海岸动力学相关课题.pptx

参考教材薛鸿超著海岸及近海工程中国环境科学出版社，2003严恺主编海岸工程海洋出版社，2002Coastal Engineering Research CenterShore Protection Manual1984美国海岸工程研究中心，梁其荀等译海滨防护手册海洋出版社，1988李广雪主编海岸侵蚀与防护原理（课件）中国海洋大学海洋地球科学学院王永红编著海岸动力地貌科学出版社，2012 参考教材 参考教材参考教材0 绪论0.1 海岸防护和海岸防护工程的定义0.2 课程的目的0.3 海岸防护的基本问题0.4 海岸防护的工作方法0.1 海岸防护和海岸防护工程的定义海岸防护：沿海边修建挡潮、防浪工程或用生物措施保护沿岸地区不受水流、风浪、海潮侵袭的措施（百度百科）。海岸防护工程：保护沿海城镇、工业、农田、盐场和岸滩，防止风暴潮的泛滥淹没，抵御波浪与水流的侵蚀与淘刷的各种工程设施，主要包括海堤、护岸和保滩工程（海岸及近海工程P160）。海岸防护是海岸防护工程的目的和功能，海岸防护工程是海岸防护的措施和手段。0.2 课程的目的了解海岸侵蚀的普遍性和重要性；了解造成海岸侵蚀的外部和内部动力；了解海岸防护的基本方法；了解海岸防护设计的基本知识。通过分析造成海岸侵蚀的各种自然和人类活动的因素，探讨海岸侵蚀的机理，研究海岸发展的现状和未来趋势，将海岸地区的经济发展和人类生存环境密切结合，制定海岸防护的规划和设计，从而达到可持续发展的长远目标。WHY？HOW？0.3 海岸防护的基本问题研究的核心问题：海岸工程环境研究内容：外部动力、内部动力和防御措施以及海岸稳定性问题海岸防护的基本方法0.3 海岸防护的基本问题-核心问题海岸构筑物 海岸水动力环境 海岸地质环境 海岸工程环境 海岸可持续发展规划 海岸防护设计 海岸工程环境0.3 海岸防护的基本问题-研究内容外部动力是影响海岸变化的区域性因素，它包括以下几个方面：海面上升：全球气候变暖、极地冰川融化、上层海水变热膨胀、海水比容变大构造运动：由地球内动力引起岩石圈地质体变形、变位地面下沉：压实脱水、抽取地下水、局部工程人类活动：不合理建筑物、挖砂、物源短缺等内部动力是造成海岸侵蚀的各种直接动力条件表现结果是海岸侵蚀采取措施是密切结合自然体的演变规律和自身防护功能，制定海岸防护、修复计划。0.3 海岸防护的基本问题-研究内容海面上升构造运动地面下沉人类活动波浪水位潮流泥沙海岸侵蚀防护修复外部动力外部动力内部动力内部动力结果结果措施措施0.3 海岸防护的基本问题-研究内容海岸稳定性问题海岸稳定性判断有时候与判断的时间尺度有关短期恢复效应：在一个比较短的时间段（年计），海滩虽可暂时被风暴浪侵蚀，后来又可能部分或全部地被涌浪恢复，或者可能出现季节性的时消时长的调整。但海滩长期变化主要取决于沿岸物质的补给和损失速率，当补给率超过损失率时，海岸应淤长、发展；反之，海岸则被侵蚀。在长期补给和损失率相等时，可以认为海滨是稳定的。长期侵蚀效应：在一个比较长的时间段内（十年计或更长），区域环境条件将发生明显变化，累计结果将造成海岸侵蚀。海岸功能变异：由于全球变化和人类活动的共同作用，海岸丧失自然恢复功能。主要包括陆地供沙不足、海面上升、挖沙、地下水开采等造成海岸持续侵蚀且无法通过自然动力过程来恢复。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法矛盾：海岸是社会发展的环境资产，很多因素控制着海岸地区的发展，开发者渴望尽量靠近水边，但常常忘记陆地的时进时退和自然的消长，一旦向海方向建立起发展的边界，即使花费巨大投资，这条边界线有时也很难守住。与海争地的工程，引起的海洋灾害，并造成财政巨大损失和海岸防护投资正在不断增加。无奈：在一定时间内，具有自然防护功能的海岸开发区，可能不需要工程防护。当在外部动力环境综合作用下，海岸内动力对其产生侵蚀时，风暴浪尤其是风暴增水就要侵入内陆并破坏沿海建筑物或开发区。因此，必须用人工建筑物加以防护。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法0.3 海岸防护的基本问题-基本方法0.3 海岸防护的基本问题-基本方法0.3 海岸防护的基本问题-基本方法0.3 海岸防护的基本问题-基本方法方法：用来稳定海岸的人工措施分为两类：被动防护型：防止波浪等对建筑物的侵害（如海堤、护岸、护坡等）兵来将挡水来土掩主动防护型：如离岸堤阻挡波浪的通过、生态护滩捕获泥沙、固滩等主动出击先发制人在考虑全部岸段侵蚀变化过程的综合规划中，协调一致的行动是最为有效和经济的0.3 海岸防护的基本问题-基本方法海岸的自然防护功能海滩防护体系：倾斜着的前滨和滩肩是吸收大部分波浪能量的外线防御体系。沙丘（海崖）则是吸收漫越滩肩风暴浪能量的最后防御带。自然障蔽性防护：离岸一定距离的障蔽岛、基岩岛等对海岸起到防护功能，甚至一些河口沙坝、泻湖沙坝等都能对其后面的水域、岸边等起到保护作用。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法0.3 海岸防护的基本问题-基本方法沙丘沙丘泻湖沙坝泻湖沙坝0.3 海岸防护的基本问题-基本方法人工防护措施海堤、护岸和护坡体系：被动型防护防波堤：主动型防护丁坝：主动型防护突堤（丁坝特例）：主动型防护生态护岸：主动型，或可持续型防护人工补沙：被动型防护潮滩促淤围垦：主动型，或掠夺型防护0.3 海岸防护的基本问题-基本方法海堤、护岸和护坡体系位于海滩或潮滩上部，当自然防护（如沙丘）能力不够时，必须人工予以防护。海堤向海面可以是直立的，曲线的或阶梯式的，经常与海岸交通结合。海堤会产生局部问题，波浪冲击挡浪墙所产生的水体向下的作用力，会迅速地冲走墙前的沙。为防止过多的冲刷和淘挖基础，常常需要块石保护。护岸是用不同类型的挡浪墙加固海滨，经常使用直墙，作为较大风暴时的防御线，护岸一般由打入的钢桩、木桩或混凝土桩筑成，在暴露于大洋的地方，护岸不是长期的解决办法，因为当海滩继续后退而较大的波浪到达建筑物前时，需要更为坚固的挡浪墙，除非结合其他类型的防护，否则必须把护岸加大成为能够经受波浪直接猛烈冲击的巨型块体海堤。护坡用来加固沙丘、陡岸或海堤的斜面，一般由一层或多层块石组成或用混凝土建筑结构，这种斜坡式的防护工程可以消散波浪能量，在其上的波浪对海滩的破坏作用与波浪冲击直墙时相比要小一些。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法洞头海堤洞头海堤0.3 海岸防护的基本问题-基本方法清末张公挡浪墙（护坡）遗址清末张公挡浪墙（护坡）遗址0.3 海岸防护的基本问题-基本方法黄河三角洲海堤、护坡工程黄河三角洲海堤、护坡工程0.3 海岸防护的基本问题-基本方法防波堤主要功能是保护堤后海岸免遭海浪的侵蚀，堤后形成波影区，促使进入波影区的泥沙沉积下来，有离岸明堤和潜堤，也有岛式和连陆岛式堤。消除波浪作用都会减少沿岸输沙，干扰沿岸输沙运动，并使下游的海滩缺少沙源补给。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法墨西哥液化石油气码头防波堤墨西哥液化石油气码头防波堤0.3 海岸防护的基本问题-基本方法丁坝是一种从后滨伸入沿岸带的拦沙堤，丁坝的基本目的是阻止沙的沿岸运动，将其积聚于海滨或阻止其流失，除非对丁坝或丁坝群由其他人工补充沙源，否则采用丁坝拦沙将有损于邻近下游的海滨，为了减小输沙下游的财产受到的毁坏，在输沙上游所允许的泥沙拦截量必须受到某些限制。由于越来越多的海滨被防护，用于自然补给的沙越来越少，要求并经常需要人工投沙回填丁坝下游或丁坝群之间的地区，从而保证丁坝拦沙造成的周边侵蚀。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法丁坝群丁坝群0.3 海岸防护的基本问题-基本方法突堤突堤是建在航道口门两侧的丁坝，用于改善口门通航条件。因波浪和流的作用沿着海岸输移到入口的漂沙，在涨潮时向内流入并形成内沙坝，而落潮时向外流出并形成外沙坝，这两种沙坝的形成都有害于出入口门的航行，必须加以控制以维持适当的航道。在拦截沿岸漂沙的功用方面，突堤和丁坝类似，突堤通常由钢材、混凝土或块石建造，突堤的型式取决于地基条件、波流和经济等因素，突堤造价远大于丁坝，因为突堤有时要从海滨线向海延伸到水深等于通航目的所希望的航道深度处，为了有效地维持航道，突堤必须有足够的高度和长度以便完全阻止沙的搬运。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法连云港市赣榆港区突堤连云港市赣榆港区突堤0.3 海岸防护的基本问题-基本方法生态护岸是一种生物护滩技术，以求达到促淤保滩和恢复生态环境双重目的。这种方法主要是通过保护已有植被外，通过人工种植的方法促使或恢复海岸地区植物的繁殖，植物的新陈代谢能够为海岸地区增加大量的淤泥质和固土根须，提高海岸防冲刷能力，同时也生产大量的养料，为鸟、虫、鱼、小动物等提供良好的生活、觅食环境。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法大米草大米草0.3 海岸防护的基本问题-基本方法人工补沙人工海滩补沙不是一种永久性的海岸防护方法。第26届国际航运会议有关海滩补沙技术议题组的一条结论意见是：“对于砂质海岸进行的海岸补沙，在需要时可与建造短而低的丁坝群或离岸堤相结合”。是一种相对经济的方案。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法大连星海湾浴场人工补沙大连星海湾浴场人工补沙0.3 海岸防护的基本问题-基本方法潮滩促淤围垦滩涂围垦在我国有着悠久的历史，解放以后围垦的步伐更快，由于历年围垦，高滩面积已所剩不多，今后围垦的主要方式将是中、低潮滩涂的促淤围垦。0.3 海岸防护的基本问题-基本方法瓯飞滩围垦（促淤）工程瓯飞滩围垦（促淤）工程0.3 海岸防护的基本问题-基本方法发展趋势主动防护综合防护生态防护0.4 海岸防护的工作方法基础资料调研国内外防护的进展分析、总结收集工程区及邻近地区的水文、气象站观测资料收集工程相关区域的波浪、潮汐、海流、泥沙运移等资料收集工程相关区域的地质、地貌及其演化资料、固定断面资料等收集（购买）工程相关区域的高分辨率遥感卫星序列资料防护措施初步设想工程环境现场调查与研究工区风场及波浪场测量：多参数自动测量仪等工区潮位观测：自计潮位仪工区沉积动力学调查0.4 海岸防护的工作方法走航式流场剖面测量：走航式ADCP流速剖面仪海域高精度水深测量：单波束、多波束测深仪潮滩地形控制测量、陆域地形控制测量：水准仪、全站仪旁侧声纳扫描测量：旁侧声纳扫描仪底质沉积物采样工程地质浅钻及相关参数测量浅地层剖面测量定位系统调查比例尺：根据用户要求和规范，一般工区邻近海域1：25000、工区优于1：5000，地形测量最好采用多波束全覆盖和旁扫地貌工程总体预设计0.4 海岸防护的工作方法模型试验物理模型数值模拟施工设计中间试验现场施工和跟踪观测0 绪论-脉络1.海岸防护和海岸防护工程的定义2.课程的目的3.海岸防护的基本问题研究的核心问题：海岸工程环境研究内容：外部动力、内部动力和防御措施以及海岸稳定性问题海岸防护的基本方法：海堤、护岸和护坡体系、防波堤、丁坝、突堤、生态护岸、人工补沙、潮滩促淤围垦4.海岸防护的工作方法基础资料调研工程环境现场调查与研究工程总体预设计模型试验施工设计中间试验现场施工和跟踪观测