近海人工沙坝护岸养滩的模拟方法

随着海岸侵蚀的日益加剧和人类对环境保护意识的增强,新型护岸养滩工程措施不断涌现,其中近自然的海底人工沙坝更是受到海岸工程界的青睐,并已在北戴河海滩恢复治理工程中得到成功应用.基于北戴河海域环境动力、泥沙输运和人工沙坝间的相互作用,从物理模拟和数值模拟两个方面进行研究.首先阐明物理模型试验所遵循的相似条件、制作方法和控制条件,并利用Delft3D软件对极限波高作用下的沙坝变形与岸滩演变进行了数值模拟,再将两种方法得到的地形结果进行了分析比较.研究结果表明:物理模型试验具有直观、快捷和精度较高的特点;数学模型则需不断调整计算参数、检查泥沙计算过程中的收敛性和成果的合理性.经反复验证的数学模型,其计算结果可以达到物理模型试验所要求的工程精度.     

北戴河新区养滩工程岸线稳定性模拟

随着砂质海岸侵蚀的日益加剧和人类对海滩资源的保护意识的增强,越来越多的养滩工程措施在北戴河地区陆续开展,海滩养护工程后岸线的稳定性是养滩工程成功与否的关键。以北戴河新区洋河—葡萄岛岸段海滩养护工程为例,通过数值模拟和物理模型试验,对养护工程后岸线的稳定性进行了模拟分析,研究结果表明:人工养滩结合突堤和人工沙坝的方式能够起到很好的保护和扩展海滩的作用,能够有效保持北戴河新区岸线的稳定性。     

工程养护海滩对"803"风暴潮的响应过程研究

研究养护海滩对风暴潮的响应过程在人工养滩工程设计与施工中具有重要意义。老龙头养护海滩在竣工半个月后遭遇“803”风暴潮,导致岸滩滩肩最大蚀退 6.5 m,沙坝坝顶最大下蚀 1.2 m。在现场测量的基础上,利用 XBeach 建立风暴潮过程 的老龙头海滩海床演变模型,研究结果表明： （1） XBeach 模拟结果与实际地形变化侵淤趋势一致,风暴潮期间人工沙坝均向岸移动,但模拟结果的侵蚀程度更大,海滩响应更加剧烈; （2） 强浪条件下人工沙坝的透射系数为 0.29~0.42,常浪条件下透射系数为 0.45~0.95,因而人工沙坝在大浪条件下掩护作用更佳; （3） 风暴潮期间人工沙坝附近破波显著,坝顶流速明显增大,最大可达 1.21 m/s,是无人工沙坝情况下的 2.3 倍,而在人工沙坝向岸侧,因波能提前耗散,流速减为 0.28 m/s,是无人工沙坝时的 0.4 倍,且没有产生离岸流。老龙头养护工程整体泥沙损失较少,易于恢复.     

治理海岸侵蚀的人工岬湾养滩综合法

对海岸侵蚀特征及防治措施效果的分析表明,人工养滩方法是最为环保、长效、经济的海岸侵蚀防治方法.在详细介绍静态平衡岬湾和人工养滩的基本原理的基础上,重点阐述了人工岬湾养滩综合法的设计原则和总体思路,并以北戴河西海滩恢复治理工程为例进行了方案设计.     

水位变化对近岸人工沙坝养滩效果影响的试验研究

海滩侵蚀已经成为全球性的大问题,不仅引起了学术界广泛关注,也引起了民众的普遍关心。当前防护海滩侵蚀最有效的措施为海滩喂养,即人工补沙。本文采用极端高水位、设计高水位和0.00m水位,进行近岸人工沙坝二维断面试验,研究不同水位下人工沙坝以及岸滩的变化,探究不同水位对人工补沙养滩防护效果的影响。试验结果表明:不同水位条件下,水位低时,人工沙坝顶部在形成的沙槽,随着水位升高,沙槽消失;岸滩受到波浪侵蚀区域向岸移动,侵蚀区域面积在扩大,岸滩的淤积区域也向岸移动。本文对所研究内容利用Flow-3D进行了数值模拟研究,其结果与物理试验吻合,可为近海补沙养滩工程提供理论依据。     

极限波高下人工沙坝的动力调整研究

基于人工沙坝影响波浪破碎的理论分析,采用极端高水位、设计高水位和0.00m水位下的极限波高作为入射波,对近岸人工沙坝进行了模拟试验,研究波浪动力对人工沙坝剖面的变形及其对岸滩养护的影响。结果表明:坝顶水深和沙坝高度之比h/d决定沙坝的稳定性,h/d较小时,沙坝能接近稳定;沙坝的变形与坝前波浪破碎有关,可用坝顶水深和临界水深之比h/hb判定波浪在沙坝上的破碎;近岸人工沙坝使波浪提前破碎,滩肩拓宽,使泥沙向岸输移大于向海输移,减小岸滩侵蚀区域,增大淤积范围。     

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。     

海滩近岸带中尺度地形动力过程研究进展

海滩近岸带中尺度地形动力过程是海岸海洋科学研究的重要研究内容之一.近20年来该领域发展较快,取得了一些重要的成果.对近岸带中尺度地形动力过程的碎波带地形与沙坝、冲流带地形与滩角、海滩风暴响应、观测技术手段等主要领域的进展进行了总结和评述,并对我国海滩研究提出要从加强观测手段和制定长期观测计划两方面来加强的建议.     

北戴河海滩养护中的原滩环境调查

从海岸演变、沉积过程、动力条件、泥沙运移等多角度阐述了北戴河海滩养护区域自然环境条件.北戴河海岸属于岬湾沙质海岸,具备岬湾养滩的天然条件,发育多条断续分布的水下沙坝,原滩剖面为侵蚀性剖面;西海滩蚀退速率＞2 m/a,属于严重侵蚀岸段;波浪的强浪向NNE和ENE,常浪向S,潮流为NE —SW向的往复流,沿岸泥沙净输沙方向为NE— SW向.洋河浅海泥沙中值粒径为0.31～0.58 mm,物化性质均符合养滩需求,为理想沙源.通过构建合适的人工岬头和离岸潜堤配合人工养滩可以恢复受蚀的海滩.     

近期辽东湾西侧砂质海滩冲淤特征北大核心CSCD

2013—2014年,在辽东湾六股河口两侧开展了海滩地形及海岸侵蚀的现场调查,于兴城至绥中沿海布设6处调查岸段及17条断面。结果表明,研究海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩-滩坎-消散型低潮滩,其中低潮滩多发育有近岸沙坝和水下沙坝。绥中南江屯、皮家屯及兴城新立屯海滩侵蚀明显,多数海滩持续侵蚀,调查期内最大平均下蚀速率达53.2cm/a。分析发现,海滩地形及断面蚀淤量有较明显的季节或区域差异。海滩冬季近岸沙坝消失、水下沙坝离岸距离小于夏季。六股河口南侧夏季海滩断面侵蚀量增加、淤积量减少,而六股河口北侧相反。研究认为,岸线自然形态差异及其造成的沿岸输沙差异是导致不同岸段蚀淤差异的主要自然原因。海岸封闭性建筑物(尤其是突堤)影响了海滩局部断面蚀淤变化。海滩地貌及蚀淤的季节或区域变化的主要原因为沿岸波浪特征等因素的季节性和区域性差异。     

近期辽东湾西侧砂质海滩冲淤特征

2013—2014年,在辽东湾六股河口两侧开展了海滩地形及海岸侵蚀的现场调查,于兴城至绥中沿海布设6处调查岸段及17条断面。结果表明,研究海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩-滩坎-消散型低潮滩,其中低潮滩多发育有近岸沙坝和水下沙坝。绥中南江屯、皮家屯及兴城新立屯海滩侵蚀明显,多数海滩持续侵蚀,调查期内最大平均下蚀速率达53.2cm/a。分析发现,海滩地形及断面蚀淤量有较明显的季节或区域差异。海滩冬季近岸沙坝消失、水下沙坝离岸距离小于夏季。六股河口南侧夏季海滩断面侵蚀量增加、淤积量减少,而六股河口北侧相反。研究认为,岸线自然形态差异及其造成的沿岸输沙差异是导致不同岸段蚀淤差异的主要自然原因。海岸封闭性建筑物(尤其是突堤)影响了海滩局部断面蚀淤变化。海滩地貌及蚀淤的季节或区域变化的主要原因为沿岸波浪特征等因素的季节性和区域性差异。     

秦皇岛海滩养护工程的实践与方法

针对海岸侵蚀、沙滩退化问题,近年来在秦皇岛开展了一系列海滩养护方面的工作,积累了一套较为实用的经验和方法。介绍了秦皇岛西海滩、金梦海湾、老虎石和东海滩4个典型案例,其中西海滩采用了"沙丘—海滩—沙坝—潜堤"海滩养护模式,金梦海湾以滩肩补沙为主,老虎石侧重保护,东海滩则是需要多次维护。同时,总结了海滩养护的方案论证、规划设计、工程监测等方面的经验和教训,并就养滩寿命、沙坝的适用性以及工程风险等问题进行了探讨。     

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。     

河北省沙质海岸侵蚀灾害和防治对策

河北省沙质海岸是渤海海岸侵蚀灾害最严重的区段之一,海岸侵蚀主要表现于海滩沙粗化,滩肩迅速变窄,滩坡变陡,基岩裸露的比率增多.岸线蚀退率达1.5～3.5m/a,严重制约了海滩旅游事业.整治海难,刻不容缓.采取岸外潜坝和丁坝群等人工建筑物和大量补沙相结合的海滩养护方法应是当前最迫切、最科学和最实际的方法,只有南段沙丘和沙坝-泻湖岸段可采用植树种草的生物学方法护岸.     

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。     

粤西海岸全新世中期以来海平面升降与海岸沙坝潟湖发育过程

沙坝湖海岸是一种重要的海岸类型。文章论述了粤西海岸全新世中期以来在海平面升降影响下沙坝湖地貌的发育过程,得出如下结论：距今7000a至5000a．海平面曾上升至＋4m,由于大陆架泥沙的向陆堆积,形成了揭湖拦湾沙坝的后缘高突部分：以后海平面逐步下降至现今位置,它所形成的海退沙楔发育成低矮的向海沙坝和海滩;距今2000a,海平面趋于相对稳定;现今海平面微升,出现了海岸侵蚀。文章还对该地在海平面升降影响下的海岸泥沙运移机制以及海岸高海面堆积和现今海岸侵蚀现象作了解析。     

国外砂质海滩沙坝地貌动力学研究进展

本文从地貌动力学角度综述了沙坝时空变化、实地观测技术、形成机制和海滩状态，以及沙坝分类研究的成果。文中从三个方面介绍了沙坝的成因：（１）破波点－沙坝过程；（２）长周期驻立边缘波；（３）波流联合输沙。指出今后的重点和方向是探求沙坝的运动和形态特征与近岸环流模式的关系，以及与沙坝时空变化相联系的潲滩过程。海滩沙坝地貌动力学的研究有赖于运用先进的技术和长期的实地观测。     

企望湾砂质海滩剖面冲淤幅度的估算

以海滩沉积地貌现场观测资料为基础 ,通过海滩剖面形态组合 ,历史地形资料比较和特征地貌形态变化理论计算分析 ,对汕头南部企望湾弧形砂质海岸切线段的海滩剖面冲淤幅度进行了估算。结果表明 ,该海滩剖面冲淤幅度具有区段变化 ,低潮阶地和槽谷部位约 1 .5～ 2 .0m,滩肩和水下沙坝部位可达 3 .0 m。近 3 0年来 ,海滩剖面总体上趋于微冲刷 ,平均冲刷强度约为 1～ 2 cm/a,可能与近期人工挖砂有关。     

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。