人工岛影响下海岸演变及循环养护技术研究

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如今气候变暖使海平面不断上升,河流上游堤坝的广泛修筑造成全球河口沉积物来源短缺,海岸带侵蚀现象日益严重,在此背景下海滩养护已经成为国内外海岸带防护、旅游管理的常用手段。目前我国人工岛建设对海岸带产生的影响已逐渐显现,一些海岸因为沿岸输运的改变而出现不均匀的侵淤,急需开展整治工作。传统的海滩养护方法难以解决海岸沿岸输砂的问题,而基于沉积物管理的海滩循环养护技术能够有效解决人工岛等滨海构筑物建设带来的沿岸输砂问题。本文以海口湾及海口西海岸岸滩为研究对象,首先基于表层沉积物样品及地形地貌调查数据研究了海口湾沉积物粒度特征及岸滩形态变化,并结合研究区自然地理背景,阐明了人工岛建设对海口湾海域及岸滩造成的影响。随后结合沉积物再利用的工程案例讨论了海滩沉积物循环养护的思路,确定了其工程方法和技术,最后根据海口湾的实际情况提出了适宜西海岸的沉积物循环养护措施,为海口湾侵蚀海岸的开发和保护提供了理论和实践基础。研究结果表明,人工岛建设前后海口湾表层沉积物主要有砂、粉砂、黏土三种组分,人工岛完工后表层沉积物中粉砂、粘土等细粒组分增加,平均粒径变小,分选系数变差。海口湾在人工岛背流面形成了低流速区,同时湾内地形由轻微侵蚀向淤积转变。人工岛完工后海口西海岸海滩剖面在沿岸方向总体呈现两端侵蚀、中部淤积的特征,在剖面方向秋冬季侵蚀,春夏季淤积。沉积物粒径在沿岸方向上保持稳定,在剖面上由岸向海变粗再变细,分选系数在潮间带较高。人工岛波影区后方岸滩正在形成向海淤进的突出体,干滩宽度和沉积物变化量在人工岛波影区和五源河口处增大,波影区两端变小。南海明珠人工岛建设减弱了海口湾东西向潮流及波浪强度,是海口湾内沉积物特征变化、海口西海岸岸线侵淤的主要原因。海口西海岸岸滩变化具有明显的规律性,这也与南海明珠人工岛的影响直接相关。海滩沉积物循环养护(beach sediment recycling)是基于沉积物管理的海滩养护方法,其在单个滨海单元内合理分配海岸带不均匀分布的沉积物,能良好解决人工岛影响下沿岸输运造成的海岸侵蚀问题。进行循环养护之前,首先需要了解养护区的自然及社会条件,在适宜采用循环养护的情况下厘清养护区沉积物输运背景,进而确定养护计划。循环养护的施工技术可以分为移动式、半固定式、全固定式三种类型,分别适用于不同的沉积物搬运量及研究区交通、地貌等条件。根据地貌和沉积物输运过程可以将海口西海岸分为一个大的滨海单元,向下分为三个亚单元及七个侵淤区域。由于人工岛对近岸波浪动力存在影响,沉积物由西海岸两端的亚单元向中间人工岛波影区内的亚单元输运。根据单元内不同侵淤岸段的状态以及客观条件布置了三条循环养护路径,养护区周围交通方便,总体适宜使用移动式循环养护技术。取砂区抛沙区粒径区别不大,对环境产生不利影响的可能性小。西海岸总体年侵蚀量小,可以根据海岸侵蚀状态以5-7年的时间间隔进行养护,最佳养护时间在每年4-7月。
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