海岸動力學相關(guān)課題

1、海岸防護Shore Protection,授課老師 倪云林,Email：nyl2588961@126.com手機：18805801258（681258）,參考教材,薛鴻超著．海岸及近海工程．中國環(huán)境科學出版社，2003．嚴愷主編．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、濱防護手冊．海洋出版社，1988．李廣雪主編．海岸侵蝕與防護原理（課件）．中國海洋大學海洋地球科學學院．王永紅編著．海岸動力地貌．科學出版社，2012 ．,參考教材,參考教材,參考教材,§0 緒論,§0.1 海岸防護和海岸防護工程的定義§0.2 課程的目的§0.3 海岸防護的基本問題§0.4 海岸防護的工作方法,§0.1 海岸防護和海岸防護工程

3、的定義,海岸防護：沿海邊修建擋潮、防浪工程，或用生物措施保護沿岸地區(qū)不受水流、風浪、海潮侵襲的措施（百度百科）。海岸防護工程：保護沿海城鎮(zhèn)、工業(yè)、農(nóng)田、鹽場和岸灘，防止風暴潮的泛濫淹沒，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、護岸和保灘工程（《海岸及近海工程》P160）。海岸防護是海岸防護工程的目的和功能，海岸防護工程是海岸防護的措施和手段。,§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)部動力；了解海岸防護的基本方法；了解海岸防護設(shè)計的基本知識。通過分析造成海岸侵蝕的各種自然和人類活動的因素，探討海岸侵蝕的機理，研究海岸發(fā)展的現(xiàn)狀和未來趨勢，將海岸地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和人類生存環(huán)境密切結(jié)合，制定海岸防護的規(guī)劃和設(shè)計，從而達到可持續(xù)發(fā)展的長遠目標。,WHY？,HOW？,§0.3 海岸防護的基本問題,研究的核心問題：海岸工程環(huán)境研究內(nèi)容：外部動力、內(nèi)部動力和防御措施以及海岸穩(wěn)定性問題海岸防護

5、的基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-核心問題,海岸工程環(huán)境,§0.3 海岸防護的基本問題-研究內(nèi)容,外部動力是影響海岸變化的區(qū)域性因素，它包括以下幾個方面：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)造運動：由地球內(nèi)動力引起巖石圈地質(zhì)體變形、變位地面下沉：壓實脫水、抽取地下水、局部工程人類活動：不合理建筑物、挖砂、物源短缺等內(nèi)部動力是造成海岸侵蝕的各種直接動力條件表現(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)律和自身防護功能，制定海岸防護、修復計劃。,§0.3 海岸防護的基本問題-研究內(nèi)容,§0.3 海岸防護的基本問題-研究內(nèi)容,海岸穩(wěn)定性問題海岸穩(wěn)定性判斷有時候與判斷的時間尺度有關(guān)短期恢復效應：在一個比較短的時間段（年計），海灘雖可暫時被風暴浪侵蝕，后來又可能部分或全部地被涌浪恢復，或者可能出現(xiàn)季節(jié)性的時消時長的調(diào)整。但海灘長期變化主要取決于沿岸物質(zhì)的補給和損失速率，當補給

7、率超過損失率時，海岸應淤長、發(fā)展；反之，海岸則被侵蝕。在長期補給和損失率相等時，可以認為海濱是穩(wěn)定的。長期侵蝕效應：在一個比較長的時間段內(nèi)（十年計或更長），區(qū)域環(huán)境條件將發(fā)生明顯變化，累計結(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的共同作用，海岸喪失自然恢復功能。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力過程來恢復。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,矛盾：海岸

8、是社會發(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進時退和自然的消長，一旦向海方向建立起發(fā)展的邊界，即使花費巨大投資，這條邊界線有時也很難守住。與海爭地的工程，引起的海洋災害，并造成財政巨大損失和海岸防護投資正在不斷增加。無奈：在一定時間內(nèi)，具有自然防護功能的海岸開發(fā)區(qū)，可能不需要工程防護。當在外部動力環(huán)境綜合作用下，海岸內(nèi)動力對其產(chǎn)生侵蝕時，風暴浪尤其是風暴增水就要侵入內(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。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,方法：用來穩(wěn)定海岸的人工措施分為兩類：被動防護型：防止波浪等對建筑物的侵害（如海堤、護岸、護坡等）——兵來將擋水來土掩主動防護型：如離岸堤阻擋

10、波浪的通過、生態(tài)護灘捕獲泥沙、固灘等——主動出擊先發(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)一致的行動是最為有效和經(jīng)濟的,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,海岸的自然防護功能海灘防護體系：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暴浪能量的最后防御帶。自然障蔽性防護：離岸一定距離的障蔽島、基巖島等對海岸起到防護功能，甚至一些河口沙壩、瀉湖沙壩等都能對其后面的水域、岸

11、邊等起到保護作用。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,沙丘,瀉湖沙壩,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,人工防護措施海堤、護岸和護坡體系：被動型防護防波堤：主動型防護丁壩：主動型防護突堤（丁壩特例）：主動型防護生態(tài)護岸：主動型，或可持續(xù)型防護人工補沙：被動型防護潮灘促淤圍墾：主動型，或掠奪型防護,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方

12、法,海堤、護岸和護坡體系位于海灘或潮灘上部，當自然防護（如沙丘）能力不夠時，必須人工予以防護。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。護岸是用不同類型的擋浪墻加固海濱，經(jīng)常使用直墻，作為較大風暴時的防御線，護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，護岸不是長期的解

13、決辦法，因為當海灘繼續(xù)后退而較大的波浪到達建筑物前時，需要更為堅固的擋浪墻，除非結(jié)合其他類型的防護，否則必須把護岸加大成為能夠經(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)，這種斜坡式的防護工程可以消散波浪能量，在其上的波浪對海灘的破壞作用與波浪沖擊直墻時相比要小一些。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,洞頭海堤,§0.3 海岸防護的基本問題

14、-基本方法,清末張公擋浪墻（護坡）遺址,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,黃河三角洲海堤、護坡工程,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,防波堤主要功能是保護堤后海岸免遭海浪的侵蝕，堤后形成波影區(qū)，促使進入波影區(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。消除波浪作用都會減少沿岸輸沙，干擾沿岸輸沙運動，并使下游的海灘缺少沙源補給。,§0.3 海岸防護的基本問題-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動，將其積聚于海濱或阻止其流失，除非對丁壩或丁壩群由其他人工補充沙源，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，用于自然補給的沙越來越少，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 海岸防護的基本問題-基本方法,丁壩群,§0.3 海岸防護的基本問題-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，在漲潮時向內(nèi)流入并形成內(nèi)沙壩，而落潮時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?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)濟等因素，突堤造價遠大于丁壩，因為突堤有時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。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,連云港市贛榆港區(qū)突堤,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,生態(tài)護岸是一種生物護灘技術(shù)，以求達到促淤保灘和恢復生態(tài)環(huán)境雙重目的。這種方法主要是通過保護已有植被外，通過人工種植的

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

19、可與建造短而低的丁壩群或離岸堤相結(jié)合”。是一種相對經(jīng)濟的方案。,§0.3 海岸防護的基本問題-基本方法,大連星海灣浴場人工補沙,§0.3 海岸防護的基本問題-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 海岸防護的基本問題-基本方法,甌飛灘圍墾（促淤）工程,§0.3 海岸防護

20、的基本問題-基本方法,發(fā)展趨勢主動防護綜合防護生態(tài)防護,§0.4 海岸防護的工作方法,基礎(chǔ)資料調(diào)研國內(nèi)外防護的進展分析、總結(jié)收集工程區(qū)及鄰近地區(qū)的水文、氣象站觀測資料收集工程相關(guān)區(qū)域的波浪、潮汐、海流、泥沙運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)星序列資料防護措施初步設(shè)想工程環(huán)境現(xiàn)場調(diào)查與研究工區(qū)風場及波浪場測量：多參數(shù)自動測量儀等工區(qū)潮

21、位觀測：自計潮位儀工區(qū)沉積動力學調(diào)查,§0.4 海岸防護的工作方法,走航式流場剖面測量：走航式ADCP流速剖面儀海域高精度水深測量：單波束、多波束測深儀潮灘地形控制測量、陸域地形控制測量：水準儀、全站儀旁側(cè)聲納掃描測量：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)測量淺地層剖面測量定位系統(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，地形測量最好采用多波束全覆蓋和

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