海岸動(dòng)力學(xué)相關(guān)課題

1、海岸防護(hù)Shore Protection,授課老師 倪云林,Email：nyl2588961@126.com手機(jī)：18805801258（681258）,參考教材,薛鴻超著．海岸及近海工程．中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003．嚴(yán)愷主編．海岸工程．海洋出版社，2002．Coastal Engineering Research Center．Shore Protection Manual．1984．美國海岸工程研究中心，梁其荀等譯．海

2、濱防護(hù)手冊(cè)．海洋出版社，1988．李廣雪主編．海岸侵蝕與防護(hù)原理（課件）．中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院．王永紅編著．海岸動(dòng)力地貌．科學(xué)出版社，2012 ．,參考教材,參考教材,參考教材,§0 緒論,§0.1 海岸防護(hù)和海岸防護(hù)工程的定義§0.2 課程的目的§0.3 海岸防護(hù)的基本問題§0.4 海岸防護(hù)的工作方法,§0.1 海岸防護(hù)和海岸防護(hù)工程

3、的定義,海岸防護(hù)：沿海邊修建擋潮、防浪工程，或用生物措施保護(hù)沿岸地區(qū)不受水流、風(fēng)浪、海潮侵襲的措施（百度百科）。海岸防護(hù)工程：保護(hù)沿海城鎮(zhèn)、工業(yè)、農(nóng)田、鹽場(chǎng)和岸灘，防止風(fēng)暴潮的泛濫淹沒，抵御波浪與水流的侵蝕與淘刷的各種工程設(shè)施，主要包括海堤、護(hù)岸和保灘工程（《海岸及近海工程》P160）。海岸防護(hù)是海岸防護(hù)工程的目的和功能，海岸防護(hù)工程是海岸防護(hù)的措施和手段。,§0.2 課程的目的,了解海岸侵蝕的普遍性和重要性；了解造成海

4、岸侵蝕的外部和內(nèi)部動(dòng)力；了解海岸防護(hù)的基本方法；了解海岸防護(hù)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。通過分析造成海岸侵蝕的各種自然和人類活動(dòng)的因素，探討海岸侵蝕的機(jī)理，研究海岸發(fā)展的現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)，將海岸地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生存環(huán)境密切結(jié)合，制定海岸防護(hù)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。,WHY？,HOW？,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題,研究的核心問題：海岸工程環(huán)境研究內(nèi)容：外部動(dòng)力、內(nèi)部動(dòng)力和防御措施以及海岸穩(wěn)定性問題海岸防護(hù)

5、的基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-核心問題,海岸工程環(huán)境,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-研究內(nèi)容,外部動(dòng)力是影響海岸變化的區(qū)域性因素，它包括以下幾個(gè)方面：海面上升：全球氣候變暖、極地冰川融化、上層海水變熱膨脹、海水比容變大構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：由地球內(nèi)動(dòng)力引起巖石圈地質(zhì)體變形、變位地面下沉：壓實(shí)脫水、抽取地下水、局部工程人類活動(dòng)：不合理建筑物、挖砂、物源短缺等內(nèi)部動(dòng)力是造成海岸侵蝕的各種直接動(dòng)力條件表現(xiàn)結(jié)果是

6、海岸侵蝕采取措施是密切結(jié)合自然體的演變規(guī)律和自身防護(hù)功能，制定海岸防護(hù)、修復(fù)計(jì)劃。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-研究內(nèi)容,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-研究內(nèi)容,海岸穩(wěn)定性問題海岸穩(wěn)定性判斷有時(shí)候與判斷的時(shí)間尺度有關(guān)短期恢復(fù)效應(yīng)：在一個(gè)比較短的時(shí)間段（年計(jì)），海灘雖可暫時(shí)被風(fēng)暴浪侵蝕，后來又可能部分或全部地被涌浪恢復(fù)，或者可能出現(xiàn)季節(jié)性的時(shí)消時(shí)長的調(diào)整。但海灘長期變化主要取決于沿岸物質(zhì)的補(bǔ)給和損失速率，當(dāng)補(bǔ)給

7、率超過損失率時(shí)，海岸應(yīng)淤長、發(fā)展；反之，海岸則被侵蝕。在長期補(bǔ)給和損失率相等時(shí)，可以認(rèn)為海濱是穩(wěn)定的。長期侵蝕效應(yīng)：在一個(gè)比較長的時(shí)間段內(nèi)（十年計(jì)或更長），區(qū)域環(huán)境條件將發(fā)生明顯變化，累計(jì)結(jié)果將造成海岸侵蝕。海岸功能變異：由于全球變化和人類活動(dòng)的共同作用，海岸喪失自然恢復(fù)功能。主要包括陸地供沙不足、海面上升、挖沙、地下水開采等造成海岸持續(xù)侵蝕且無法通過自然動(dòng)力過程來恢復(fù)。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,矛盾：海岸

8、是社會(huì)發(fā)展的環(huán)境資產(chǎn)，很多因素控制著海岸地區(qū)的發(fā)展，開發(fā)者渴望盡量靠近水邊，但常常忘記陸地的時(shí)進(jìn)時(shí)退和自然的消長，一旦向海方向建立起發(fā)展的邊界，即使花費(fèi)巨大投資，這條邊界線有時(shí)也很難守住。與海爭地的工程，引起的海洋災(zāi)害，并造成財(cái)政巨大損失和海岸防護(hù)投資正在不斷增加。無奈：在一定時(shí)間內(nèi)，具有自然防護(hù)功能的海岸開發(fā)區(qū)，可能不需要工程防護(hù)。當(dāng)在外部動(dòng)力環(huán)境綜合作用下，海岸內(nèi)動(dòng)力對(duì)其產(chǎn)生侵蝕時(shí)，風(fēng)暴浪尤其是風(fēng)暴增水就要侵入內(nèi)陸并破壞沿海建筑物

9、或開發(fā)區(qū)。因此，必須用人工建筑物加以防護(hù)。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,方法：用來穩(wěn)定海岸的人工措施分為兩類：被動(dòng)防護(hù)型：防止波浪等對(duì)建筑物的侵害（如海堤、護(hù)岸、護(hù)坡等）——兵來將擋水來土掩主動(dòng)防護(hù)型：如離岸堤阻擋

10、波浪的通過、生態(tài)護(hù)灘捕獲泥沙、固灘等——主動(dòng)出擊先發(fā)制人在考慮全部岸段侵蝕變化過程的綜合規(guī)劃中，協(xié)調(diào)一致的行動(dòng)是最為有效和經(jīng)濟(jì)的,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,海岸的自然防護(hù)功能海灘防護(hù)體系：傾斜著的前濱和灘肩是吸收大部分波浪能量的外線防御體系。沙丘（海崖）則是吸收漫越灘肩風(fēng)暴浪能量的最后防御帶。自然障蔽性防護(hù)：離岸一定距離的障蔽島、基巖島等對(duì)海岸起到防護(hù)功能，甚至一些河口沙壩、瀉湖沙壩等都能對(duì)其后面的水域、岸

11、邊等起到保護(hù)作用。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,沙丘,瀉湖沙壩,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,人工防護(hù)措施海堤、護(hù)岸和護(hù)坡體系：被動(dòng)型防護(hù)防波堤：主動(dòng)型防護(hù)丁壩：主動(dòng)型防護(hù)突堤（丁壩特例）：主動(dòng)型防護(hù)生態(tài)護(hù)岸：主動(dòng)型，或可持續(xù)型防護(hù)人工補(bǔ)沙：被動(dòng)型防護(hù)潮灘促淤圍墾：主動(dòng)型，或掠奪型防護(hù),§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方

12、法,海堤、護(hù)岸和護(hù)坡體系位于海灘或潮灘上部，當(dāng)自然防護(hù)（如沙丘）能力不夠時(shí)，必須人工予以防護(hù)。海堤向海面可以是直立的，曲線的或階梯式的，經(jīng)常與海岸交通結(jié)合。海堤會(huì)產(chǎn)生局部問題，波浪沖擊擋浪墻所產(chǎn)生的水體向下的作用力，會(huì)迅速地沖走墻前的沙。為防止過多的沖刷和淘挖基礎(chǔ)，常常需要塊石保護(hù)。護(hù)岸是用不同類型的擋浪墻加固海濱，經(jīng)常使用直墻，作為較大風(fēng)暴時(shí)的防御線，護(hù)岸一般由打入的鋼樁、木樁或混凝土樁筑成，在暴露于大洋的地方，護(hù)岸不是長期的解

13、決辦法，因?yàn)楫?dāng)海灘繼續(xù)后退而較大的波浪到達(dá)建筑物前時(shí)，需要更為堅(jiān)固的擋浪墻，除非結(jié)合其他類型的防護(hù)，否則必須把護(hù)岸加大成為能夠經(jīng)受波浪直接猛烈沖擊的巨型塊體海堤。護(hù)坡用來加固沙丘、陡岸或海堤的斜面，一般由一層或多層塊石組成或用混凝土建筑結(jié)構(gòu)，這種斜坡式的防護(hù)工程可以消散波浪能量，在其上的波浪對(duì)海灘的破壞作用與波浪沖擊直墻時(shí)相比要小一些。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,洞頭海堤,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題

14、-基本方法,清末張公擋浪墻（護(hù)坡）遺址,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,黃河三角洲海堤、護(hù)坡工程,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,防波堤主要功能是保護(hù)堤后海岸免遭海浪的侵蝕，堤后形成波影區(qū)，促使進(jìn)入波影區(qū)的泥沙沉積下來，有離岸明堤和潛堤，也有島式和連陸島式堤。消除波浪作用都會(huì)減少沿岸輸沙，干擾沿岸輸沙運(yùn)動(dòng)，并使下游的海灘缺少沙源補(bǔ)給。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,墨西哥液化石

15、油氣碼頭防波堤,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,丁壩是一種從后濱伸入沿岸帶的攔沙堤，丁壩的基本目的是阻止沙的沿岸運(yùn)動(dòng)，將其積聚于海濱或阻止其流失，除非對(duì)丁壩或丁壩群由其他人工補(bǔ)充沙源，否則采用丁壩攔沙將有損于鄰近下游的海濱，為了減小輸沙下游的財(cái)產(chǎn)受到的毀壞，在輸沙上游所允許的泥沙攔截量必須受到某些限制。由于越來越多的海濱被防護(hù)，用于自然補(bǔ)給的沙越來越少，要求并經(jīng)常需要人工投沙回填丁壩下游或丁壩群之間的地區(qū)，從而保證丁

16、壩攔沙造成的周邊侵蝕。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,丁壩群,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,突堤突堤是建在航道口門兩側(cè)的丁壩，用于改善口門通航條件。因波浪和流的作用沿著海岸輸移到入口的漂沙，在漲潮時(shí)向內(nèi)流入并形成內(nèi)沙壩，而落潮時(shí)向外流出并形成外沙壩，這兩種沙壩的形成都有害于出入口門的航行，必須加以控制以維持適當(dāng)?shù)暮降?。在攔截沿岸漂沙的功用方面，突堤和丁壩類似，突堤通常由鋼材、混凝土或塊石建造，突

17、堤的型式取決于地基條件、波流和經(jīng)濟(jì)等因素，突堤造價(jià)遠(yuǎn)大于丁壩，因?yàn)橥坏逃袝r(shí)要從海濱線向海延伸到水深等于通航目的所希望的航道深度處，為了有效地維持航道，突堤必須有足夠的高度和長度以便完全阻止沙的搬運(yùn)。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,連云港市贛榆港區(qū)突堤,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,生態(tài)護(hù)岸是一種生物護(hù)灘技術(shù)，以求達(dá)到促淤保灘和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境雙重目的。這種方法主要是通過保護(hù)已有植被外，通過人工種植的

18、方法促使或恢復(fù)海岸地區(qū)植物的繁殖，植物的新陳代謝能夠?yàn)楹０兜貐^(qū)增加大量的淤泥質(zhì)和固土根須，提高海岸防沖刷能力，同時(shí)也生產(chǎn)大量的養(yǎng)料，為鳥、蟲、魚、小動(dòng)物等提供良好的生活、覓食環(huán)境。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,大米草,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,人工補(bǔ)沙人工海灘補(bǔ)沙不是一種永久性的海岸防護(hù)方法。第26屆國際航運(yùn)會(huì)議有關(guān)海灘補(bǔ)沙技術(shù)議題組的一條結(jié)論意見是：“對(duì)于砂質(zhì)海岸進(jìn)行的海岸補(bǔ)沙，在需要時(shí)

19、可與建造短而低的丁壩群或離岸堤相結(jié)合”。是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)的方案。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,大連星海灣浴場(chǎng)人工補(bǔ)沙,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,潮灘促淤圍墾灘涂圍墾在我國有著悠久的歷史，解放以后圍墾的步伐更快，由于歷年圍墾，高灘面積已所剩不多，今后圍墾的主要方式將是中、低潮灘涂的促淤圍墾。,§0.3 海岸防護(hù)的基本問題-基本方法,甌飛灘圍墾（促淤）工程,§0.3 海岸防護(hù)

20、的基本問題-基本方法,發(fā)展趨勢(shì)主動(dòng)防護(hù)綜合防護(hù)生態(tài)防護(hù),§0.4 海岸防護(hù)的工作方法,基礎(chǔ)資料調(diào)研國內(nèi)外防護(hù)的進(jìn)展分析、總結(jié)收集工程區(qū)及鄰近地區(qū)的水文、氣象站觀測(cè)資料收集工程相關(guān)區(qū)域的波浪、潮汐、海流、泥沙運(yùn)移等資料收集工程相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)、地貌及其演化資料、固定斷面資料等收集（購買）工程相關(guān)區(qū)域的高分辨率遙感衛(wèi)星序列資料防護(hù)措施初步設(shè)想工程環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與研究工區(qū)風(fēng)場(chǎng)及波浪場(chǎng)測(cè)量：多參數(shù)自動(dòng)測(cè)量儀等工區(qū)潮

21、位觀測(cè)：自計(jì)潮位儀工區(qū)沉積動(dòng)力學(xué)調(diào)查,§0.4 海岸防護(hù)的工作方法,走航式流場(chǎng)剖面測(cè)量：走航式ADCP流速剖面儀海域高精度水深測(cè)量：單波束、多波束測(cè)深儀潮灘地形控制測(cè)量、陸域地形控制測(cè)量：水準(zhǔn)儀、全站儀旁側(cè)聲納掃描測(cè)量：旁側(cè)聲納掃描儀底質(zhì)沉積物采樣工程地質(zhì)淺鉆及相關(guān)參數(shù)測(cè)量淺地層剖面測(cè)量定位系統(tǒng)調(diào)查比例尺：根據(jù)用戶要求和規(guī)范，一般工區(qū)鄰近海域1：25000、工區(qū)優(yōu)于1：5000，地形測(cè)量最好采用多波束全覆蓋和

22、旁掃地貌工程總體預(yù)設(shè)計(jì),§0.4 海岸防護(hù)的工作方法,模型試驗(yàn)物理模型數(shù)值模擬施工設(shè)計(jì)中間試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工和跟蹤觀測(cè),§0 緒論-脈絡(luò),海岸防護(hù)和海岸防護(hù)工程的定義課程的目的海岸防護(hù)的基本問題研究的核心問題：海岸工程環(huán)境研究內(nèi)容：外部動(dòng)力、內(nèi)部動(dòng)力和防御措施以及海岸穩(wěn)定性問題海岸防護(hù)的基本方法：海堤、護(hù)岸和護(hù)坡體系、防波堤、丁壩、突堤、生態(tài)護(hù)岸、人工補(bǔ)沙、潮灘促淤圍墾海岸防護(hù)的工作方法基礎(chǔ)資料調(diào)