荷兰诺德维克水下抛沙修复海滩及其意义

水下抛沙养滩可以通过消减波能和持续向海滩供沙,以抵御海岸侵蚀,保持海滩稳定。荷兰诺德维克(Noordwijk)地区以发育水下双坝地形为特征,为了维护海滩和海岸的稳定,自1998年开始,共实施了3次水下养滩(1998、2002和2006年),抛沙位置都选在外沙坝的向海侧,接近当地闭合深度。养滩减缓了沙坝向海迁移的速率,内、外沙坝均出现了向岸迁移的趋势并基本保持稳定,对海岸线位置变化具有积极影响。我国目前的海滩养护工程多为向陆上滩面抛沙养滩,这种方法较昂贵、破坏性大,效果有时不佳,而水下抛沙养滩经济实惠、对环境影响小且灵活,因此,应该充分借鉴水下抛沙养滩的成功经验。基于诺德维克地区数十年的Argus视频图像和水深调查对养滩效果进行了研究和分析,总结了水下养滩的意义,以丰富和推动我国养滩业的发展。     

淇澳岛东南拋泥区对珠海九洲港航道的影响

应用~(46)Sc放射性示踪沙技术,根据1989年4月的现场测试结果探讨了淇澳岛东南抛泥区泥沙的运移扩散规律及其对珠海经济特区九洲港航道的淤积影响。实验证明,该抛泥区所抛疏浚泥沙的运移扩散主方向恰是九洲港航道所在的方向。对伶仃水道的疏浚而言,该抛泥地的选择是合理的,但对九洲港航道来说,则存在一定的淤积影响,应采取相应的防淤和减淤措施,以提高港口的经济效益。     

疏浚工程对湄洲湾东吴港区水环境影响的数值模拟

为了解疏浚工程对附近海域水环境的影响,应用MIKE21软件,建立了湄洲湾港东吴港区工程附近海域的二维水动力和泥沙输运计算模型,在对潮流和悬浮沙计算结果验证可靠的基础上,分析工程对附近海域水环境的影响。结果表明,(1)疏浚工程对附近海域的潮流产生影响,流向更有利于靠离泊作业。(2)工程前后流速变小,码头栈桥区域周边流速最大可减小1.23 m/s,回旋水域流速最大可减小约0.59 m/s,东吴航道流速最大可减小约0.43 m/s;(3)悬浮沙浓度增量10 mg/L包络线的最远扩散距离为4.01 km,扩散面积为14.66 km~2;施工结束后,悬浮泥沙恢复至一类水质的时长约3 h,恢复至本底值所需时长约16 h。     

潮滩上的人造沙滩——潍坊滨海旅游区沙滩构建始末

潍坊人造沙滩构建于粉砂淤泥质潮滩上,是我国潮滩养滩的首创工程之一,这里潮流速较小,无法起动滩沙,风暴潮的强浪是破坏人造沙滩的主要因素。一期工程抛沙33万m3,一个冬季2次风暴潮侵蚀掉2/3。二期工程延长了东西丁坝,坝头转向中部,沙滩中部增加了T型丁坝,符合丁坝群构建理论,再抛沙30万m3,改善了沙滩的稳定性,半年来监测知无蚀有微淤迹象。     

海滩养护的功效和寿命——以北戴河海滩养护工程为例

以北戴河海滩养护工程作为实例,通过养滩前后3年的监测剖面数据,不仅计算了干滩宽度、中潮滩宽度、低潮滩宽度与单宽蚀淤量4个主要参数变量,分析了海滩剖面形态的演化特征,而且还计算了养护海滩效率系数和保存系数,结果显示:近3年来北戴河养护海滩干滩、中潮滩、低潮滩效率系数分别为5.37、2.88、1.47,保存系数分别为1.01、0.67、0.75。初步总结了北戴河养护海滩的短期功效,其中西海滩养滩寿命为10~12a,延长养滩工程寿命包括养滩砂岸的长度,平面护岸体系,抛沙方量和破波高度等因素。     

疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题.疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移.建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围.虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大.可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的.倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利.从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费.研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区.     

环渤海砂质岸侵蚀和海滩养护

环渤海辽冀津鲁砂质岸近几十年遭受愈来愈强烈的侵蚀,岸线平均蚀退率约1.0～2.0m/a,局部或短期可达5～8m/a。为抑制海岸侵蚀,曾采取大量修建顺岸坝、丁坝等海岸"硬工程"护岸,但引起下游岸段继续侵蚀。近年逐渐发展起来的抛沙养滩工程可以增宽和稳定海滩,至2012年底,已完成和正在进行共有13处养滩工程,包括砂岸养滩、泥岸养滩和岩岸养滩等3种类型。在不同类型的海滩上养滩,应强调不同的设计重心。环渤海各养滩工程效果比较好,促进了滨海旅游业的发展,也取得了一些设计经验,预计未来将迎来环渤海海滩养护的新高潮。     

基岩陡斜岸养滩的负面作用和对策——案例分析

介绍了中外4个基岩陡斜海岸的养滩案例,说明基岩海岸水下坡一般较陡,水深较大,近海波浪未经底摩擦消能过程就逼近海岸,实行一次性卷跃破碎,强烈侵蚀海岸,塑造侵蚀地貌或在海蚀崖下高潮线附近沉积窄而薄的短裙式海滩。在这种海滩上进行开敞式抛沙养滩,往往难以成功,以致连年抛沙,连年被流失光。我国曾有一些养滩工程经历过该类沙流失干扰。按照丁坝与连续离岸潜坝组合或丁坝与平行双岸外潜坝组合模式,可以阻挡人工向前滨滩面所抛沙的外流,并能有效地消散岸外波能和阻挡沿岸移沙,保证人工抛沙养护海滩的扩宽和稳定。证明采取特定的硬工程组合可以在基岩陡斜海岸上构筑宽阔的人造海滩。     

北戴河中海滩人工养护前后沉积物粒度变化特征

依托秦皇岛北戴河中海滩养护工程,对养滩前后不同时期抛沙区内外表层沉积物样品进行粒度实验,获得沉积物粒度参数,并结合Gao-Collins粒径趋势模型,对海滩养护后沉积物粒度变化特征、沉积物输运变化以及抛沙区外未养护海滩沉积物的影响进行研究.结果显示,海滩养护后,抛沙区内沉积物粒度总体细化,在养滩初到养滩之后6个月期间,抛沙区内沉积物变细、分选变好,这是由于外来抛沙的混杂和夏季ES向波浪的搬运作用,抛沙物质和原始海滩沙混合,抛沙区外变化趋势相反.养滩9个月后,由于冬季暴风浪的增多,抛沙区内沉积物遭受侵蚀并在抛沙区外淤积,抛沙区内沉积物变粗、分选变差,抛沙区外沉积物变细、分选变好.15个月后,抛沙区内外沉积物均变细,冬季侵蚀的海滩得到恢复.沉积物净运移趋势由沿岸输移逐渐变为垂岸输移,这是由于经过1年多的时间,海滩与区域动力环境相适应,海滩处于横向输沙动态平衡的状态,即夏季向岸输沙、冬季离岸输沙.     

秦皇岛洋河—葡萄岛夷平砂质海岸人工养滩效果

目前,国内砂质海滩的人工养滩工程急速增加,但多集中在天然岬湾海岸,而夷平旅游海滩的养护工程研究资料缺乏。以秦皇岛北戴河新区洋河口至葡萄岛约4.5km岸段养滩工程为例,对夷平旅游海滩养滩后的工程效果进行分析,通过计算修复后岸滩剩余单宽抛填沙量及滩肩宽度的保存系数,预测得到养滩工程寿命约为9~11a,局部滩肩补沙养护周期为1~2a。分析并验证了夷平旅游砂质岸线"人工水下岬头+滩肩补沙+人工沙坝"修复模式,为夷平旅游砂质海岸养滩工程提供了一种可行方案与实测数据支撑,以期对今后养滩理论研究提供参考指导。     

海洋测绘成果在港口与航道维护保障中的应用

详细介绍了海洋测绘成果在港口与航道疏浚工程水下挖槽量、回淤量和航道边坡土方量及超宽量计算中的应用,探讨了维护疏浚工程效益分析方法,提出了扩大海洋测绘成果在港口与航道通航保障应用范围的建议.     

基于FVCOM的长江口预选倾倒区抛泥扩散数值模拟

2019年以来,长江口海域年疏浚总量约为7 000×104 m3,现有的7座吹泥站停用后,长江口倾倒区容量仅剩约3 000×104 m3,疏浚物处置缺口约为4 000×104 m3,需及时开展海洋倾倒区选划工作。通过FVCOM （Finite Volume Community Ocean Model）数值模型对预选倾倒区进行抛泥扩散模拟,并分析其影响。根据长江口航道管理局所统计的疏浚船只,结合实际情况,选定12 000 m3舱容作为代表船只进行模拟。模拟结果显示,抛泥悬浮物主要在倾倒区周围呈螺旋状扩散,从扩散范围来看,4个预选倾倒区抛泥时,其10 mg/L增量包络线均不会显著影响到附近主航道及周边环境敏感区,其中预选倾倒区D扩散影响范围最大,C次之,A和B扩散影响范围最小。从动力角度来看,长江口深水航道北侧两个预选倾倒区（A和B）倾倒扩散时,对南侧深水航道造成回淤的概率更大,深水航道南侧水动力条件优于北侧。综合抛泥扩散影响范围和动力条件来看,预选倾倒区C位置最佳。     

长江河口横沙东滩自然演变及工程影响

横沙东滩(含横沙浅滩)是长江河口主要浅滩之一,在浅滩两侧(北港和北槽主槽)水流控制下,受浅滩横比降形成的过滩水流和较强的风浪作用影响,滩面长期以来少有淤涨。通过对1995～2002年的地形资料(吴淞基面)进行研究分析表明:从总体上看随着北港主槽向南岸进逼,造成横沙东滩窜沟西部到白条子沙之间的滩区北沿明显内凹;随着长江口深水航道治理双导堤工程的实施,在北导堤产生的堵汊、导流和拦沙的作用下,白条子沙至横沙东滩沟滩面出现微淤;而横沙东滩窜沟以东滩面难以淤高。采用促淤工程和就近吹泥上滩方式,增加横沙东滩的滩面高程以加快造地,从而达到既疏浚航道又增加湿地面积的双赢效果。     

连云港疏浚工程对底栖动物影响的调查研究

由于港口扩建工程,连云港地区每年有数百万立方米的泥土集中排抛于局部海域。废弃土在排抛区内形成淤积并影响着底栖动物的栖息环境。作者于1986年和1988年在连云港海域进行了底栖动物采样,调查得出了生物量和栖息密度的分布概况。结果表明:疏浚工程影响着底栖动物的生存,但其影响范围是局部的。     

灌河口外航道整治模型试验研究

灌河口外为粉沙淤泥质海岸,口外沙嘴发育,形成主、副槽,拦门沙浅区水深仅2 m左右,波浪掀沙作用强烈,水沙运动复杂。利用波、流共同作用下物理模型试验研究灌河口外拦门沙深水航道整治后水动力变化及航槽回淤,特别是台风浪情况下航道骤淤问题。研究表明:灌河口外海域动力条件、泥沙环境以及工程涉及问题复杂,双导堤配合航槽疏浚整治工程能有效发挥减淤效果,通过双导堤间过流断面积补偿能有效降低工程对新沂河排洪的影响,正常条件下航道开挖年回淤约190~330万方,台风浪骤淤约为180万方,建议导堤根部加高以减少口门附近航道回淤。     

海洋疏浚工程的环境影响及对策措施

以黄骅港航道扩建项目为例,利用二维数值模型模拟分析了航道疏浚产生悬沙对水质的影响,并计算了项目产生悬沙对海洋生态环境的影响。经分析,黄骅港航道扩建项目使约376.1km2的海域水质环境受到悬沙的影响,造成约180t底栖生物、231t浮游动物、1 503t鱼卵和3 757t仔鱼损失。提出了“实现疏浚土的综合利用”、“提高施工效率,缩短施工期限”、“合理安排施工时间”、“对受损的海洋生物进行增殖放流”等措施,以降低航道疏浚工程施工期间对海洋环境的影响。     

荷兰泰斯灵岛水下凹槽抛沙养滩

为了维持海岸沙丘和海滩的稳定,抵御日益加重的海岸侵蚀,荷兰泰斯灵岛于1993年5—11月对该岛中段长4.6km(13.6~18.2km段)的海滩实施大规模的滨面抛沙养滩工程。以驳船吹填式向两水下沙坝(最外沙坝和中沙坝)之间的凹槽区抛沙约210万m3,单宽沙量约450m3/m。工程后监测发现已填平的凹槽区6个月后即发育出新凹槽,但是此工程后得到了8~10a的海岸稳定,纵向运移的泥沙明显降低。事实证明,凹槽抛沙养滩通过凹槽沙的补给效应及消浪效应靠自然力缓慢向海滩滩面输沙稳定了海岸,自然扩宽了滩肩,且不破坏海陆结构,值得在日后的海滩养护工程中研究和推广。     

罗源湾海洋倾倒区抛泥过程含沙量增量数值模拟

罗源湾及周边海域港口、航道开发利用工程产生大量的疏浚物,为准确掌握罗源湾临时性海洋倾倒区抛泥过程中泥沙运动规律和含沙量增量分布,预测并有效控制倾倒泥沙对倾倒区周边海域环境影响,基于FVCOM数值模式和有限差分理论,建立倾倒区二维潮流动力和悬浮泥沙输移扩散数学模型,分析计算海域潮流动力特征和悬浮泥沙输移扩散情况.经过监测数据率定验证,模型计算结果与实测潮位、潮流过程曲线吻合较好,含沙量曲线与实测值比较接近.利用建立的模型预测倾倒区疏浚泥倾倒过程中含沙量增量及影响范围,倾倒区含沙量本底值为22~58 mg/dm3,单次抛泥7 300 m3时,含沙量增量10 mg/dm3(超一、二类水质标准),扩散距离小于3.5 km,抛泥1 h后含沙量增量基本降至10 mg/dm3以下,6 h后含沙量增量降至1 mg/dm3以下;连续120 d随机点抛放时,含沙量增量100 mg/dm3(超三类水质标准)的包络面积为1.40 km2,主要分布在倾倒区附近0.74 km范围内,含沙量增量10 mg/dm3的包络面积为9.27 km2,最大扩散距离为3.25 km.最后,结合模型预测结果和海域功能区划要求,建议倾倒施工单位选择落潮时段进行倾倒作业,保证在空间和时间方面均匀倾倒,尽量避免或减少对附近的三都澳大黄鱼繁育保护区产生影响.     

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

海岸悬沙运移数学模型

根据适合大范围缓变地形情况下,不恒定、非均匀流场中随机波折绕射联合数值模式及波浪作用下的二维浅水环流方程和悬沙扩散方程,建立了波浪、潮流共同作用下二维悬沙数学模型,并将该模型应用于渤海湾北部海域,进行了波、流共同作用下航道疏浚弃土的悬沙扩散、运移及海床演变的数值模拟,为工程单位决策提供科学依据