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。     

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法

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。     

无人机及三维激光扫描仪技术在沙滩剖面动态监测中的应用及测量精度分析

沙滩剖面动态监测是沙滩整治修复工程效果评价的基础性工作,同时也是工程实践中及时发现问题并提出解决方案的关键步骤。由于常规测量手段存在工作效率低、周期长、难以全面覆盖测区等局限性,新型技术在沙滩剖面动态监测中的应用研究显得尤为重要。本研究以厦门天泉湾沙滩养护工程为案例,通过无人机航拍技术和三维激光扫描仪获取沙滩数字正射影像和高程数据,与人工测量结果进行比对和统计分析,研究两种技术的应用价值。研究结果表明,无人机平面坐标精度较高,但高程精度有所偏离;三维激光扫描仪测量数据满足沙滩剖面地形测量精度要求,但易受视场角限制,结果存在扫描噪点和盲区。因此,采用无人机及三维激光扫描仪技术,结合传统测量手段进行沙滩剖面动态监测,在我国广泛分布的沙滩养护工程实践中,具有良好的应用价值。     

人工沙滩与潜堤结合岸滩防护工程数值研究

人工沙滩与潜堤结合是沙质岸滩软硬防护相结合的防护技术。本文在利用实验室物模试验结果对XBeach水沙运动数值模型进行了有效性检验的基础上,应用该模型对月亮湾沙滩修复工程人工沙滩与潜堤相结合的岸滩防护技术,进行岸滩剖面演变数值分析。通过对风暴海况波浪作用下,该工程有、无潜堤以及潜堤不同位置和不同高度的5个工况数值计算结果分析,得出潜堤的设置,可以使沙滩侵蚀有不同程度的减轻或范围缩小,对人工沙滩防护具有良好的效果;潜堤的位置和高度影响其对沙质岸滩防护效果,潜堤的位置后移和高度升高都会使波浪的冲泄区下移,从而减少对上部沙滩的侵蚀,对人工沙滩的防护效果更好。     

乐清湾水交换特征研究

采用EFDC模式模拟研究了乐清湾水交换的三维过程和时空变化特征,并通过计算水示踪剂质量浓度分析水体置换过程。结果表明,乐清湾水交换主要是由鹿西岛两侧流入的外海水体与湾内水体的交换,以及乐清湾口门西侧附近的湾内水体与瓯江北口径流冲淡水之间的交换。从口门到湾顶,水交换能力差别较大。以最窄的连屿至打水山断面为界,以南水体1个月基本可以完全交换,而以北水体2个月后仍然无法交换至湾口水平。连屿至打水山断面以北地形复杂,岛屿较多,污染物主要通过岛屿间的潮汐汊道输运,断面的瓶颈效应也使得断面以北的水体交换能力稍弱。在口门附近90%以上的水体被外海置换所需时间不到5 d,而此时湾顶水质未有太大改变;15 d左右,80%湾内水体被外海水置换;90%湾内水体被置换仅需40 d;70 d时的水体置换率达97%。     

环抱式港区水体交换能力数值研究——以闸坡渔港为例

环抱式港池的水体交换能力强弱对港池的水质有重要影响,水体交换通道是改善港池水质的有效措施。本研究以闸坡渔港防波堤改造工程为例,采用不规则三角网格和有限体积方法,在潮流数模研究成果的基础上,建立平面二维对流-扩散数学模型,开展闸坡渔港扩建前后水体交换能力数值模拟研究,评估工程前后港内水体半交换周期和水体交换率。研究结果表明,闸坡渔港的水体交换能力较强,工程前水体半交换时间为129 h,工程后闸坡渔港水体半交换时间为104 h。工程后洲仔峡防波堤被改为涵洞式桥梁,使渔港与外海形成了水体交换通道,增加了港池内外水体相互作用和水体交换量,相应的水体交换能力增强。而港池外的两个水产养殖区域由于与外海相连,水体交换能力较强,工程前后该区域水体交换能力变化不大。     

莱州三山岛黄金海岸沙滩形成过程及沙滩养护建议

利用2010 2012年两年4季莱州三山岛黄金海岸沙滩综合勘测结果,分析上述沙滩形成过程,并进行了沙滩近期变化特征探讨.结果表明,莱州三山岛黄金海岸沙滩年际及年内季节性变化规律均表现出带状冲刷特征,黄金海岸沙滩及其近海海域表现为普遍冲刷特征,冲刷厚度平均＜1.2 m/a.基于莱州三山岛黄金海岸沙滩近期变化特征,建议尽早开展以抛沙养滩为主,并适当辅以硬工程的沙滩养护方案,注重海滩养护工程前期调查,修复和人工再造三阶段的工作,特别应根据设计方案向沙滩开展大量抛沙、保沙和稳沙工作,使受蚀海滩逐步恢复.     

山东威海滨海沙滩侵蚀现状和原因分析

通过对威海市滨海沙滩的现场调查,综合分析了滨海沙滩侵蚀现状和侵蚀原因。威海市90%的滨海沙滩遭受侵蚀,沙滩资源遭到严重破坏,其中长度短小的沙滩和位置偏僻的未开发使用或者仅作生产使用的沙滩侵蚀情况较为严重。威海市的沙滩侵蚀主要表现在沙滩变窄、沙滩变陡、滩面物质粗化、侵蚀陡坎频现、老地层裸露和人工构筑物破坏等方面。沙滩侵蚀的原因可分为自然因素和人为因素两大类,自然因素包括:风暴潮、季节变化、海平面上升、构造下沉、气候变化和海岸地貌形态,人为因素包括:前滨采砂、海岸天然屏障破坏、河流输沙量减少和不合理的海岸工程。自然因素中,事件性风暴浪对滨海沙滩的侵蚀作用最为快速和显著。人为因素是造成滨海沙滩侵蚀的最主要因素,前滨采砂、河流输沙量减少和不合理的海岸工程会使沙滩在较短的时间内遭受侵蚀,而海岸天然屏障破坏则是人们比较容易忽视的环节。     

荷兰人工育滩工程Sand Motor的经验与启示

海岸侵蚀已成为砂质海岸重要灾害之一,世界各国都致力于海滩防护。荷兰由于地势低洼,在护滩工程中进行大量尝试,于2011年在代尔夫兰海岸开展创新性人工育滩工程即Sand Motor,单个工程补沙总量达2.15×107 m3。持续监测结果显示,工程建成后的沙滩形态与模拟结果基本吻合,沙量损失速度低于预期。阶段性评价结果表明,Sand Motor通过波浪、海流等向海滩缓慢输沙,稳定海岸沙滩和海岸沙丘,具有防护效果显著、成本较低、使用寿命长、增加海岸利用等优点,值得我国借鉴。     

三亚三美湾和鹿回头湾人工沙滩设计

通过分析三亚三美湾和鹿回头湾不同的海岸地貌、沉积物类型、水动力条件和岸线形态,结合岸滩演变和水动力数值模型,因地制宜提出不同的人工沙滩设计方法、平面布置方案,选取了粒径合适的回填沙,确定了合理的防波(潜)堤修筑位置和高程。人工沙滩工程完成后滩面形态、岸线走向和景观稳定,达到了改善海岸环境的预期效果。     

人工沙滩空间资源增量评估初探

根据2015年的历史数据和2016年开展的现场调查,采用专家调查法和层次分析法对南通市和上海市境内3个人工沙滩整治修复工程进行了空间资源增量的评估。结果表明,金山城市沙滩的空间资源增量最为显著,其次是恒大威尼斯沙滩,最后为奉贤碧海金沙。文章的评估结果与人们的普遍认知具有较好的一致性,具有较高的客观性,能够进行推广、应用。     

通过水体置换降低水库富营养化风险：长江口青草沙水库案例研究

城市淡水系统的富营养化风险是世界范围内普遍关注的问题。多种物理、生物和化学技术手段被应用到富营养化湖库的治理当中,以期抑制水体的富营养化程度和藻类生物量。经证实,在未有效降低营养盐来源的情况下,这些手段的效果有限。而在发展中国家,控制营养盐来源可能需要花费数十年的时间。本研究旨在分析某一高营养盐负荷的沿海水库的富营养化和藻类水华风险,以期确认通过水利调度来抑制水库富营养化状态的可行性。该案例水库为位于长江口的青草沙水库。该水库2009至2012年期间的库内五个点位的水质数据被用于进行案例分析。水质指标包括水温、透明度、溶解氧、总氮、总磷和浮游植物叶绿素a。该水库的建设期为2009年4月至2010年10月,期间水库未曾与长江口发生水体交换。该水库的试运营期为2010年10月至2011年1月,正式运营期为2011年1月至今。在运营期间,库内与长江口的水体交换逐步上升。综合营养状态指数（TLI）被用于评估该水库的营养状态变化情况,该指数是通过数个代表性水质指标计算得到。库区的TLI指数峰值在2009年夏季可达51,在2011年夏季可达55,超过TLI指数的富营养化阈值50。TLI的谷值32出现在2010年的夏季。水质观测期的其他时段的TLI指数均可保持在50以下。以上分析结果表明：水库在2009年和2011年夏季由于过量的营养盐负荷和藻类水华迅速恶化到富营养化状态。水库在2010年和2012年均未出现富营养化状态和藻类水华,这是由于2010年期间水库缺少营养盐输入,2012年期间水库调度充分地置换了库区水体。库区水质指标的时空变化均通过文中的观测资料和数据分析进行展示。经分析表明,通过潮汐涨落来充分置换库区水体的水库调度手段是一个极为经济有效的抑制高营养盐水体富营养化和藻类水华的工程手段。     

潍坊人工沙滩海滩剖面演变特征及应用经验正交函数分析

对潍坊人工沙滩二期工程竣工后海滩实测地形剖面进行研究,应用经验正交函数(EOF)提取海滩2013年5月至2015年11月6次剖面监测数据中的前3个模态的空间特征函数和时间特征函数,分析竣工养护后海滩剖面的时空演变特征及海滩的平面变化特征。第一特征函数表示竣工后海滩的总体冲淤变化,受到东西两侧丁坝加长和中间T型坝修建的影响,剖面的侵蚀程度较一期工程明显减小;第二特征函数表示受地形和水动力作用影响,前滨带出现滩肩剖面和沙坝剖面的相互转化;第三特征函数反映风暴潮、人为因素等偶然因素的影响;从平面特征来看,人工沙滩中部、东部较西部侵蚀严重。可见,二期工程建设起到了优化的目的,大大改善了人工沙滩的侵蚀,但仍需要持续有规律的对海滩进行监测,进一步深化对人工养护沙滩建设和维护的认识。     

入海洪水资源的海洋水库开发模式研究

阐述了海河流域河流水环境现状和滨海地区开发汛期入海洪水资源的必要性.结合天津市海挡防护规划,提出了将永定新河河口规划的人工潟湖作为海洋水库的构想.利用三维水动力和水质耦合模型,模拟了关闭退水闸、开启退水闸等不同蓄水条件下拟建海洋水库存蓄入海洪水的水量、盐度变化过程,结果表明,蓄水时关闭退水闸水库整体的盐度较高;蓄水时适时开启退水闸可促进高盐度水的稀释和置换;取水过程引起海洋水库底层水体均匀掺混,但水库上层、中层的淡水盐度保持稳定.     

泥岸养滩技术与效益评估——以天津东疆浴场建设和评估为例

天津塘沽东疆港区海岸位于海河口和永定新河口之间,是典型的粉砂淤泥质海岸,潮滩低平,沉积物黏、滑而下陷,海水含沙量极高,风暴潮期间水深浪大,缺乏建沙滩的工程地质条件。通过采取建3.8km长的半封闭防波堤围堰、竹筏—土工布沙泥隔板、双沙泥界网和人工抛沙20万m^3等措施,于2008年建成长1 370m,宽140m的人造沙滩。泥岸养滩是我国的首创,国外尚无一例。目前我国在淤泥质岸上已建了十多个人造沙滩,最成功的有上海金山、天津东疆和潍坊央子3处,分别在建围堰、隔板、界网以及沉泥碧水等方面积累了较好的经验。     

海阳阎家河人工泻湖水体交换数值研究

利用二维水动力数学模型模拟海阳人工泻湖潮流运动,并分析了在人工泻湖的西向开通导堤前后泻湖内的潮位变化与水体运动变化过程,据此计算出泻湖内的海水交换率及海水的半更换期。结果表明,在未开通西通道时,泻湖西侧水体的单宽流量在涨急和落急时只有0.66m2/s和0.47m2/s,水体流动缓慢,难以保证泻湖环境生态对水质的需求;当开通西通道时,泻湖内的水体整体运动明显增强,西侧水体的单宽流量在涨急和落急时分别达到1.02m2/s和0.70m2/s,西安路两侧大部分水体能够顺利进行交换,同时泻湖内的水体交换周期也明显缩短,约为2.61d。     

水体环境因子与对虾养殖关系

本文针对我国对虾养殖现状和存在的问题,分析研究水体环境因子与对虾养殖的密切关系,并提出改变水体环境,提高虾池水质的可行意见。     

海州湾海洋牧场人工鱼礁区建设前后海洋环境变化分析

为研究连云港海洋牧场人工鱼礁区建设前后的水动力环境变化,利用DHI MIKE水动力模块模拟2002年和2016年人工渔礁区建设前后的水动力环境,并分析人工鱼礁区潮流为SE方向时顺流方向纵断面流速和流向的空间变化规律以及工程前后鱼礁区内水质和水生物的变化情况。结果表明:人工鱼礁区建成后,工程海域垂向流速和流向变化较大,水平流速和流向变化较小;由于附着在人工鱼礁上大型藻类的生长,水质逐年变好,且水生物量也逐年增加。     

厦门岛黄厝沙滩蚀退的原因与防护工程

黄厝沙滩位于厦门岛的东南岸,长4.2km,走向为NE-SW.东距小金门岛4.6km.南距大担、二担等小岛4km.1956年至2001年的45a间,在优势的NE向风和浪的作用下,沙滩平均每年以约2m的速度后退.近20a来,由于人工挖砂和海岸工程不当等原因,黄厝沙滩受到更严重的破坏.在近年沿岸道路和绿化带的施工中,人为地把原来大于30°坡度的天然侵蚀陡坎削成小于10°并与沙滩连接成一个坡面的缓坡.强台风袭来时,出现了多处沙滩砂不受阻挡地冲越上马路,冲越高程超过黄零8.5～9.0 m.在宽40多米的环岛路上积砂厚达8～10 cm!为了有效地保护黄厝沙滩,防止海岸线继续后退,应当采取挡沙坝或"离岸坝"工程以阻止纵向泥沙搬运,同时在可能出现横向砂冲越上岸的岸段和侵蚀后退严重的岸段修建护岸和挡浪墙工程以阻挡台风时大量海滩砂向陆地冲越.     

胶莱人工河道水质点输运轨迹的数值模拟

利用二维水动力数学模型模拟胶莱人工河道潮流运动,并分析了胶州湾湾口设置潜堤前后胶莱人工河道水质点的运动轨迹和水位变化过程。结果表明,开通胶莱人工河道能够使黄海的胶东湾海水向渤海的莱州湾输运,但不设置潜堤时从胶州湾到莱州湾的海水输运平均流速较小;设置潜堤后胶州湾水位高于莱州湾水位的时间变长,从黄海到渤海之间的水体输运能够得到加速。计算结果还表明,潜堤顶部与平均水面距离较小时,黄、渤海之间水体输运较快。