至距底5m的水体。悬沙通量机制分解结果表明,三沙湾夏季的潮周期单宽悬沙从湾外向湾内方向净输运,湾内站位向湾内方向净输运74.88 g/(m·s),平流输沙占主导作用,贡献率41....     

乐清湾近期海岸演变研究

乐清湾是一个与东海相通的半封闭型强潮海湾。通过对1934,1968和1992年的海图对比研究表明:近期乐清湾各等深线所围水域面积持续减小。后一阶段,围垦使岸线推进速度加快,滩涂面积由前一阶段的不断增加转变为不断减小。1934到1968年,西南部最大潮滩华岐潮滩岸线和零米线平均外推速率分别为4.88m/a和13.24m/a;1968到1992年平均淤进速率分别为6.17m/a和8.08m/a。实地采样分析表明:表层水样平均悬沙浓度为0.1043kg/m3,从湾顶向湾口呈不断增加的趋势。悬沙浓度虽较低,但湾内处于低能动力沉积环境,有利于细颗粒沉积物落淤,这是湾内地貌演变的要因。长江入海南移和陆架区再悬浮的细颗粒物质是乐清湾主要的泥沙来源。泥沙自然淤积和人类活动影响是近期乐清湾大部分岸线处于淤进状态的原因。漩门二期工程前后乐清湾的纳潮量减小了5.73%,落潮流相对携沙能力降低为工程前的79%。而根据实测落潮平均流速计算得围垦后落潮流的相对携沙能力减弱为原来的54%。而从1934年到漩门二期围垦工程后,纳潮量减小了22.57%。开辟盐田和围垦造陆工程等人类活动,对海岸演变的影响显著。     

1986–2019年粤东企望湾砂质海岸线演变过程与驱动机制研究

本文采用1986–2019年113景Landsat影像提取高潮线,辅以2015–2019年实测剖面数据,开展了海湾尺度上海岸线的中长期演变过程与驱动机制研究。结果表明：企望湾以中间小型基岩岬角为界划分出的西侧海滩和东侧海滩分别具备4种和3种不同的空间特征;超过一半的区域其海岸线演变表现为非线性行为;Mann-Kendall趋势检验和显著性分析方法较好地解决了已有研究中对研究时段划分缺乏依据的问题;近5年的实测剖面数据也验证了企望湾近期显著的淤积和侵蚀现象。进一步研究表明,自西向东的沿岸输沙过程是近期海岸线演变主要的驱动机制,东侧防波堤因为改变了控制性“岬角”的位置,造成了海湾平面形态不平衡,而中间小型基岩岬角也影响了企望湾侵蚀和淤积的空间差异性。研究结果对于预测未来岸线位置和控制岸线侵蚀风险具有重要的理论和现实意义。     

The importance of extratropical and tropical cyclones on the short-term evolution of barrier islands along the northern Gulf of Mexico, USA

Data are presented indicating the complexity and highly variable response of beaches to cold front passages along the northern Gulf of Mexico, in addition to the impacts of tropical cyclones and winter storms. Within the past decade, an increase in the frequency of tropical storms and hurricanes impacting the northern Gulf has dramatically altered the long-term equilibrium of a large portion of this coast. A time series of net sediment flux for subaerial and nearshore environments has been established for a section of this coast in Florida, and to a lesser extent, Mississippi. The data incorporate the morphological signature of six tropical storms/hurricanes and more than 200 frontal passages.

Data indicate that (1) barrier islands can conserve mass during catastrophic hurricanes (e.g., Hurricane Opal, a strong category 4 hurricane near landfall); (2) less severe hurricanes and tropical storms can promote rapid dune aggradation and can contribute sediment to the entire barrier system; (3) cold fronts play a critical role in the poststorm adjustment of the barrier by deflating the subaerial portion of the overwash terrace and eroding its marginal lobe along the bayside beach through locally generated, high frequency, steep waves; and (4) barrier systems along the northern Gulf do not necessarily enter an immediate poststorm recovery phase, although nested in sediment-rich nearshore environments. While high wave energy conditions associated with cold fronts play an integral role in the evolution and maintenance of barriers along the northern Gulf, these events are more effective in reworking sediment after the occurrence of extreme events such as hurricanes. This relationship is even more apparent during the clustering of tropical cyclones.

It is anticipated that these findings will have important implications for the longer term evolution of barrier systems in midlatitude, microtidal settings where the clustering of storms is apparent, and winter storms are significant in intensity and frequency along the coast.     

基于ADP-XR和OBS-3A的潮滩水文泥沙过程研究以胶州湾北部红岛潮滩为例

于2004年8月17~24日在胶州湾北部红岛潮滩上用OBS-3A和ADP-XR观测了水深、浊度、水平和垂直流速、回声强度、波浪、盐度、水温等水文泥沙要素,同时采集了悬沙和底沙样品作粒度分析.结果和结论为:(1)潮流动力较弱,表层和近底层最大流速分别只有31和26cm/s;(2)弱潮流动力导致潮周期大部分时间的悬沙浓度小于30mg/dm3,但浅水阶段近底悬沙浓度为100~1000mg/dm3;浅水阶段的短暂高悬浮泥沙浓度和其余长淹没时段的低悬沙浓度共同构成悬沙浓度的“U”形潮周期过程线;(3)悬沙浓度的垂直成层分布主要发生在潮周期的深水阶段和平静天气;(4)由于潮流弱和风浪的干扰,悬沙浓度未呈现大小潮周期的变化规律;(5)水体盐度为23.6~29.5;(6)淹没期的温度(21.4~28.6℃)比出露期的(19.3~30.9℃)稳定,温度极高值出现在午后出露期,而极低值出现在凌晨出露期;(7)“浅水效应”是弱动力潮滩泥沙运动的重要特点.