潍坊滨海旅游度假区人造沙滩监测及稳定性分析

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海岸带是自然环境中重要的组成部分,为人类提供了丰富宝贵的资源。其中天然沙滩资源越来越受到人们的重视,因其能消散近岸波浪能量,是绝佳的天然海岸防护体;同时又是很好的旅游资源,在国内也越来越受欢迎。人们认识到海滩及海岸防护的重要性,随之也开始大力发展养滩建设。但是我国优质天然沙滩资源相比欧美较为稀缺,淤泥质海岸分布较为广泛,从而独创了在泥滩上建设人造沙滩,在沉积学上称异相沉积,国外并未见此先例。潍坊滨海旅游度假区人造沙滩是近两年来的异相养滩的较好实例。本文旨在研究潍坊滨海旅游度假区人造沙滩的动态演化特征并分析其稳定性,评价其养滩工程,总结成功经验为更广泛开展异相养滩工作以借鉴。开展了以下工作:(1)搜集并整理各方面资料。(2)定期进行现场调查,测量剖面及取样。然后进行室内分析处理,与前期测量结果进行对比。分析沙滩演化的情况。(3)根据调查结果及区域概况对影响人造沙滩的冲淤因素进行分析。(4)结合调查成果及分析结果,对潍坊滨海旅游度假区人造沙滩的稳定性进行分析,依据静态岬湾平衡理论预测其稳定状态并验证,预测工程的寿命。(5)对比潍坊滨海旅游度假区人造沙滩一、二期工程的养滩实际情况,分析各种养滩手段的适用性并总结成功经验。最终得出以下结论:(1)潍坊滨海生态旅游度假区人造沙滩一期工程遭受严重侵蚀,完工18个月后岸线平均后退约108m,平均单宽侵蚀量达到307.77m3/m,抛沙及下层吹填砂性土共损失约66万m3。2013年9月完成的二期工程对原丁坝进行改建并抛沙,完工后7个月沙滩岸线平均后退约7m,最大单宽侵蚀量为32.36m3/m,侵蚀状况相较一期工程明显减轻。(2)研究区为潮滩,主要受潮流作用影响,潮流流速较大时可以起动滩沙但作用不大。同时研究区常浪向和强浪向均为NE向,而人造沙滩丁坝向NNE向敞开,致使波浪直接传播进入沙滩前缘,造成滩沙直接流失并且形成由东向西的沿岸流使得沙滩东段滩沙向西转移。同时该海域风暴潮频发,持续增水现象严重,高水位情况下强浪不受潮滩的摩擦而直接入射,剧烈侵蚀滩沙,是影响人造沙滩冲淤的主要因素。(3)二期工程将沙滩改建成人造岬湾海滩,使用椭圆模型模拟其终极稳定状态,显示岸线形态与稳定状态相似,只是沙滩宽度距离稳定状态还有差距。这是由于抛沙未能达到设计量所致。根据经验公式预测二期工程人造沙滩寿命为7.62年,可认为是成功的养滩工程。(4)一期工程丁坝长度几乎与沙滩设计宽度持平,且直接向强浪向NNE向敞开,防护作用有限,结果一期工程侵蚀严重。二期工程将东西丁坝延长,并在沙滩中部加建T型丁坝,丁坝间距缩短为有效长度的2倍,符合丁坝群的设计原则。而东丁坝头建成环抱状形成人工岬湾,消浪作用明显,调查显示侵蚀明显减弱。二期工程丁坝起到了挡浪作用,同时兼具景观效应,为淤泥质海岸养滩及海岸防护提供了经验并丰富了岬湾养滩的理论。(5)潍坊人造沙滩建设在泥滩之上,工程建设中使用了厚土工布及塑料格栅隔层将下层较细粒沉积物与上层抛沙隔开解决了上层抛沙发生下陷与原滩细粒沉积物混合的问题。土工布在养滩工程中的使用比较新颖,成功解决了泥岸养滩的实际问题。我国淤泥质海岸分布较广,此方法将有广泛的应用空间。本文主要有两个创新点:(1)通过对比潍坊人造沙滩前后工程的养滩效果,对泥滩养滩进行了理论分析,总结评价了成功经验。(2)使用新的静态岬湾平衡形态模型—椭圆模型对潍坊人造沙滩进行稳定状态模拟,效果较好。
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