不同沉积物养护海滩对台风响应的差异性研究

本文通过对厦门天泉湾人工卵石滩和会展人工沙滩在1614“莫兰蒂”超强台风影响前后的典型剖面监测,结合水文动力要素的观测和数值模拟,计算了台风影响过程的波浪场、总水位,分析了剖面形态和台风过程的剖面平均变化量。结果表明,强潮海岸人工卵石滩与人工沙滩对台风响应的特征明显不同,人工卵石滩横向上大部分卵石向岸输移堆积,滩面侵蚀,滩肩堆积形成更高的风暴滩肩,坡度明显变陡。而人工沙滩则表现为明显的沉积物离岸输运,上部滩面侵蚀,下部滩面淤积,滩面坡度明显变缓,受台风登陆后的强烈向岸风作用,滩肩顶有所夷平,滩肩高度变化很小。海滩滩肩在台风过程中是否侵蚀与台风登陆和影响过程的总水位(天文潮、风暴增水、波浪爬高)密切相关,两个人工海滩的风暴响应模式均为冲蚀;台风影响过程中,波浪能量相对强、滩面坡度相对陡的人工卵石滩比人工沙滩的剖面平均变化量小,对于台风的响应程度小,在强侵蚀高能海岸采用砾石等粗粒径沉积物进行海滩养护是减缓砂质海滩侵蚀的一种有效手段。     

台风"艾利"对福建沙质海滩影响过程研究

通过对福建沙质海滩地形地貌现场调查,对比分析0418号台风“艾利”登陆福建前后各沙滩剖面的蚀淤变化,探讨了福建沙滩对台风“艾利”响应规律。研究结果表明,2004年8月底台风“艾利”过境期间,福建沿海砂质海岸显出了较强烈的地貌响应。沙滩剖面地形变化,冲淤相间,以冲蚀为主;后滨沙丘蚀退、滩肩蚀低、岸线向陆迁移是地貌响应的主要特征;沙滩沉积物的总收支趋于亏损。不同海岸类型的沙滩剖面对台风“艾利”的响应特征不同。岬湾型沙滩剖面地貌响应以前滨滩面侵蚀为主要特征。夷直型的长乐江田下沙剖面,对“艾利”台风的主要地貌响应特征为后滨沙丘、高潮带侵蚀,岸线后退超过16m,出现高度近1 m的直立侵蚀陡坎。沙坝-泻湖型沙滩剖面冲淤变化的主要特征是中潮带形成次一级沙坝。各沙滩的地貌风暴效应有自北往南依次减弱的趋势。     

热带气旋前进方向两侧海滩风暴效应差异研究--以海滩对0307号台风"伊布都"的响应为例

在0307号台风“伊布都”(Imbudo)袭击华南沿海前后,对相距约300km的高栏岛飞沙湾(位于气旋前进方向右侧)和水东港下大海(位于气旋前进方向左侧)的固定海滩剖面地形及滩面沉积物进行了对比调查。调查结果表明,右侧海滩地形受台风暴浪冲击发生剧烈变化：后滨陆侧堆积,后滨向海侧及前滨滩面侵蚀(单宽侵蚀量达55m^3／m,平均海面(MSL)位置蚀退13m,岸线位置蚀退5m),以致剖面类型由滩肩式断面向沙坝式断面转变,表现出了海滩对台风做出快速响应;而左侧海滩剖面地形基本保持原状,虽也略呈侵蚀,但冲淤变化不大,表现为对台风做出迟缓响应。同时,从动力、滨海输沙、滩面沉积物变化和海岸地貌等方面对两侧海滩明显差异的风暴效应的机制进行了探讨。     

楮岛沙滩不同时间尺度变化特征与波能流密度相关性探讨

在波浪和水流的作用下,泥沙在不同时间尺度下的运动会引起沙滩的冲淤演变,对海岸资源有重要的影响。因此,了解沙滩季节性演变规律,并采取针对性的防护措施,是近岸沙滩亟须解决的问题。目前,现场观测是研究沙滩剖面冲淤演变的重要方法,通过沉积物组成、岸滩坡度及波浪动力的时空变化,了解沙滩剖面的变化特性,对于沙滩管理和海岸保护具有十分重要的意义。基于2017年9月—2019年11月在荣成楮岛南岸沙滩每个月采集一次的剖面数据,以及波浪动力数据,分别探究了沙滩在不同时间尺度下的变化特征,并对沙滩变化特征与波浪动力因素的相关性进行了探讨。研究发现：楮岛南岸沙滩形态变化具有较强的季节性特征,春季沙滩比较稳定;夏季沙滩受台风影响侵蚀严重,但在风暴过后的短时间内,沙滩泥沙恢复较快;冬季沙滩恢复速度逐渐减缓并趋于稳定。在夏季和冬季期间,波能流密度的向岸分量对楮岛南沙滩的演变产生重要作用,而且波能流密度向岸分量的均值（选取数据采集前15 d的波浪条件参与计算）与沙滩体积的相关性最好,并给出了两者的线性拟合公式。     

福建江田下沙沙滩沉积地貌组合对台风的响应模式

利用福建长乐江田下沙砂质海滩台风前后两次野外调查资料,探讨了该处沙滩地貌和沉积物组合分布的基本特征;初步研究了该处沙滩对0418号台风“艾利”的响应模式.研究结果表明,下沙沙滩剖面沉积物以细砂和中细砂为主,台风前后采集的18个样品中,细砂6个,占总样品量的33%;中细砂11个,占总样品量的61%.沉积物结构上具有三维均匀性,沉积特征单一.剖面地形具有典型的夷直海岸特点,前滨滩面宽阔平坦,后滨沙丘带发育,岸线平直.受台风“艾利”作用,剖面后滨和高潮带遭受严重侵蚀,后滨低沙丘带平均蚀退超过6m,并出现高度为0.5~1.0m间的直立侵蚀陡坎.海滩沉积物对台风的响应相对较弱,台风过后剖面表层沉积物的平均粒径(Mz)均值由2.48变为2.39,粒度稍有变大;分选系数(σi)平均值由0.52变为0.63,分选稍有变差;偏度(Ski)平均值由-0.02变为0.01,峰态(Kg)平均值由0.96变为1.13;偏度和峰度没有明显变化.剖面底层沉积物对0418号台风“艾利”的响应特征与表层沉积物的沉积响应相似.     

山东半岛东部典型砂质海岸侵蚀特征及其影响因素

利用岸滩剖面高程监测、沉积物粒度变化和动力环境分析的方法,以海阳市沙滩侵蚀演化过程为例分析了山东半岛东部典型砂质海岸的侵蚀特征和影响因素。结果表明,海阳市沙滩整体以侵蚀为主,2018—2019年沙滩总侵蚀量为2.48×10⁴m³。其中,丁字嘴沙滩以侵蚀为主,但两侧受河口的影响呈现局部滩面稳定和后滨弱淤积的现象;潮里—庄上—羊角畔沙滩滩面侵蚀从西向东逐渐增强;万米沙滩中部侵蚀严重,两端相对较弱。表层沉积物由陆向海逐渐变细,但整体上呈现粗化的趋势。波浪和极端天气是控制沙滩侵蚀变化的重要动力因素,而坡度则是导致沙滩剖面形态变化和表层沉积物差异的重要因素之一。     

台风“利奇马”对山东省海阳市海滩演化过程的影响

通过无人机和滩面高程监测等技术手段,获取了1909号台风“利奇马”过境山东省海阳市前后的海滩监测数据,分析海滩在台风前后的整体形态和剖面冲淤变化,探讨了海滩演化对台风的响应规律。结果表明,台风过境后海滩整体形态以风成沙丘面积略有扩大、高?中潮带滩面发生下蚀和微地貌消失等现象为主。台风对海滩的影响以侵蚀为主,造成了约2.43×104 m3的侵蚀量,且主要发生在高潮带滩面;风成沙丘以弱淤积为主,但部分岸段发生严重冲蚀;后滨则受大风和冲越流携沙堆积后以弱淤积为主;中低潮带冲淤主要受其滩面坡度控制,表现为高坡度滩面冲蚀,低坡度滩面弱淤积,且台风过后形成多个小型水下沙坝。整体而言,台风“利奇马”对山东海阳海滩演化造成一定的影响,沉积物收支愈发亏损,进一步加重了海阳海滩的侵蚀程度。     

台风过程影响下的滨海湿地物理变量观测及湿地系统响应

如何研究台风等极端天气事件影响下的湿地系统响应过程,进而提出有效的生态完整性维护和管理方案,对关键区域的湿地管理及生态安全维护具有重要意义。本文于2021年9月“灿都”台风期间在南汇东滩南岸设置水动力观测点,采集表层沉积物、测量滩面高程并用无人机获得植被影像,运用ArcGIS空间分析,探讨了台风过程影响下的南汇东滩水动力、滩面沉积变化与植被分布面积响应。结果表明:台风中,观测点近底层平均流速为0.23 m/s,植被边缘平均有效波高和波能是台风前后的1.54倍和2.14倍,近底层1 m的滩面出现“高悬沙浓度层”（>10 g/L）且存在时长为8.13 h。台风后高程低于4 m的稀疏海三棱藨草和互花米草滩面侵蚀0～4.8 cm,高程高于4 m的茂盛互花米草和芦苇滩面淤积0～14.7 cm;研究区植被分布面积共减少1 827.67 m2,减少量占台风前植被总量的1.63%,其中侵蚀滩面植被分布面积减少31.9%,淤积滩面减少68.1%。对台风过程影响后的湿地管理,可以总结为:（1）湿地在台风过程后滩面基本表现为明显的侵蚀、淤积区域共存的特征;（2）对高程低于4 m的侵蚀滩面,建议确定植被适宜生长的高程,结合台风过程冲淤变化通过“微生物膜”和植被斑块移植的方法消浪、固滩和促淤,加速湿地在台风过程影响后的修复。     

北海银滩响应台风作用的动力地貌过程

极端高能事件影响下的海滩动力地貌过程直接关乎岸滩稳定及海堤安全。本文基于2020年16号台风“浪卡”前后北海银滩顺直岸段的剖面高程及表层沉积物等资料, 探究了中等潮差的顺直响应台风作用的地貌变化机制。结果表明: 1) 台风后海滩地貌表现为冲流带的大型沙坝消失, 后滨沙丘-滩槽体系被削平, 滩面坡度趋于平缓。2) 银滩沉积物均以中砂、细砂和极细砂为主, 三者占比超过95%; 台风后, 高潮位带沉积物变细, 低潮位带沉积物变粗, 沙坝附近则出现粗细交错式变化; 银滩中高潮位带滩面响应台风过程的特征与强潮型海滩相似, 呈现消散型海滩的特征, 而低潮位带滩面则因大型沙坝的作用而呈现弱潮型海滩特征。3) 台风期间波浪是影响海滩的主要动力因素, 海滩地形影响了近岸水动力的表现形式, 从而改变了沉积物的粒径分布。     

山东半岛东部滨海沙滩对台风“米雷”的地貌响应

通过对台风“米雷”登陆前后山东半岛东部8个滨海沙滩地形地貌的现场调查以及一年后的重复调查对比分析了沙滩地貌形态的变化,并依据台风期间的风要素计算和评估了台风期间沙滩的沿岸输沙和横向输沙趋势,探讨了在热带风暴发生频次较低的地区沙滩的风暴响应模式和海岸恢复规律。研究结果表明,台风造成横向和纵向输沙量的增加和输沙方向的逆转是造成沙滩形态改变的主要因素,而在米雷登陆前的阶段横向和纵向输沙作用最为强烈。研究区内沙滩的风暴响应模式主要表现为侵蚀陡坎的形成和滩肩或滩面的侵蚀后退。与其他台风频发的区域不同,在研究区台风是一个偶然的强动力事件,因此台风特征对沙滩的风暴响应的作用更加明显。而沙滩剖面形态的作用,仅仅在耗散型沙滩上有所体现。此外,沙滩的走向是控制风暴作用强度的主要因素,并且与沙滩风后恢复密切相关。     

台风作用下的港湾型潮滩沉积过程 以2008年“凤凰”台风对福建省罗源湾的影响为例

通过对"凤凰"台风的现场观测和沉积物样品的分析,结果表明,在台风影响下潮水淹没时间增长,增水达1.1 m;台风期间互花米草盐沼内流速变化较复杂,而且盐沼内部流速大于盐沼边缘的;台风期间盐沼边缘潮周期平均悬沙含量是台风前2 d的7倍;台风期间十分之一波高最大为1.54 m。滩面重复测量结果显示,台风登陆期间整个光滩滩面都发生了侵蚀,盐沼内部有部分地区发生侵蚀,侵蚀深度为4.5~5.5 cm,盐沼边缘的侵蚀深度仅为0.7 cm,侵蚀原因主要是植被在风浪作用下从根部折断,从而带走了滩面的沉积物;随着台风强度的减弱,整个滩面均接受悬沙沉降;台风带来的强降雨是影响滩面沉积物活动的重要因素。     

强潮海滩响应威马逊台风作用动力沉积过程研究——以北海银滩为例

研究台风影响下的海滩沉积过程不仅可加深极端海况下的海滩冲淤变化理解,而且有利于海滩资源的保护与海岸工程保护。以强潮海滩——北海银滩为例,通过采集北部湾海区1409号威马逊超强台风作用前后的沉积物、剖面高程及水文资料,探讨强潮海滩的动力沉积过程。结果表明:1)台风作用前后的海滩沙丘-滩肩-沙坝体系的地貌状态基本不变,其中沉积物组分均为砂,细砂、极细砂和中砂三组分平均含量占所有组分的95%以上;与台风作用前比较,台风后的地貌在维持先前形态的条件下,发生局部侵蚀和后退,沉积物相对变粗且细砂含量增加了10%。2)台风作用后后滨沙丘侵蚀,且沉积物滚动组分增加;冲流带和滩肩前缘沉积物的搬运由双跳跃转为单一的跳跃形式。3)台风作用前后的海滩沉积物主要变化过程可由两个模态表征,其中主要模式反映了台风作用前后的海滩以细砂为主的动力沉积变化特征,该模式受控于区域波浪和潮汐的长期耦合作用,并以波浪为主导因素。台风作用前的次要模式反映潮汐作用控制下的海滩沉积横向振荡特征;台风作用后的次要模式表征了台风影响下的海滩横向沉积物偏粗、冲流带-低潮带振荡及其沉积分异过程。     

山东半岛东南部典型砂质岸滩季节性演化及控制因素探讨——以海阳万米海滩为例

根据2018年秋季至2019年夏季4个季节的海滩剖面形态测量和表层沉积物粒度分析结果,研究了海阳万米海滩地形和表层沉积物粒度季节变化特征,探讨了控制研究区砂质岸滩季节性演化的因素.结果表明:连理岛-东村河口以西海滩剖面形态在强动力和弱动力条件下分别呈"上蚀下淤"和"下冲上塑"特征,夏季台风造成的滩肩侵蚀量大于冬季风,在...     

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。     

强潮动力条件下厦门湾低潮阶地型沙滩剖面变形的模拟研究

以厦门湾沙滩为研究对象,对强潮动力条件下低潮阶地型沙滩剖面变形进行模拟研究.厦门湾沙滩是一种典型的具有低潮阶地的海湾型沙滩,它具有低波浪能量和大潮差的特征.基于这种类型的沙滩剖面侵蚀和淤积机制提出一个基于过程的一维计算模型,对在通常波浪条件下沙滩中长期的剖面演变进行预测.采用厦门湾观音山沙滩剖面变化的实测数据对模型进行验证,两者具有较好的一致性,其最大相差在0.4 m以内.该一维计算模型能够较好地预测低潮阶地型沙滩剖面侵蚀和淤积的一般趋势和程度.模型计算表明,在波浪和潮汐共同作用下,沙滩滩面斜坡带的上部发生侵蚀,而斜坡带的下部则产生淤积,从而在一段较长的时间内使滩面形态趋于平缓.单是由潮汐引起的剖面泥沙输运虽然很小,但是在潮汐的作用下,破波带沿着沙滩上下变动,从而引起潮差范围内一个较宽区域的剖面侵蚀.     

日照海岸带沙滩侵蚀现状及沉积物粒度特征分析

通过对日照市海岸带2个重点沙滩的现场调查和沉积物粒度计算,综合分析了沙滩的侵蚀现状和粒度参数特征。海滨国家森林公园沙滩北部和南部处于侵蚀状态,中部为缓慢淤积状态;万平口海水浴场沙滩北部、中部总体呈侵蚀趋势,南部为淤积状态。海滨国家森林公园沙滩的平均粒径总体要小于万平口海水浴场沙滩,这与两沙滩的坡度不同有关,平均粒径从滩肩到低潮线逐渐变小。海滨国家森林公园沙滩的分选性要好于万平口海水浴场沙滩,分选系数具有由陆向海、由北向南逐渐变小的趋势。沙滩的滩肩和滩面处频率曲线主要为双峰,峰态平坦,物质来源复杂,低潮线处频率曲线主要为单峰,峰态尖锐,物质来源单一。     

基于连岛沙坝原理设计的海滩排水管头地貌稳定性研究

海滩排水管建设对海滩环境影响较大。以厦门会展中心连岛沙坝式排水管头工程影响海滩演变为例,研究连岛沙坝式海滩排水管头对海滩地形稳定性和沉积的影响。1)通过对研究区连岛沙坝式管头附近海滩10条剖面进行分析,研究管头附近海滩滩肩宽度、滩面坡度和单宽留存沙量等剖面形态变化特征。测量数据分析表明,无管头保护滩面高程降低,滩面坡度总体变陡,滩肩蚀退严重;受管头保护滩面高程上升,坡度变缓,滩肩宽度略有减小,剖面单宽沙量留存比例大于1。2)2012-2016年多期岸线及管头边界线变化结果表明,工程施工后,排水管身始终被沙体覆盖,一年后部分管头被沙体覆盖,最终管头被覆盖率稳定在70%以上。3)会展管头附近海滩潮上带和高潮带沉积物自北向南运移,低潮带则相反;潮上带和中潮带上部沉积物从管头所在"连岛沙坝"向两侧海滩输移,而低潮带和中潮带下部输移方向相反。沉积物粒径由岸向海逐渐变粗,越靠近管头,沉积物粒径呈变细趋势。最后讨论了引起管头局部海滩地形地貌变化的主要因素。     

深圳龙岐湾海滩资源调查与开发建议

文章基于2022年春、秋季开展的龙岐湾沙滩资源调查数据,分析较场尾沙滩、大塘角沙滩、黄泥湾沙滩和桔钓沙沙滩的剖面特征、沉积物粒径和裂流发生情况。研究结果表明：4处沙滩剖面的坡度秋缓春陡,剖面受风浪和潮汐直接作用时坡度变化大,受遮蔽时坡度变化小,整体呈冬春淤积、夏秋侵蚀;沙滩沉积物以中砂、粗砂和砾石为主,粒径变化不大;沙滩均无明显裂流发生,为低风险等级。建议开发沙滩旅游应考虑季节性的补沙方案,开展围垦养殖和海岸工程应注意削弱ESE向和SE向的波浪作用。     

渗透潜堤对沙滩剖面演化影响的物理模型试验研究

由于对海岸景观和生态环境影响较小,渗透潜堤被广泛用于沙滩整治修复和侵蚀防护。在波浪水槽中开展物理模型实验,研究潜堤对沙滩剖面演化的影响。采用浪高仪阵列和激光扫描仪采集了水面高程变化和沙滩剖面高程,分析了波浪传播的相关水动力特征,包括波高沿程分布、透射系数、波浪能谱以及非线性指标(偏度和斜度),不同入射波浪和潜堤设置情况时沙滩剖面的变形特征,统计了沙滩侵蚀关键因子(岸线蚀退距离、单宽侵蚀量等),探讨了沙滩侵蚀与波浪条件、渗透潜堤特征参数之间关系,提出了沙滩侵蚀量与渗透潜堤无量纲特征参数的估算公式。研究表明:在堤顶破碎、大孔隙介质阻力和堤前反射综合作用下,入射至近岸沙滩的波浪能量降低,潜堤具有消浪和沙滩侵蚀防护作用;泥沙整体离岸输运,潜堤向岸侧淤积;对于实验考虑的工况,潜堤位置变化对沙滩防护效果的影响较小,堤顶宽度增加更利于消浪和滩面防护,潜堤对于较强的波浪表现出更好的沙滩防侵蚀效果。     

黄河三角洲飞雁滩动力特征与地形剖面塑造

飞雁滩是1964年1月至1976年5月黄河尾闾由刁口流路入海形成的黄河亚三角洲。自1976年黄河改走清水沟入海后,飞雁滩岸滩发生强烈侵蚀后退。以20世纪70年代开始的地形固定断面观测资料、2004年4月现场水文泥沙及沉积物取样资料为基础,地形剖面后退距离作为统计参数,并根据实测资料计算了潮流和波浪底摩阻流速的横向分布,从动力分布和沉积物结构方面解释了飞雁滩典型剖面的变化特征。30a来飞雁滩岸滩地形剖面经历了“快速后退侵蚀——慢速调整——波动触发”的变化过程,这也正是其三角洲前缘侵蚀逐渐消失过程。沉积物抗冲性强弱是剖面蚀退速度变化的主要原因,水动力条件的变化改变了不同阶段的地形剖面最大蚀退量水深范围与闭合深度。风暴潮仍是今后海滩地形剖面演变的触发动力。