海滩养护和修复工程的动态平衡滨线设计研究——以浙江省苍南县炎亭湾海滩修复工程设计为例

以浙江省苍南县炎亭湾海滩修复为例,基于"CERC"的沿岸输沙率计算公式,建立了一套依据工程区近滨波浪场分布进行动态平衡滨线设计的方法,包括独立输沙单元海滩和非独立输沙单元海滩2种滨线形态设计方法.研究发现:在海滩养护和修复工程中,依据动态平衡滨线设计方法对滨线走向进行科学论证是十分必要的;独立输沙单元的海滩可以视为沿岸输沙率为零的非独立输沙单元的海滩,前者海滩平衡滨线的布设是后者平衡滨线布设的一种特例;相较于"静态岬湾海滩概念(SBBC)"模型,本研究提出的动态平衡滨线设计方法更具优势,该方法可用于大多数海滩的平面形态设计.     

我国海滩养护修复的发展与技术创新

21世纪以来,海滩养护技术开始在我国得到应用并迅速发展。本研究基于对过去十几年来我国海滩养护技术的跟踪与深度研究,通过研读文献、资料收集和数据统计,分析了我国海滩养护发展现状及特征,总结归纳了我国在海滩养护技术方面的创新,最后展望了海滩养护的未来发展并提出了建议。研究发现,我国的海滩养护工程在2005年之前较少,此后快速持续增加;在3种养护目的中,滨海旅游占绝大多数,达61. 7%;修复海滩类型中,人造海滩和修复受损海滩的比例相当,同质养护和异质养护的占比分别为51. 1%和48. 9%;在养护海滩的平面形态中,岬湾形态的占比最高,达43. 6%。结果表明,我国在海滩修复养护技术中取得了一些创新,主要包括强潮海岸、强侵蚀海岸、淤泥质海岸等多种动力条件下的海滩修复理论和理念,以及海滩城市排水优化设计、海滩生态养护潜堤等技术方法。     

厦门岛会展中心海滩养护及其对我国海岸防护的启示

硬式护岸是传统的海岸防护手段.近几十年来,以养护海滩为主的软式护岸已成为欧美发达国家海岸防护的主要措施,而我国尚处于起步阶段.本文以厦门岛会展中心海岸养滩实践为例,通过分析其海岸地貌演变历史、数值模拟养滩工程方案及定期观测海滩养护后剖面的变化,论述了该工程的必要性和可行性,以及养护后海滩的稳定性.同时,结合发达国家护岸的发展趋势,对我国的护岸转型作了思考.研究表明厦门岛会展中心海滩养护工程的施工使该海岸防护方式由硬式转变为软式,工程完成后为期半年的剖面监测数据显示单位宽度留存的沙量平均为381.4 m3/m,为施工初期平均值440 m3/m的86.7％,表明该海滩基本稳定.海滩养护可以修复受损的海滩或者营造新的滨海沙滩,改善滨海城市环境,提高城市品位,促进城市滨海旅游的发展,进而带动社会经济的发展,具有社会、经济、环境、生态等多方面的效应.我国海岸防护观念正在由传统的硬结构护岸转向软式的沙滩护岸,海滩养护将是我国未来海岸防护的一种更好的措施.     

中国砂质海滩区域差异分布的构造成因及其堆积地貌研究

砂质海滩的形成与发育是联系地壳深部过程和地表过程的综合体现．本文根据中国沿岸砂质海滩分布状况调查结果,通过分析其分布规律与中国东部沿海中新生代构造地质分区不同海洋沉积环境的内在联系,探讨了砂质海滩区域性差异分布和堆积地貌的成因特点,从而为我国海岸资源利用的宏观配置和管理提供科学依据．研究得出：（1）中国沿岸砂质海滩的形成与发育受中新生代地质构造带控制,尤其受新构造期地壳断块升降活动差异性的影响,呈现出区域性富集的格局．（2）中国砂质海滩基本形成在构造隆起带岬湾沿岸,并且富集在其中新构造期处于上升区的海岸,这主要在于其区域性海岸环境具有形成砂质沉积的物质基础．（3）构造隆起带滨海泥沙的输沙途径及其再分配形式复杂多样,从而产生了各种不同的砂质海滩堆积地貌类型．（4）根据海岸地貌和沉积成因模式,将中国沿岸砂质海滩划分为岬湾海岸叠置沙体沉积形式、滨外坝沙体连续沉积形式和浪控三角洲平原岸改造沉积形式等3种基本模型．（5）沿海晚第四世纪古夷平地貌面与现代海平面相对高程分布的分析表明,山丘岬湾岸型砂质海滩主要形成在新构造运动下沉区段或构造相对稳定区段,而台地岬湾岸型和泻湖一沙坝岸型形成在上升区段,浪控三角洲平原岸型则分布在断块盆地．     

人工岛影响下的海滩修复对策研究——以海口西海岸为例

人工岛建设在缓解滨海人地矛盾的同时带来新的环境问题。本研究聚焦人工岛建设引起的岸滩侵蚀与泥沙分配失衡问题,以海口西海岸为例,建立GENESIS岸线演变模型,探讨人工岛影响下的海滩地貌演化机制,并在此基础上提出“循环养护”的海滩修复对策。主要研究结论为:①海口湾南海明珠人工岛对邻近海滩的影响以“岛后方淤积、两侧侵蚀”为显著特征,且两侧侵蚀热点区的响应幅度存在明显差异。五源河口至新国宾馆岸段侵蚀更为强烈的主导因素为物源匮乏与岸线形态外凸。②通过人工补沙与循环养护相结合的生态修复措施,可实现岸滩泥沙的合理分配与地貌的动态平衡,有效缓解人工岛引起的海岸侵蚀问题。本研究成果可为国内相似类型海岸的岸滩修复提供良好的借鉴意义。     

珠江口外伶仃岛海滩修复研究

海滩养护是当前全球广泛流行的具有生态环境保护意义的软式海岸工程手段。文章以广东珠海外伶仃岛小石嘴沙滩为例,首次选取珠江口海岛沙滩,开展近岸动力、近岸地形、海岸动力地貌、沉积特征等多方面的研究,最终通过补沙方法修复了一个适应于该研究区近岸动力条件的人工海滩,不仅极大地增强了海滩抗蚀能力,而且较好地改良了海岸景观。     

欧洲各国海滩养护概观和启示

20世纪70年代以来,欧洲沿海各国普遍采取了以抛沙养滩为中心辅以硬工程的护岸措施,淤宽了海滩,抵御了海岸侵蚀灾害.我国海岸侵蚀十分严重,海滩均以退化、变窄、蚀低,且岩礁裸露,实施抛沙养滩扩岸工程是大趋势.养滩工程分调查、重建和修补3个阶段,正确对待了阶段施工,常能得到较好的效果,采取政府为主,多方筹资,法制管理等方法是欧洲各国海滩管理的经验.     

美国东海岸海滩养护工程对中国砂质海滩旅游资源开发与保护的启示

借鉴美国长期以来东部海岸的海滩养护工程投入大量资金物力所取得的显著成效，提出了中国砂质海滩资源开发面临的问题，如海岸侵蚀造成砂质海滩资源丧失、砂质海滩旅游资源面临严重的污染、砂质海滩旅游资源的利用程度差异悬殊、砂质海滩旅游资源的人为破坏严重等，预见到中国实施海滩养护工程将是大势所趋，该工程将会被纳入国家或地方海岸综合规划管理与相关法律中。     

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。     

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

海滩养护修复过程中拦沙堤的应用

拦沙堤作为海滩养护最常用的辅助工程之一,在全球范围内得到广泛应用。在总结我国海滩养护过程中拦沙堤应用现状的基础上,将拦沙堤的功能分为3类（防泥沙扩散、防沿岸输沙、防浪+防输沙）,并详细分析这3类拦沙堤在我国海滩养护的应用现状和发展规律。基于国内外工程实践,进一步探讨海滩养护中拦沙堤的多项应用创新：组合式拦沙堤设计、拦沙堤平面形态优化、拦沙堤堤群设计、拦沙堤+潜堤组合优化、拦沙堤+旁通输沙/循环养护。最后,展望未来海滩养护中拦沙堤的发展应用趋势（拦沙量的精准调控、丰富多样的形态设计、基于“自然工法”的生态化建设）,并给出了相关建议。     

海滩养护影响下的海岸风沙作用研究进展

海滩养护已经成为全球基于自然(nature-based)海岸防护的主要手段,并得到广泛应用。随着全球强风区海岸海滩养护工程数量的增加,海滩养护对海岸风沙过程产生的一系列影响逐渐得到重视。海滩养护工程形成了新的海滩地貌形态,扩大了海滩风区、增加了风沙物源、提高了滩面高程、改变了滩面沉积物,海滩地貌和沉积物组分变化引起了风沙运动过程的变化,与自然海滩风沙过程相比,有其独特的过程和特征,已经成为海岸风沙研究的热点之一。本文从海滩养护影响下的风沙环境变化、风沙活动变化以及养护海滩对沙丘的影响等3个方面梳理了国内外研究进展,提出养护海滩风沙研究存在区域不平衡以及风沙过程的综合性影响和定量化研究不足等问题,并结合我国海滩养护未来的发展趋势,从强风区养护海滩风沙运动规律、养护海滩风沙环境全要素的综合影响和风沙作用变化的模型评估等方面展望了我国养护海滩风沙研究的未来发展方向。     

不同补沙方案对海滩剖面影响的数值模拟对比分析

大量工程实践表明,海滩养护是当前抵御海岸侵蚀的常见措施。通过人为地向海滩补充沙源,以达到海岸防护、修复沙滩等目的。本文建立了XBeach一维海滩剖面演变数值模型,并与物理模型试验结果进行对比验证;计算常浪条件下不同方案补沙后海滩剖面达到平衡状态的速率;通过对比补沙工况与未补沙工况的风暴后剖面,分析风暴作用下的防护效果。结果发现,补沙量较大时,沙坝向海侧位置补沙在常浪条件下补沙效率高于滩肩补沙,在风暴条件下防护效果优于滩肩补沙。此次研究对于在实际海滩养护过程中节约施工成本、提高施工效率有着重要意义,同时对于评估沙滩养护工程效果有一定的参考价值。     

近岸人工沙坝保滩促淤的试验研究

借助正态波浪模型,对北戴河海滩某横断面有、无沙坝布置进行了3种水位的极限波高入射试验,测取了坝内外波高过程线及稳定后的断面地形。试验资料及理论分析显示:有无沙坝时沿岸流及波浪的挟沙能力之比与水下沙坝的波浪透射系数的平方成正比,按试验最大透射系数计算的挟沙能力亦可降50%左右,且有沙坝上涌带破波回流对岸滩的冲刷水深可以维持在平均海平面以下1 m内,说明人工沙坝的填筑很大程度促使水体挟带泥沙于掩护区域落淤有效的阻止了泥沙的离岸亏损。试验将为保滩促淤工程设计与实施提供科学依据。     

Eco-environmental impact assessment of pre-leisure beach nourishment on the benthic invertebrate community at Anping coast

In recent years,owing to global warming and the rising sea levels,beach nourishment and groin building have been increasingly employed to protect coastal land from shoreline erosion.These actions may degrade beach habitats and reduce biomass and invertebrate density at sites where they were employed.We conducted an eco-environmental evaluation at the Anping artificial beach-nourishment project area.At this site,sand piles within a semi-enclosed spur groin have been enforced by use of eco-engineering concepts since 2003.Four sampling sites were monitored during the study period from July 2002 to September 2008.The environmental impact assessment and biological investigations that we conducted are presented here.The results from this study indicate that both biotic(number of species,number of individual organisms,and Shannon-Wiener diversity) and abiotic parameters(suspended solids,biological oxygen demand,chemical oxygen demand,dissolved inorganic nitrogen,dissolved inorganic phosphorus,total phosphorus,total organic carbon,median diameter,and water content) showed significant differences before and after beach engineering construction.Biological conditions became worse in the beginning stages of the engineering but improved after the restoration work completion.This study reveals that the composition of benthic invertebrates changed over the study period,and two groups of organisms,Bivalvia and Gastropoda,seemed to be particularly suitable to this habitat after the semi-enclosed artificial structures completion.     

福建崇武半月湾渔港防波堤建成后下游海滩地形变化及养护对策研究

渔港硬式构筑物如防波堤等对海岸的影响显著。以福建泉州崇武半月湾渔港防波堤修建前后的海滩变化为例,通过对2003²011年不同阶段海滩地貌形态、岸线变化分析以及2个海滩剖面多期监测比较发现,防波堤修建后海湾下游西侧海滩发生显著蚀退,西端侵蚀强度最大,向东(靠近防波堤遮蔽段)逐渐减小,中东部遮蔽段转为淤涨。海滩变化的主要原因:1)E2011年不同阶段海滩地貌形态、岸线变化分析以及2个海滩剖面多期监测比较发现,防波堤修建后海湾下游西侧海滩发生显著蚀退,西端侵蚀强度最大,向东(靠近防波堤遮蔽段)逐渐减小,中东部遮蔽段转为淤涨。海滩变化的主要原因:1)E^SE向主入射波浪受到防波堤的阻挡作用,在堤头发生绕射,港内波影区动力变弱;2)防波堤阻碍了从东向西的沿岸流运动,形成东向为主的沿岸输沙,使得东端发生堆积,造成下游的西侧海岸的沉积物亏损,发生侵蚀。针对海岸变化机理提出了海滩养护防御措施,并通过数值模拟预测说明养护海滩以由西向东输沙为主,年均输沙量约3万m3,堆积于遮蔽段,最后,提出采用周期性抽取遮蔽段养护沙补充到西端的方法来实现海滩循环养护。     

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4.5 km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9~11 a,局部滩肩补沙养护周期为1~2 a。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。