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。     

砂质海岸岸滩侵蚀演变模式探讨——以山东南部海岸侵蚀岸段的岸滩演变为例

在分析山东南部海岸几十年来的地形观测资料的基础上，运用砂质海岸等深线变化预测理论，建立该区的岸滩侵蚀演变预测模型，研究了该区域岸滩演变规律。实测资料验证表明：预测结果合理，基本反映了本区岸滩演变的特征。     

东山岛东南侧近期岸滩演变及其动力成因

基于卫星遥感影像和水下地形数据,分析了近年来东山岛东南侧的岸滩演变特征。进一步,分别建立潮流、波浪、沿岸输沙数值模型,结合人类活动的影响,分析东山岛东南侧岸滩侵蚀的动力成因。研究结果表明,2002-2012年金銮湾的北侧海域海床侵蚀较为严重;1971-2003年,乌礁湾北侧湾顶呈现出侵蚀现象,2003-2012年,乌礁湾北侧湾顶由之前的侵蚀现象转变为一定的淤积趋势。主要原因如下:(1)岬角的挑流作用使得金銮湾和乌礁湾北侧岬角附近海域流速较大,容易产生冲刷侵蚀。(2)金銮湾和乌礁湾的北部波高较高,波能较大,容易遭受侵蚀。(3)金銮湾和乌礁湾北部海岸输沙强度较大,净输沙方向以自东向西为主,容易发生岸滩侵蚀。(4)20世纪90年代以来,东山岛人类活动强度增大,海滩不合理的人工建筑物、海岸防护林破坏以及养殖场的建造在一定程度上加重了侵蚀。(5)2003年后乌礁湾北侧修建了码头工程,导致近岸潮流和波浪动力有所减弱,使得侵蚀现象转变为一定的淤积。     

海工建筑对周边岸滩演变分析

以多期地形图、海图,多时相航空影像图、卫星遥感影像,多年实测数据为主要数据源,运用“3 S”（ GIS、RS、GPS ）技术,系统分析了河北省秦皇岛市五十年来（1956年~2006年）海岸演变过程、动因及规律,探讨了海岸演变预测及对周边岸滩的影响和环境效应。结果表明,人工干预下岸滩演变对周边海滩产生较大影响,表现为改变局部流场,促进周边岸滩的发育,形成秦皇岛地区自然岸线整体侵蚀背景下的局部淤积现象,其演化特征为：海滩渐宽,年淤积量0.14 m~2.71 m。淤积速度减慢,0.04 m/a~0.7 m/a不等。坡度变缓,仅秦皇岛煤一期突码头至人工填筑地海滩坡度即降低3.8°（ 1985 年~2006 年）;岸线弧度减小,年均变化 0.083°~0.415°,湾顶位置逐年W、WWS向移动;海滩组成物细化,海滩砂中值粒径年均变化0.016 mm~0.035 mm。     

波浪作用下岸滩坡度对推移质输沙率影响的实验研究

对波浪作用下推移质输沙率的研究理论和实验,一般都胆建立在平底海床上波浪运动、水平底部剪切力作用的力学模式基础之上,而不考虑海床坡度引起的波浪变形、底部剪切力变化导致的向岸、离岸方向的推我质输移的差异。研究在波浪作用下坡度海床上推移质运动机理,不仅需要建立可靠的力学模式进行理论分析,而且更需要采用大量的模型实验资料来验证、完善力学模型。正是基于寻坡度海床上推移质运动机理研究的需要,本文给出了四个坡度     

砂质岸线变化研究进展

简要介绍了岸线的概念。在影响岸线变化的因素中，研究人员对海平面上升、人类活动和风暴作用等影响研究相对比较多。为了加强对海岸的管理和提高岸线预测的精度，研究人员提出了多种岸线数据获取和处理的方法。对岸线变化的预测有概念模型、物理模型和数学模型等，但目前以数学模型中的一线数值模型为主。作者认为研究沙质海岸线变化要注意到各因素综合影响，应尽量提高岸线数据的精度和加强对近岸带各种现象物理机制的研究。     

杭州湾北岸岸滩变化对海平面上升的响应——以龙泉—南竹港岸段为例

相对海平面上升引发的海岸潜在侵蚀是海岸带资源利用与规划的重点关注内容.基于杭州湾北岸龙泉—南竹港岸段实测断面资料,利用历史岸线后退和淹没法则计算法分析了该地区的海岸变化对海平面上升的响应.结果表明:近10 a来岸滩呈侵蚀后退趋势,年侵蚀速率为3.7～5.7 m/a,相对海平面上升对岸滩迁移后退的贡献为2％～6％;未来1...     

长江河口岸滩侵蚀演变模式

长江河口地区由于流域带来的泥沙沉降堆积,形成了巨大的长江三角洲平原和水下三角洲。近年来,由于水土保持和流域建水库使得入海泥沙迅速减少,造成长江河口区岸滩侵蚀态势逐渐加重。根据多年海图资料得到的岸滩剖面变化,长江河口区岸滩侵蚀的演变模式按岸滩侵蚀剖面形态特征分为平直型、宽陡型和尖陡型;按剖面的变化特征可分为平行后退型、下凹变上凸型和宽陡变尖陡型。     

海工建筑对周边岸滩演变影响分析——以秦皇岛市为例

以多期地形图、海图,多时相航空影像图、卫星遥感影像,多年实测数据为主要数据源,运用"3 S"(GIS、RS、GPS)技术,系统分析了河北省秦皇岛市50年来(1956年--2006年)海岸演变过程、动因及规律,探讨了海岸演变预测及对周边岸滩的影响和环境效应.结果表明,人工干预下岸滩演变对周边海滩产生较大影响,表现为改变局...     

黄河三角洲北部岸滩的侵蚀演变

为研究黄河三角洲海底冲刷演变规律,2004年6月和9月,在黄河三角洲北部、飞雁滩以东岸段进行了2次共21条水深剖面测线的调查工作。通过1985年、1999年两期历史水深资料与本次实测水深资料的对比研究发现:自1985年以来,研究区一直处于冲蚀状态,1999年以后局部区域出现微弱淤积,侵蚀中心逐渐向东南、向岸迁移。测区总体演变趋势以侵蚀为主,强度逐渐减弱,并向冲淤平衡缓慢过渡。     

Development of a medium–long term beach evolution model

A new medium–long term beach evolution model is proposed. This model is based on an analytically integrated sediment conservation equation and on a beach profile evolution model. The sediment conservation equation provides the sediment supplies or losses. The beach profile evolution model redistributes the sediment supplies or losses along the beach profile. In the beach profile evolution model, the definition of the complete profile is incorporated (breaking zone, transition zone, exterior zone and geological zone). The proposed model has been applied to several theoretical cases and to field data, showing the advantages of this model compared to classical “one-line models”.     

近岸波、流作用下结构物附近海岸演变的数值模拟

针对与砂质海岸在波浪作用下的演变有关的波浪、近岸流及输沙问题进行了系统的研究,并对结构物附近海岸演变进行了数值模拟。考虑了波浪折射-绕射及波浪破碎的综合作用,在近岸流场的模拟中用沿水深积分形成的K方程模型确定涡粘系数。计算岸滩地形变化时,综合波浪、近岸流作用的底沙和悬沙输沙率,并考虑波浪对泥沙作用的影响。模型对防波堤和近岸沉船附近地形变化进行了模拟,效果良好。     

海岸波浪多次破碎波能耗散模型

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸,波浪在向海岸传播的过程中,可能经历多次破碎,而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中,波浪破碎是通过波能耗散来模拟的,但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程,特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型,模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数,并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明,新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟,而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果,并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。     

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。     

浅滩地形上波浪破碎对低频波能放大的影响

低频长波对港湾共振、泥沙输运、波浪爬高与越浪等过程有重要影响。采用非静压模型SWASH模拟了不规则波在浅滩上的传播及破碎过程,重点探讨了滩顶短波破碎程度对低频波能演变的影响。模拟结果显示,当滩顶短波处于临界破碎状态时,低频波能流沿浅滩持续增长,浅滩对低频长波的放大效应（滩后与滩前低频波能流之比）显著;当滩顶短波轻微破碎、破波仅发生在外破波区时,低频波能流的沿滩增长率进一步变大;当滩顶短波剧烈破碎、破波延续到内破波区时,低频波能流沿滩先增长而后转为衰减,滩后放大率较临界破碎时明显减小。研究结果表明,浅滩顶部水深改变了短波破碎程度,进而影响低频长波的演化过程,浅滩上长波总体增长率随滩顶水深的减小呈现先增大后减小的规律,在短波轻微破碎时最大。     

卷破波作用下沙质岸滩剖面形态判别式初探

通过波浪水槽实验,开展不同类型波浪作用下的沙质岸滩演化规律研究工作。本次实验研究不考虑比尺,采用1:10与1:20组成的复合沙质斜坡对岸滩进行概化,选取规则波和椭圆余弦波两种典型波浪作用,对波浪的传播、变形和破碎、上爬、回落过程以及波浪作用前后沙质岸滩床面地形进行了观测,探讨波浪作用下沙质岸滩剖面演化规律。本文实验工况中,规则波作用下,岸滩剖面呈现出沙坝剖面和滩肩剖面,椭圆余弦波作用下的岸滩剖面均呈滩肩形态,发现岸滩剖面形态不仅与波浪作用类型、强度、周期等因素相关,还与波浪破碎的强度等因素有关。通过对实验过程中现象的进行观察和分析,引入了卷破波水舌冲击角的概念。对波浪卷破破碎后形成的水流挟沙运动与岸滩剖面形态的关系进行定性分析,对水舌冲击角与Irribarren参数之间的关系进行定量分析,基于Irribarren参数与岸滩剖面形态的关系初步建立了波浪作用下沙质岸滩剖面形态判别关系式。通过本文实验结果和前人实验结果对趋势线进行拟合,求得其判别系数,判别式能够较好地划分淤积型岸滩、侵蚀型岸滩及过渡型岸滩三种岸滩形态。     

人工砾石海滩变化及输移率研究

在我国采用砾石海滩在某些强动力区域进行海滩养护是一种新的尝试,具有很好的适用性。以厦门天泉湾人工砾石滩为研究对象,对2015年至2016年间10条海滩剖面开展了5次周期性监测,通过综合分析,得出在人工砾石滩竣工完成后的一年时间内,滩肩外沿线、岸线及滩面底角的砂砾分界线大幅度后退,滩肩宽度变窄;滩肩外沿线明显隆起,形成滩肩脊线;滩面坡度变大,且上游侧海滩的滩面普遍比下游侧海滩的滩面陡,一年后,岸滩整体变化趋于稳定。针对砾石滩不断向西南方向运移的现状,采用Leo C.van Rijn输移率公式计算砾石滩年平均输移率,并通过测量断面法、体积变化量法对Leo C.van Rijn公式计算结果进行验证,得出砾石滩年平均输移率的范围约为1 015.66~2 392.5 m~3/a。     

Numerical modelling of sand beach evolution around coastal structures

I~crIOWIn the coastal area, especially at the sandy seashore, wave and nearshore current are the major factors which affect sediment transPOrt and the motyhChdynamics.The numerical models of predicting the beach evolution can be classified intO the medi~term and long-term models according to their space and time scales (De Briend et al., 1993;Watanabe, 1990; Watanabe et al., 1986; Tao, 1996). In the medium-term model the effects ofwave, nearshore current and sediment transport are conside…