关于海滩剖面监测方案的探讨

海滩侵蚀是影响临海建筑物稳定性的不利因素,临海工程可行性论证中有必要对海滩侵蚀情况做出评估,通常可通过海滩剖面某一段时期内的变化来反映海滩侵蚀程度的强弱。受海浪及潮流的影响,海滩地貌变化频繁,且具周期性,其剖面进行监测具有一定的困难。根据海滩地区的特点,结合传统水准测量的手段,介绍了一种海滩剖面监测的可行方案,并给出了数据处理方法,最后结合工程实例做出数据分析结果。     

地下水对浅滩沉积物搬运及海滩剖面变化影响的模拟分析

1　前言在浅滩区 ,沉积物搬运过程对海滩地貌及海岸线变迁有相当重要的意义。其最终的结果是 ,沉积物的净搬运方向决定了海滩现在所处的状态 ,侵蚀状态、淤积状态还是处于平衡状态(Hughes等 ,1 997)。潮间浅滩波浪的往复运动 (即向岸运动和离岸运动 )为沉积物的横向搬运提供了动力。波浪向岸运动时 ,沉积物也向海岸移动 ;反之 ,波浪离岸运动时 ,沉积物也离岸移动。在整个过程中 ,水动力条件相当复杂 ,如作用在海底面上的破碎波或非破碎波的形变 (Guza和Thorn ton,1 982 ;Kobayashi等 ,1 987)。同时 ,波浪运动也与海滩地下水相互作用。在波…     

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.     

沉积特征和波浪高度对描述海滩平衡剖面的形状参数的影响

形状参数可根据离岸距离和水深来确定海滩平衡剖面的形状。因此,形状参数应描绘所有环境因素对海滩剖面的影响,包括波浪气候和沉积物的特征。然而,所有的前人研究在定义形状参数时所考虑的只是沉积物的特征。本文研究的主要目的是在对海滩剖面定义时加上波浪气候因素,通过海浪波能在破波带上每单位体积的衰减速率来获取其对形状参数的影响。通过研究平衡状态下波浪衰减速率,形成了包括波浪气候和沙滩颗粒大小两种参数的海滩平衡剖面的新的定义理论。研究发现,沉积物的颗粒大小和波浪高度对海滩的形状参数的值有着显著的影响,而波浪周期的影响可忽略不计。通过能量守恒,也可获取在宏观尺度上波浪能量的强度对不同粒度大小的海滩剖面的影响。研究结果可用来解释两个任意拥有相同的沉积粒度海滩剖面,却有着不同的海滩剖面的组成结构。总之,本文通过增加波浪高度因素来定义形状参数,发展了Moore（1982）给出的海滩剖面的描述参数。     

2010—2020及影响因素分析年青岛海滩剖面稳定性

海滩的稳定性及其演变是砂质海滩研究的重要内容。在全球砂质海滩普遍遭受侵蚀的背景下,分析部分稳定海滩的特征和原因可以为海滩维护和科学管理提供重要参考。本文基于近 11 年 （2010—2020 年） 青岛第一、第三和石老人海水浴场共 8 条典型剖面的实地监测高程数据,对海滩滩肩宽度和单宽体积进行计算对比,研究表明,除石老人海水浴场一个剖面变化较大外,其他剖面的滩肩宽度只变化了 0~14 m,是 11 年前的 0%~23.3%;单宽体积变化了 8.5~46.5 m3,是 11 年前的1.0%~9.4%;海滩剖面垂向扰动范围一般在 30~60 cm 范围内。海滩存在局部小尺度淤积或侵蚀,剖面形态总体较为稳定。海平面变化、台风和风暴潮等自然因素是海岸轻微侵蚀或调整的重要影响因素,但对海滩的优化管理 （包括定期监测海滩、适度展开养护、制定完善的管理政策和加强执行力度等人为因素） 可以应对这些海滩变化,并且已成为近年来该研究海滩保持稳定的关键因素。     

2010—2020年青岛海滩剖面稳定性及影响因素分析

海滩的稳定性及其演变是砂质海滩研究的重要内容。在全球砂质海滩普遍遭受侵蚀的背景下,分析部分稳定海滩的特征和原因可以为海滩维护和科学管理提供重要参考。本文基于近11年（2010—2020年）青岛第一、第三和石老人海水浴场共8条典型剖面的实地监测高程数据,对海滩滩肩宽度和单宽体积进行计算对比,研究表明,除石老人海水浴场一个剖面变化较大外,其他剖面的滩肩宽度只变化了0～14 m,是11年前的0%～23.3%;单宽体积变化了8.5～46.5 m3,是11年前的1.0%～9.4%;海滩剖面垂向扰动范围一般在30～60 cm范围内。海滩存在局部小尺度淤积或侵蚀,剖面形态总体较为稳定。海平面变化、台风和风暴潮等自然因素是海岸轻微侵蚀或调整的重要影响因素,但对海滩的优化管理（包括定期监测海滩、适度展开养护、制定完善的管理政策和加强执行力度等人为因素）可以应对这些海滩变化,并且已成为近年来该研究海滩保持稳定的关键因素。     

基于砂质海岸剖面形态数值模拟的参数敏感度分析

为了探究XBeach模型中系统的参数调试对模拟剖面演变的影响,该文基于波浪水槽实验通过广义似然不确定性估计法(GLUE)对XBeach模型中的波浪非线性(facua)、沙滩湿崩塌临界坡度(wetslp)、波能耗散(alpha)等调试参数进行敏感性分析,阐述所选参数的物理意义及控制方程,选取不同的参数值观察岸滩剖面演变过程,并通过Brier Skill Score评价方法对模拟效果进行评价。结果表明改变参数值大小会得到不同的岸滩剖面模拟形态。其中参数facua控制波形,波浪由于非线性作用于岸滩会使剖面发生不同趋势的演变,改变facua参数值能够改变模拟剖面演化的趋势,使得模拟地形剖面演变产生较大的变化;参数wetslp作为湿崩塌临界斜率,改变其数值大小模拟地形改变的首要特征为剖面坡度;参数alpha作为波能耗散系数,改变其值会影响破波所释放的能量,从而影响剖面的侵淤程度。最终选取三者值分别为0.65、0.2、1.3,与水槽实验结果拟合最好。该结果对于XBeach的研究及应用具有一定的参考意义。     

海滩养护对海滩生态系统的多尺度影响述评

海滩是常见且脆弱的滨海生态系统,具有极大的生态服务功能。受气候变化和人类活动的多重影响,海滩生态系统受损严重。海滩养护是利用人工补沙的方式对海滩地貌进行修复,是抵御海岸侵蚀和改善海滩环境的有效措施,以往的养护往往忽略了对海滩生态系统的影响,许多研究表明海滩养护对海滩生态系统会产生多方面、多尺度的复杂影响。本文在总结前人研究的基础上,梳理出海滩生态系统的构成、特点和功能,分析了海滩生态受损的基本特征,对海滩养护对海滩生态系统多尺度影响过程及影响机制进行了重点述评,并从降低负面生态影响角度给出了海滩养护技术优化方法,以支撑海滩生态系统适应性管理和可持续利用。     

不同形态海湾的水底平衡剖面研究

研究海湾平衡剖面对理解海湾地貌演变具有重要意义。本文给出了收缩型、扩张型和矩形3种典型海湾平面形态对平衡剖面的影响。建立了海湾长度远小于潮汐波长的短尺度海湾的平衡剖面和对应的时均悬沙浓度的解析解。采用水深平均的水动力方程、泥沙输移方程和地形演变方程的耦合模型对以上3种类型海湾的平衡剖面进行了数值模拟,得到了这3种类型海湾的水面、流速、时均悬沙浓度和平衡剖面的计算结果,并利用水面数值结果确定了海湾水面解析解所含的一个待定常数。研究结果给出了3种不同海湾平面形态所对应的平衡剖面形态：矩形海湾对应斜坡型;收缩型海湾对应下凹型;扩张型海湾对应上凸型。所得海湾平衡剖面和时均悬沙浓度的解析解与数值解一致。     

葡萄牙特洛亚半岛海滩养护及疏浚沙养滩的意义

葡萄牙特洛亚半岛海滩近十余年受到强烈侵蚀,海浪冲刷到数千万年稳定的古罗马遗址,在2006—2007年,当局将28.6万m3港口航道疏浚沙抛填至海滩上,进行养滩修复,效果较好,扩宽了干滩,稳定了古罗马遗址,发展了旅游业。这不仅是一个完美高效的养滩工程,而且还是一个极其节约的工程,使用疏浚沙不仅降低了运输费,还为港口节约了购买抛沙海域的费用。我国港口航道甚多,每年至少约有8亿m3疏浚沙,很少用于养滩工程,反而购置河道沙和邻近河口沙。若改用疏浚沙养滩,可极大地降低养护成本,既可节约购沙经费,还可为港口部门节约抛沙海域的购置费用,而且也能为抛沙取沙海域维持正常的航运环境。     

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。     

莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程岸线数值模拟以及模型的验证方法

以乐东莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程为例,其完工1年后的岸线监测结果,表明需要进一步对人工沙滩后的海滩岸线演变进行研究分析。通过GENESIS岸线演变模型模拟人工沙滩后的岸线变化,并尝试采用3种方法对模型进行验证。经过验证后,对人工沙滩工程后1年、3年、5年岸线变化进行了模拟分析。研究结果表明:GENESIS岸线演变模型对于包围型(拦沙堤和离岸堤结合方式)人工沙滩工程是适用的。工程完工1年后,补沙岸线形成了侵淤变化的凹凸弯曲岸线,侵淤幅度不大,5年后侵淤幅度变缓,开始逐渐趋于平衡。据此,也为人工沙滩后期的养护、补沙防护工作起到重要的参考作用。     

莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程岸线数值模拟以及模型的验证方

以乐东莺歌海三莺村岸段人工沙滩工程为例,其完工1年后的岸线监测结果,表明需要进一步对人工沙滩后的海滩岸线演变进行研究分析。通过GENESIS岸线演变模型模拟人工沙滩后的岸线变化,并尝试采用3种方法对模型进行验证。经过验证后,对人工沙滩工程后1年、3年、5年岸线变化进行了模拟分析。研究结果表明:GENESIS岸线演变模型对于包围型(拦沙堤和离岸堤结合方式)人工沙滩工程是适用的。工程完工1年后,补沙岸线形成了侵淤变化的凹凸弯曲岸线,侵淤幅度不大,5年后侵淤幅度变缓,开始逐渐趋于平衡。据此,也为人工沙滩后期的养护、补沙防护工作起到重要的参考作用。     

Numerical study of shoreline changes by emergency beach nourishment project at the Middle Beach of Beidaihe, China

Beach nourishment is a common coastal management strategy used to protect beach from erosion along the sandy coastlines. This method has been successfully applied to an emergency project at the West Beach of Beidaihe in the summer of 2008 and the full West Beach nourishment project in 2009-2010, which is the direct base of this study. Some basic information about the emergency engineering area at the Middle Beach is firstly described. The shoreline change of this area, including the analysis of beach width in five monitoring profiles in the bathing places of Middle Beach, is then discussed. After that a numerical model based on one-line theory is established and the numerical results agree well with the measured shorelines, which indicates that the model is appropriate and is qualified to predict the shoreline change of the Middle Beach. With the same model and parameters, long-term performance of the project is predicted, and the result shows that without follow-up nourishment and project, the bathing places can remain suitable for bathing for about 10 a. It is suggested to nourish the beach in time and carry out the beach nourishment project for the full Middle Beach in Beidaihe.     

Multigrain sedimentation/erosion model based on cross-shore equilibrium sediment distribution: Application to nourishment design

In the light of global warming and sea level rise there are many coastal beaches that suffer from erosion. Beach nourishment has become a common practice to maintain the sediment balance on a shore-face. In this paper, a three-dimensional numerical model for evaluating long-term impact of beach nourishment projects has been developed. The model addresses the longstanding complex issue of coastal morphology and sediment grain size distribution from an unconventional angle, which exploits the strong links between grain size distribution and the prevailing transport direction of each sediment constituent under ‘average’ wave and storm action. The present model predicts the redistribution of nourished sediment according to the subtle clues implied by equilibrium distribution curves and latest coastal wave transformation theories. After verification against recent field observations in Terschelling, The Netherlands, the model was used to predict long-term effects of different beach nourishment strategies. It was found that: (a) given the source sediment available in Terschelling the tactics of large volume and less frequent implementation are better than otherwise; and (b) from a pure engineering point of view, waterline nourishment outperforms offshore trough nourishment.The model offers an additional tool for coastal engineers to evaluate the feasibility, effectiveness and the optimization of dumping locations for beach nourishment projects. It is also a useful tool for stratigraphic modelling of shallow-marine sedimentation in conjunction with sea level changes.     

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。     

海滩修复养护技术发展趋势与前景

海岸侵蚀是沿海各国面临的共同问题,海滩养护是当前砂质海岸保护的最佳手段,在全球范围内得到广泛应用。本文回顾了海滩养护技术的发展历程,总结了世界范围的海滩养护实践,分析各国海滩养护理念上存在的差异。以研究文献为基础,总结归纳了平面和横向剖面的补砂方式、辅助工程技术和海滩模型预测等方面的海滩养护技术研究进展,并在此基础上提出了海滩养护的未来发展趋势:①针对复杂海岸的海滩养护应用拓展;②基于沉积物管理的海滩养护修复;③从地貌系统到生态系统全面考虑的海滩养护技术;④全球砂源赤字条件下的海滩保护和修复思路。     

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.