2013年 第29卷 第2期
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1.0~2.0 m/a,局部或短期可达5~8 m/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。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 1-9
在分析海滩失衡现状及总结人工养滩研究进展的基础上,提出在养滩设计过程中,应分析出现问题,根据地方需求并针对地形地貌条件制定方案。养滩设计最关键的是滩肩高度、剖面型式以及客沙粒径、坡度等参数的确定。滩肩补沙只是补充沙源的手段,而减缓侵蚀需要配合其他养滩方法,使养滩效果更佳。通过工程辅助手段,解决泥沙收支不平衡等问题,形成养滩补沙—构筑物护沙的综合养滩方法。在设计阶段应制定海滩监测计划,为海滩再养护参数确定提供数据。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 10-16
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。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 17-22,78
作为"软性"工程措施的人工养滩是与海岸生态环境最为和谐的海滩防护措施,即可用于侵蚀岸段的整治修复,亦可长效地防治海岸侵蚀。人工近岸沙坝一方面相当于淹没式离岸堤,使坝后被遮蔽区波浪减弱具有遮蔽功效;一方面将泥沙补给于被侵蚀的海滩剖面,具有喂养功效。应用数值模拟和物模试验探讨了沙坝的养滩功效,并以北戴河养滩工程为例证实了人工近岸沙坝在海滩养护工程中的作用。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 23-30
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。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 31-36
以北戴河西海滩为例,通过对海滩养护后近岸地形以及表层沉积物的变化进行研究,分析海滩人工喂养后的演化特征:明显遭受侵蚀,平均单宽侵蚀量为44.8 m3/m,滩肩平均蚀退距离15 m,东部侵蚀速率大于西部;新海滩沉积物整体细化,分选变好,喂养4个月后沉积物净输移趋势以沿岸搬运为主,运移方向NE—SW向;离岸潜堤形成的波影区以外海滩明显受到侵蚀,形成侵蚀热点。喂养1年后,填沙保存76%,海滩形态与预期形态较为相近,养滩效果良好。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 37-44
"侵蚀热点"的存在会对整个海岸资源造成严重的损失,尤其是对海滩养护工程效果造成不良影响,是海滩养护研究的重点。以北戴河西海滩海滩养护工程为例,结合工程后定期的剖面监测数据,确定了养护工程后西海滩"侵蚀热点"的位置,通过数值模拟和物理模型试验对于侵蚀热点的成因进行了分析研究,以期能够对以后的海滩养护工程提供参考。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 45-52
海滩养护目前已成为防治海岸侵蚀的主要措施。养滩工程后海滩剖面发生较大的变化,对剖面的变化过程进行研究,可以理解海滩地貌和动力之间的关系,同时也可以对养滩工程进行评价。通过对北戴河西海滩和中海滩两处养护海滩剖面的养护前、养护初、3个月、6个月、9个月和1年后等时间节点进行剖面形态测量,对海滩剖面的变化进行研究。结果发现填沙区内海滩在养滩工程初,滩肩按照设计增宽约30 m,即原岸线平均向海推进约30 m;养滩3个月后填沙岸段侵蚀较大,两个海滩滩肩宽度共缩小约7~14 m;6个月后滩肩宽度相比3个月时再减小4 m,大部分剖面蚀退量开始减小;9个月后和1年后的侵蚀量相对之前更少,有些剖面甚至开始淤积。由于填沙区内侵蚀的物质向两侧运移,使得填沙区外海滩剖面则基本上一直处于淤积状态。1年后滩肩宽度相比养护前宽度增宽约为12~16 m。西海滩和中海滩在1年后填沙保存分别为88.7%和75%,养滩效果良好。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 53-61
依托秦皇岛北戴河中海滩养护工程,对养滩前后不同时期抛沙区内外表层沉积物样品进行粒度实验,获得沉积物粒度参数,并结合Gao-Collins粒径趋势模型,对海滩养护后沉积物粒度变化特征、沉积物输运变化以及抛沙区外未养护海滩沉积物的影响进行研究。结果显示,海滩养护后,抛沙区内沉积物粒度总体细化,在养滩初到养滩之后6个月期间,抛沙区内沉积物变细、分选变好,这是由于外来抛沙的混杂和夏季ES向波浪的搬运作用,抛沙物质和原始海滩沙混合,抛沙区外变化趋势相反。养滩9个月后,由于冬季暴风浪的增多,抛沙区内沉积物遭受侵蚀并在抛沙区外淤积,抛沙区内沉积物变粗、分选变差,抛沙区外沉积物变细、分选变好。15个月后,抛沙区内外沉积物均变细,冬季侵蚀的海滩得到恢复。沉积物净运移趋势由沿岸输移逐渐变为垂岸输移,这是由于经过1年多的时间,海滩与区域动力环境相适应,海滩处于横向输沙动态平衡的状态,即夏季向岸输沙、冬季离岸输沙。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 62-70
为研究老虎石海滩养护工程对老虎石浴场及周围岬湾的水动力环境的影响,利用MIKE 21建立工程区海域二维潮流数学模型,通过实测流速、流向对模型进行验证,将验证后模型参数运用到工程设计方案下潮流场的模拟,比较分析工程前后水动力环境的变化。潮流场比较结果表明,修建潜坝会使得工程及其附近的潮流场发生小幅变化,但对该海域整体的潮流动力环境影响甚微。工程后老虎石海域的潮流动力仍然很弱,对保存海滩上人工养护的泥沙是非常有利的。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 71-78
金梦海湾位于秦皇岛海港区西浴场,其海岸侵蚀速率约为-1.26~-2.98 m/a。生态修复工程利用秦皇岛港防波提并建设生态离岸潜堤,构建静态平衡岬湾,工程近岸补沙方量为172.5×104 m3,工程后取得了较好的效果。从设计理念、设计要素和养滩监测等方面,对秦皇岛金梦海湾海滩养护工程进行了总结和探讨。
海洋地质前沿. 2013, 29(2): 79-86
