DELFT 3D在离岸人工岛建设中的应用——以海南岛万宁日月湾人工岛为例

离岸建设人工岛是围填海的重要方式之一。人工岛的建设势必改变工程区的水动力条件、泥沙输运格局与海岸演变状况。选取合理的平面布置方案,减少工程建设对海岸环境的负面影响,是人工岛建设能否成功的关键因素。以海南岛万宁日月湾人工岛建设为例,利用DELFT 3D模型系统,研究原场与不同平面布置方案后的波浪传播、波生流、泥沙输运与岸滩演变,探讨不同人工岛方案岛后形成连岛坝(Tombolo)或突出体(Salient)的可能性及泥沙淤积体积的大小,分析不同方案的优劣。研究表明,不同人工岛方案因为其大小、离岸距离及所处位置的差异,对岛后的波浪传播、波生流、泥沙输运与地形冲淤演变产生不同的影响。人工岛离岸距离越远、所处位置水深越大,人工岛在波峰线上的投影长度越短,形成连岛坝的可能性越小。     

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。     

近40年芝罘湾岸线时空演变及围填海活动评价

利用1975、1985、1995、2005和2015年5期Landsat影像对烟台芝罘湾海岸线40年的时空变化进行了分析,在此基础上,对围填海活动进行开发强度评价和潜力预测,结果表明,(1)40年间,芝罘湾岸线以向海方向运动为主,岸线长度增加13.09 km,湾顶部岸线变化强烈,海湾面积以大约0.19 km2/a的速度持续缩小;(2)岸线类型已由最初自然岸线为主转变为以人工岸线占绝对优势,其中,港口、码头类型岸线长度增速为0.52km/a,是引起岸线向海变化的主要岸线类型;(3)沿岸开发活动长期以围填海为主导,利用强度持续增强。至2015年,芝罘湾围填海可利用面积约为2.57 km2,照目前的开发速度,预计大约15~16 a后到达围填海潜力极限,节约、集约用海尤为重要。     

近20a来渤海岸线演替及其开发利用策略

本文基于1993、2006、2013年遥感影像提取渤海大陆海岸线,分析了渤海海岸线和围填海的时空演变。研究表明:20a间渤海大陆海岸线长度共增加611.81km,形成陆地1888.30km2,1993-2006年影响渤海岸线变迁的主要因素为滩涂围垦,2006年以后填海造地工程对岸线变迁的影响加剧并成为主要因素;天津大港岸段、河北滦南县-唐海县岸段的岸线开发几近饱和,几乎不具备继续围填海的潜力,建议对已成陆区采取优化开发策略;天津塘沽、山东寿光、辽宁大洼岸段围填海强度较大,继续围填海的潜力很小,建议严格控制新增围填海规模,加强对已成陆区的集约利用,以提高利用效率。     

我国围填海和自然岸线生态环境监管现状及对法律修订的建议

为加强海洋生态环境保护,强化围填海和自然岸线生态环境监管制度建设,切实解决我国围填海的突出生态环境问题,文章基于2002—2018年全国围填海和自然岸线现状,分析当前我国围填海和自然岸线生态环境监管存在的不足,并提出具有针对性的对策建议。研究结果表明:全国大陆自然岸线保有率达标形势严峻;违规审批、处罚不力和监管不到位等导致大量围填海闲置以及自然岸线受损严重等问题;法律层面的滞后是造成监管不足的因素之一,建议尽快启动《中华人民共和国海洋环境保护法》的修订工作,从强化围填海事前审查、完善围填海事中事后监管、加强自然岸线监管保护、提高围填海生态环境损害成本和强化地方监管责任5个方面完善法律制度建设。     

龙口湾冲淤特性对人工岛群建设的响应

龙口市拟建的离岸人工岛群可能将引起龙口湾内冲淤特性的变化及岸线的动态调整。运用MIKE21数学模型模拟了人工岛群建设前后海域潮流场和海底冲淤的变化特征,运用CERC公式计算了龙口湾沿岸输沙率的变化状况,并在以上基础上,分析了龙口湾冲淤特性对人工岛群建设的响应。结果表明,人工岛群建成后,其北侧和西南侧海域以淤积为主,西侧海域以冲刷为主;人工水道内部在西南向大风情况下淤积较为严重;界河口两侧沿岸输沙率差别较大,由界河口来沙和沿岸输沙引起的岛陆间水道的淤积速率约为12.5 cm/a。     

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。     

人工岛建设对海口湾沉积特征与泥沙运移的影响

近年来,人工岛被广泛应用于沿海地区的填海造陆工程以快速获得优质土地,但大面积的人工岛建设会对近岸海底沉积物的分布模式及输运过程产生重要影响。为认识人工岛建设后沉积物变化与运移特征,本文以南海明珠人工岛对海口湾的影响为例,根据人工岛建设前后分别在海口湾近岸采集的底质表层沉积物分析了沉积物特征变化,结合沉积动力分析及粒径趋势分析等方法,讨论了人工岛建设对海口湾表层沉积物性质及运移的影响。研究结果表明,在人工岛建设后,湾内表层沉积物细粒组分增加、粒径减小、分选变差;人工岛修建造成的海口湾沉积动力条件减弱是湾内沉积物变细、泥沙运移方向改变的重要原因。     

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。     

滨海新区填海造陆的地形地貌环境演变影响分析

填海造陆对海岸环境的影响主要体现在改变海岸线长度与形态及直接吹填沙导致近海海底地形地貌变化~([1]),这些变化影响着海岸带规划管理和可持续发展,具有重要的理论和现实意义。文章利用滨海新区遥感影像及其海图资料,对该区域近30年海岸线变迁、围填海演变及海底地形信息进行了提取,并对其具体进程和驱动因素进行了研究。研究表明:30年间,滨海新区海岸线变迁是向海洋推进,且推进的趋势越来越明显,岸线长度增长趋势愈发明显,变迁面积较大。针对填海造陆引起围堤基底冲刷问题,笔者建议对中度冲刷区采取防护工程措施、岸外消浪工程和加强动态监测等措施防止泥沙向航道下移。     

1990-2010年浙江省围填海空间格局分析（英文）

以景观生态学相关指标为基础,定量分析了浙江省1990-2010年围填海的空间格局,研究表明:(1)浙江省围填海总面积20年间达108 760 ha,其中宁波市最大,嘉兴市最小;(2)各类用地斑块面积、个数、密度以及斑块面积变异系数差异明显,且地域之间差异显著;(3)不同地类用途的平均斑块形状指数和平均斑块分维数之间呈正相关关系,台州市和宁波市指数较高,嘉兴市和绍兴市较低;(4)受相关地形条件、发展需要、人类活动等影响,浙江省围填海类型聚集度较高;(5)由于围填海面积、岸线长度、用地类型等存在差异,沿海6个地级市的围填海平均强度指数和多样性指数差异显著。     

黄河口岸线演变及人工岛稳定性分析

利用Landsat TM卫星遥感图像对现黄河口区河道、岸线进行识别和提取,分别研究了1996-2011年间河口区河道、岸线演变特征及近岸淤蚀状况,结合历史实测资料,从整个新老黄河口区动态演化角度,分析了黄河口侧湾大型人工岛工程的稳定性。结果表明:清8以下河道小范围改道2次,可分3个阶段,新河口区岸线整体呈淤进状态,老河口区岸线持续呈蚀退状态,河口侧湾人工岛工程受南冲与北淤双重作用影响,新老河口沙嘴的变化及地层不均匀沉降对该人工岛的长期安全稳定产生了一定威胁。建议在大型人工岛工程两侧修建堤坝等防护工程,并加强河口整个区域地层沉降方面的长期监测工作。     

围填海对海洋水动力与生态环境的影响

近10年来,中国海岸带围填海活动呈现出规模大、速度快的发展态势。围填海能带来显著的经济效益,但对海洋环境与生态的负面影响也不可忽视。针对围填海对海洋环境和生态的影响及作用机制,分别从水动力和生态系统两个方面进行了概述。围填海改变了海洋的自然几何属性(原始岸线、地形地貌、海湾面积),引起水动力环境的变化(潮汐系统和海湾水交换能力),进而影响了海湾的环境容量;围填海破坏了生物栖息地、导致生物多样性的丧失,影响到生态系统结构与功能的稳定性;水动力与生物多样性的变化可显著影响到生物地球化学过程,加速富营养化进程,恶化水质,增加生态灾害风险。目前,围填海后的生态修复策略主要有增加生物量、建设自然保护区、退陆还海3种方式;而生态补偿策略则多基于“生态系统服务功能与生境面积的大小为线性关系”,通过对其经济价值的量化后进行生态补偿与实施相关政策。国际上,生态系统服务功能的量化参数逐步纳入实际管理,并在线性关系研究的基础上,逐步纳入一些非线性的理念,使生态补偿机制更为合理化;而我国对于围填海生态效应的定量化研究及科学理论在管理政策中的实际应用仍亟待提高。整体而言,全面、准确地评估围填海对海洋环境与生态的影响离不开自然科学与社会科学的交叉与融合。     

烟台套子湾人工岛工程水沙环境影响研究

海上人工岛建设既可以增加土地和岸线资源,又可以促进旅游开发。本文首先基于套子湾水动力泥沙条件对套子湾人工岛建设的可能性进行了初步分析,然后建立了波浪潮流泥沙物理模型,并对套子湾距岸2.5 km的6 km²人工岛(菩叶岛)工程方案水沙环境影响进行了试验研究和分析。结果表明,(1)套子湾为典型的弧形海岸,泥沙来源少,潮流动力弱,正常天气条件下含沙量很低,波浪作用下纵向泥沙运动少,泥沙运动总体较弱,岸滩及岸线多年来保持稳定,在湾内建设人工岛是可能的。(2)菩叶岛工程对潮流动力和金沙滩及附近岸滩影响很小,仅限于工程局部,岸滩及岸线可继续保持稳定。(3)菩叶岛工程实施后金沙滩不会被泥化、淘刷,也不会形成连岛沙坝。(4)菩叶岛岛内的水体在1～2 d内可以完成一次交换。(5)从套子湾自然条件、菩叶岛对潮流动力、金沙滩、海床稳定性的影响及岛内水体交换能力来看,菩叶岛的建设方案是可行的。     

粤港澳大湾区围填海工程生态保护修复对策研究

粤港澳大湾区是国家建设世界级城市群和参与全球竞争的重要空间载体。20世纪80年代以来,为了加速城镇化建设,进行了大规模的填海造陆和围垦养殖等活动,导致大面积的自然岸线、滩涂和淤泥质岸滩等重要滨海湿地消失,湾区内重要的红树林、珊瑚礁和海草床等特色滨海湿地生态系统也受到较大的破坏,局部区域因围填海工程破坏至无法发挥正常的生态功能。为了严控围填海项目,国家自2016年起出台一系列相关政策,要求加快处理围填海历史遗留问题,采取生态保护修复的策略,以“自然恢复为主、人工修复为辅”的方式逐渐恢复已退化的滨海湿地。文章结合粤港澳大湾区实际案例,从管理、科学和技术3个不同的角度,探讨针对围填海工程造成的自然岸线消失、滨海湿地功能退化、水动力条件受损和生物资源丧失等情况的生态保护修复对策,为粤港澳大湾区生态系统的保护与管理提供参考。     

罗源湾多年围填海工程对水动力环境的累积影响研究

由于滩涂开发和临港工业建设的需要,罗源湾内围填海活动频繁,但长期以来多个围填海工程对湾内水动力环境的累积效应十分明显。本研究以围填海累积影响下的罗源湾水动力环境变化为研究对象,通过MIKE 3模型,分析了罗源湾3个典型围填海时期岸线与地形条件下的纳潮量和水交换能力变化。结果表明,多年实施的大量围填海工程对罗源湾的纳潮量和水交换的累积效应显著。1996和2012年的海湾全潮平均纳潮量与1960年代相比,分别减少了约20.59%和28.38%,湾内30d的平均水交换率则分别减少19.17%和21.42%,半交换时间延长了约1.74和2.42d。由此可见,频繁的围填海工程对罗源湾水动力环境的累积影响较大。     

象山港多年围填海工程对水动力影响的累积效应

由于土地资源开发和围塘养殖等需要,多年以来象山港实施了大量的围填海工程.单个的小面积围填海工程对海湾的影响并不大,但是在较长时间段内,多个围填海工程的累积效应却比较明显.本文在POM(Princeton Ocean Model)模型的基础上,利用动边界处理技术,针对1963,2003和2010年3个不同时期的岸线与地形...     

浙江省海岸线分类保护和围填海分类管理

文章分析浙江省海岸线开发利用存在的问题,主要包括自然岸线保有压力逐渐增大、海岸线开发利用效率普遍较低和海岸带生态环境问题突出;介绍浙江省海岸线分类保护和围填海分类管理"双控"体系,其中海岸线保护分为严格保护、限制开发和优化利用3个类别,围填海管理分为禁止围填海、限围填海和可围填海3个类别,并明确二者之间的关系。在此基础上,设置属性管控、自然岸线管控、开发利用强度管控和影响程度管控4个管控指标,分别明确各类海岸线和围填海的管控要求。最后,提出衔接相关规划、严格保护自然岸线、加强海岸线动态监视监测和科学开展海岸线整治修复的建议,以期加强浙江省海岸线的保护与开发利用,落实自然岸线保有率控制目标。     

1957—2019年厦门市马銮湾海岸线和围填海时空演变及互动关系分析

我国海湾地区高强度开发使得围填海活动频繁、岸线变化显著,分析岸线与围填海的时空动态特征以及互动关系对湾区的发展具有重要意义.运用分形维数、岸线开发利用程度指数和土地利用程度指数等方法,研究了厦门市马銮湾1957—2019年海岸线变迁和围填海的时空演变特征以及互动关系.结果表明:①1957—2019年马銮湾大陆岸线长度减...     

围填海生态环境效应评价方法研究

分析了围填海对海洋生态系统的影响,构建了包括生物效应、生态系统功能效应和环境效应三方面的围填海生态环境效应评价指标体系,初步提出了各指标评价标准的确定方法;建立了层次分析法与赋值综合评价法相结合的围填海生态环境效应综合评价模型,为客观评价围填海生态环境效应提供科学依据。应用该方法实例评价大连市庄河海域围填海生态环境效应,结果表明该海域围填海造成生态环境效应影响严重,应该严格控制该海域围填海工程。