四川冕宁盐井沟泥石流综合治理工程浅议

1970年后盐井沟矿山泥石流频发。1986年以来建成的治理工程有:排土场导流堤,5号格(?)坝,3号拦沙坝,并正在开展着生物治理工程。综合治理工程发挥了良好的防护作用。     

渤海湾西岸贝壳堤堆积与海陆相互作用*

渤海湾西岸淤泥质海岸已见两类砂体,滨外坝先形成于水下,而后随着海岸进积和在海洋动力作用下,逐渐出露于潮间带和陆地上; 另一种普遍出现的是具沿岸堤意义的贝壳堤,而且是在海岸进入弱侵蚀期即形成。研究发现,在海岸进积和海-陆相对稳定条件下,海岸线附近中潮坪-高潮坪受向岸风和波浪作用也可形成雏形贝壳堤砂体。目前研究区海岸上的贝壳堆积有3类,即:风暴潮堆积的沿岸堤型贝壳堤,主要堆积在中潮坪-高潮坪-滨海低平原上; 潮沟~潮汐河道型"贝壳堤",为潮汐河口湾顶或潮道外侧风暴贝壳堆积(自潮汐通道水下堆积延续到低地); 以及沿海低平原在大潮或风暴潮天气背景下出现的无序贝壳堆积。贝壳堤堆积既有风暴潮大浪瞬时、高能幕式堆积,又有大浪、向岸风综合作用下堆积的可能,贝壳测年及贝壳堤层序表明其形成是复杂的再堆积过程,不宜解释为海平面变化。在三角洲不均衡推进过程中,有可能形成不规则的海岸线,向岸风浪对不同地貌岸段的作用,可导致形成并非与现代海岸线平行的贝壳堤。贝壳堤术语的随意使用,已经造成海岸线变迁研究的简单化。严格使用沿岸堤的贝壳堤概念,可进一步划分三角洲叶瓣变迁,但是事件堆积必须剔除。将贝壳堤的研究与三角洲顶面泥炭测年相结合,可能更精确重塑海岸形成过程。     

盐沼潮滩生物动力地貌演变研究进展

盐沼潮滩作为滨海湿地的一个重要类型,为河口海岸地区提供了多种关键的生态服务功能,具有重要的社会、经济与生态价值,其地貌演变规律的认知是海岸带保护修复和科学管理的基础。回顾国内外近一个世纪以来针对潮滩动力地貌过程的研究工作,发现研究热点已逐渐从传统的研究潮滩水-沙-地貌相互作用过渡到探索植物、动物、微生物等生物作用与动力、地貌之间的互馈机制,涉及海岸动力学、地貌学、沉积学、环境生态学等多个学科,是典型的交叉学科前沿研究领域。归纳了盐沼植被与潮滩多种因子的相互作用,总结了常用的盐沼潮滩地貌演变模拟手段及取得的机理认知,并提出今后在生物作用、陆海耦合动力地貌模型研发等方面的科学问题和发展方向。     

近三十年长江口横沙岛潮滩湿地地貌演变对河口工程的响应

由于人类活动的不断加剧和入海泥沙的日益减少,我国部分河口潮滩湿地已面临严重的侵蚀退化风险,给沿岸城市发展带来巨大威胁,实现河口潮滩湿地的科学管理和合理利用极为紧迫。本研究利用1990—2017年多期长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程前后区域海图地形数据,使用ArcGIS地理配准、等深线数字化、数字高程模型建立和叠加分析等功能分析长江口横沙岛潮滩湿地地貌、等深线形态与地形冲刷-淤积厚度的时空变化过程。研究结果表明,长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施,改变了横沙岛潮滩湿地周边水域的水文泥沙动力条件,使得地貌冲淤时空特征发生变化：1）深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施极大地推动了特征等深线的向外延伸,其中0、2和5 m等深线包络面积年均最大增长率（2009—2013年）分别是工程前（1990—1998年）的42.13、280.73和235.65倍,0~1、1~2、2~3、3~4及4~5 m等深线包络体积整体呈现1990—1998年、1998—2009年、2009—2013年增加,2013—2017年较为明显减少,潮滩湿地"长高不长大"的趋势;2）冲刷-淤积频率特征表现为工程前微淤（1990—1998年）、工程后微淤（1998—2009年）、淤积增加明显（2009—2013年）及微冲（2013—2017年）,长江入海泥沙通量的减少对2 m等深线以深区域的潮滩发育可能产生一定影响。     

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。     

堤防工程设计中确定护底石笼尺寸方法的探讨

护底布置在紧靠岸坡堤脚的滩面,是护岸的延续,可减轻冲刷深度,且能填补冲坑,以免堤脚基础沉降危及堤防安全。在设计中,根据河道设防标准不同,护底宽度常按经验数字确定,为冲刷深度的1.5～2倍或河底宽度的1/10～1/5,常取10～20 m,没有进行量化,容易造成防护体设置的不当,防护体不足则影响工程安全,过量则造成投资加大。根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)及《堤防工程手册》归纳总结堤脚护底的宽度计算方法,并用伊士巴许公式对石笼体重量、抗滑及抗悬浮所需厚度进行复核,结合工程实例,对结论进行评价。     

如东县紫菜养殖对潮滩地貌的冲淤影响

在放射性核素210Pb测年分析的基础上,综合运用沉积物粒度、沉降板测量及遥感影像解译等方法,对如东县紫菜养殖前后潮滩沉积环境尤其是潮滩地貌的冲淤变化进行了初步探讨.研究结果表明:在以年计算的长时间尺度上,紫菜养殖对潮滩地貌的冲淤不会产生明显影响,紫菜养殖区沉积物的沉积速率符合自然状况下沉积物的沉积速率,这一变化规律与紫菜养殖区沉积物粒径变化规律相一致.但在紫菜养殖期间,由于网帘、竹竿的架设及紫菜对水动力的阻滞作用,会大大加速该区域潮滩的沉积,此期间紫菜养殖区呈淤积状态;而一旦进入非紫菜养殖期间,潮滩在水动力作用的冲刷下又将恢复到原来的自然状态,滩面保持冲淤平衡,这一变化规律与沉降板泥沙厚度测量及遥感影像分析结果互为印证.因此,潮滩紫菜养殖本身并不会对养殖区潮滩地貌的冲淤变化产生明显的影响,但养殖紫菜期间所引起的频繁人类活动,在一定程度上会加速该区域低潮滩的侵蚀.     

鸭绿江河口西岸潮滩沉积特征对流域变化的响应

2010年和2011年于鸭绿江河口西岸潮滩及西水道采集柱状样10根,对柱状沉积物进行210pb比活度及粒度测试,结合河口地貌演化及流域历年水文资料,探讨人类活动对流域输沙变化造成的影响,以及沉积过程对环境变化的响应.结果表明,柱状样210pb纵向分布具3种类型:1)指数分布类型;2)表层混合或倒置类型;3)异常分布类型.西水道的沉积速率最快,1960 ～ 2000年间达到5.84cm/a;而西岸潮间带沉积速率存在差异,均小于2cm/a.根据测年结果及沉积物粒度特征,将潮滩演化划分为4个阶段:阶段1为1940年以前,处于自然发展状态;阶段2为1940 ～1970年,流域输沙锐减,河口地貌发生显著变化,西水道由主流道逐渐萎缩为潮汐汊道;阶段3为1970 ～1995年,径流量锐减,沉积厚度减薄,以及河口区采砂作业加剧,盐水楔入侵,潮滩沉积物变细;阶段4为1995～ 2010(2011年)年,输沙量逐年减少,潮滩开始遭受侵蚀,受侵蚀区域物质重新分选,致部分柱状样表层出现“粗化层”或“细化层”.通过对1962 ～1985年间柱状样和悬沙粒径相关性的分析发现,森林砍伐及后期的植树造林对流域输沙的粒度变化控制明显,而该变化在潮滩沉积中亦有记录.     

福建罗源湾潮滩沉积过程对人类活动和台风事件的响应

潮滩地区是人类活动和台风事件影响最为显著的地区之一,利用潮滩沉积记录可以提取影响区域重大人类活动和台风事件的历史变化。罗源湾潮滩中上部盐沼和光滩柱状沉积物粒度分析结果显示,罗源湾潮滩沉积物以细颗粒为主,盐沼内部和潮滩中上部光滩柱状沉积物平均粒径分别为5.41~45.00 μm和5.4~68.82 μm,但在不同深度出现多次沉积物变粗的现象;利用210Pb测试计算得到的沉积速率分别为1.96 cm/a和1.23 cm/a;近年来的围填海活动导致潮间带地区沉积速率显著增大,互花米草的引种也进一步导致潮间带上部沉积速率增大。台风的强烈影响使得潮间带沉积出现间断,在沉积间断界面出现沉积物粒度变粗的现象,由此推断了近170年来显著影响罗源湾地区的台风事件沉积层的位置,并由此计算了不同时段的沉积速率。根据柱状沉积物粒度分析结果,不仅可以反演近百年来的对罗源湾产生重要影响的台风事件,也可以反演20世纪50年代以来罗源湾经历的几次较大规模的人类活动。     

倒T型导管墙桩基防波堤桩基土抗力及稳定性简化计算方法

倒T型导管墙桩基防波堤作为新型港工结构,主要依靠桩基和自身重力维持稳定。以天津港水文地质条件为算例,建立三维弹塑性有限元模型,通过荷载-位移关系曲线,确定稳定性安全系数。分析极限状态下桩基沿环向与竖向的土压力分布,得出桩侧极限水平土抗力,并将有限元结果与美国规范API土抗力计算方法进行比较。造成防波堤结构失稳的原因主要有两个,即结构自身无法满足强度要求和土体达到极限。结构自身强度达到极限时,可用p-y曲线有限差分迭代法求取安全系数;土体达到破坏极限时,可分别假定转动点位于桩轴线上和偏离桩轴线两种情况,利用极限平衡法,建立抗倾稳定性简化计算方法。经验证,理论方法得到的稳定性安全系数与有限元结果比较接近。