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海岸带是陆地与海洋之间的中间地带,同时受到来自岩石圈、水圈、大气圈与生物圈的各类动力作用,包括潮汐、潮流、波浪、风暴潮、生物活动和人类活动等。在它们的共同作用下,海岸线将不断发生淤进或蚀退变化。与此同时,海岸带中的海滩资源易受到各种环境动力的侵蚀破坏,进而威胁滨海旅游产业的发展。因此,海滩修复成为了海岸工程领域的一个重要研究课题,海滩修复与养护工程在各国滨海城市迅速发展起来。
秦皇岛北戴河风景区享誉国内外,是我国重要的暑期休养地。随着区域经济的快速发展以及自然环境的变化,秦皇岛的海域岸线、湿地和生态环境受到不同程度的污染和损害,局部海域典型生态灾害频发,严重影响社会经济的可持续发展,为此国家海洋局在2016年批准实施“秦皇岛市蓝色海湾整治行动”项目。本文针对“秦皇岛市蓝色海湾整治行动”子项目“戴河口-洋河口岸线整治修复工程”,采用数值模拟手段对戴河口-洋河口海域工程前后的水沙动力进行合理模拟计算,比较分析整治修复工程下海域水沙动力的变化特征。
戴河口-洋河口岸线整治修复工程修复长度3.1km,包括滩肩补沙、水下沙坝吹填以及人工岬头构建三部分工程。其中,补沙总方量约3?105m3;水下沙坝在东北段吹填2座,西南段吹填1座,每座沙坝长450m,沙坝位置离岸约200m;2座人工岬头分别构建于戴河口和洋河口导流堤的外侧,长度分别为300和280m。
为研究整治修复工程下水沙动力的变化特征,本文首先对2016年实测海洋水文数据进行统计分析,发现秦皇岛海域的潮流弱,实测三个站点的平均流速在0.1~0.2m/s。秦皇岛波浪站波向主要出现在E~SW方向;常浪向为SE向,总频率为16.79%;强浪向为E向,波高1.5m以上的大波出现在ENE~E向范围内,频率为0.18%。正常天气下,戴河口悬浮泥沙浓度低,只有0.02kg/m3左右,在垂向上分布较均匀。
然后建立了戴河口-洋河口海域二维水动力、泥沙输运、海床演变及岸线演变数学模型,基于实测数据资料对模型的各项参数进行率定,由此再模拟计算工程前后戴河口-洋河口海域水沙场,比较分析戴河口-洋河口海岸整治修复工程下水沙动力的变化特征,得到以下结论:
(1)戴河口-洋河口海域的潮汐为不正规半日潮,月平均潮位大致以年为周期出现涨落变化,每月大小潮交替出现,大小潮更替周期约为半个月。潮流为典型的往复流,潮型属规则半日潮流,涨潮流主流向为SW,落潮流主流向为NE,主流向与岸线基本平行。戴河口-洋河口海域常浪向为SE向,与岸线大致垂直,强浪向大致为E向。戴河口-洋河口海域的泥沙整体沿岸边呈带状分布。常浪下泥沙浓度较低,最高浓度出现在落急时刻,位于洋河口导堤东北侧,约为0.058kg/m3。强浪下泥沙浓度远大于常浪工况,最高浓度可达0.17kg/m3,仍出现在落急时刻。
(2)工程后戴河口-洋河口海域大部分区域涨落潮的流速减小,减小最大值达0.1m/s。而在沙坝坝顶、岬头两端等水域,由于导堤、沙坝和岬头的挑流作用和坝顶水深的减少,流速有所增加。
(3)人工岬头和水下沙坝对其后方海域具有明显的掩护作用。常浪下岬头后有效波高减小了10%,沙坝后有效波高减小了30%;强浪下岬头后有效波高减小了15%,沙坝后有效波高减小了42%~67%。总的来说,沙坝对波浪的遮蔽效果好于岬头。
(4)工程后,波浪先作用在沙坝上,掀起较多泥沙向其后的岸滩输运,因而在沙坝及其后方海域形成了高浓度泥沙区域。沙坝后区域呈现淤积态势,最大年淤积量为0.2m。
(5)戴河口-洋河口海岸整治修复工程对岸线整体保护效果较好,但岸线中部区域仍需进一步的防护。
本文采用数值模拟的方法,模拟分析了戴河口-洋河口岸线整治修复工程下工程海域的水沙动力变化特征,结果表明工程整体上能够较好的保护岸滩资源,但海岸中部仍需要进一步的防护。本文对工程区域后期的维护具备指导意义,对类似的岸线整治修复工程具有一定的科学参考价值。
秦皇岛北戴河风景区享誉国内外,是我国重要的暑期休养地。随着区域经济的快速发展以及自然环境的变化,秦皇岛的海域岸线、湿地和生态环境受到不同程度的污染和损害,局部海域典型生态灾害频发,严重影响社会经济的可持续发展,为此国家海洋局在2016年批准实施“秦皇岛市蓝色海湾整治行动”项目。本文针对“秦皇岛市蓝色海湾整治行动”子项目“戴河口-洋河口岸线整治修复工程”,采用数值模拟手段对戴河口-洋河口海域工程前后的水沙动力进行合理模拟计算,比较分析整治修复工程下海域水沙动力的变化特征。
戴河口-洋河口岸线整治修复工程修复长度3.1km,包括滩肩补沙、水下沙坝吹填以及人工岬头构建三部分工程。其中,补沙总方量约3?105m3;水下沙坝在东北段吹填2座,西南段吹填1座,每座沙坝长450m,沙坝位置离岸约200m;2座人工岬头分别构建于戴河口和洋河口导流堤的外侧,长度分别为300和280m。
为研究整治修复工程下水沙动力的变化特征,本文首先对2016年实测海洋水文数据进行统计分析,发现秦皇岛海域的潮流弱,实测三个站点的平均流速在0.1~0.2m/s。秦皇岛波浪站波向主要出现在E~SW方向;常浪向为SE向,总频率为16.79%;强浪向为E向,波高1.5m以上的大波出现在ENE~E向范围内,频率为0.18%。正常天气下,戴河口悬浮泥沙浓度低,只有0.02kg/m3左右,在垂向上分布较均匀。
然后建立了戴河口-洋河口海域二维水动力、泥沙输运、海床演变及岸线演变数学模型,基于实测数据资料对模型的各项参数进行率定,由此再模拟计算工程前后戴河口-洋河口海域水沙场,比较分析戴河口-洋河口海岸整治修复工程下水沙动力的变化特征,得到以下结论:
(1)戴河口-洋河口海域的潮汐为不正规半日潮,月平均潮位大致以年为周期出现涨落变化,每月大小潮交替出现,大小潮更替周期约为半个月。潮流为典型的往复流,潮型属规则半日潮流,涨潮流主流向为SW,落潮流主流向为NE,主流向与岸线基本平行。戴河口-洋河口海域常浪向为SE向,与岸线大致垂直,强浪向大致为E向。戴河口-洋河口海域的泥沙整体沿岸边呈带状分布。常浪下泥沙浓度较低,最高浓度出现在落急时刻,位于洋河口导堤东北侧,约为0.058kg/m3。强浪下泥沙浓度远大于常浪工况,最高浓度可达0.17kg/m3,仍出现在落急时刻。
(2)工程后戴河口-洋河口海域大部分区域涨落潮的流速减小,减小最大值达0.1m/s。而在沙坝坝顶、岬头两端等水域,由于导堤、沙坝和岬头的挑流作用和坝顶水深的减少,流速有所增加。
(3)人工岬头和水下沙坝对其后方海域具有明显的掩护作用。常浪下岬头后有效波高减小了10%,沙坝后有效波高减小了30%;强浪下岬头后有效波高减小了15%,沙坝后有效波高减小了42%~67%。总的来说,沙坝对波浪的遮蔽效果好于岬头。
(4)工程后,波浪先作用在沙坝上,掀起较多泥沙向其后的岸滩输运,因而在沙坝及其后方海域形成了高浓度泥沙区域。沙坝后区域呈现淤积态势,最大年淤积量为0.2m。
(5)戴河口-洋河口海岸整治修复工程对岸线整体保护效果较好,但岸线中部区域仍需进一步的防护。
本文采用数值模拟的方法,模拟分析了戴河口-洋河口岸线整治修复工程下工程海域的水沙动力变化特征,结果表明工程整体上能够较好的保护岸滩资源,但海岸中部仍需要进一步的防护。本文对工程区域后期的维护具备指导意义,对类似的岸线整治修复工程具有一定的科学参考价值。