海滩养护工程工作流程研究

于 明

山东港通工程管理咨询有限公司，山东烟台 264000

海滩侵蚀是指稳定海滩在自然力 （包括风、浪、流、潮） 的作用下，海滩沿岸输沙或者横向输沙的平衡被打破，泥沙支出大于输入，沉积物净损失的过程，即海水动力的冲击造成海岸线的后退和海滩的下蚀。

近数十年海岸侵蚀已呈世界性的灾害，受全球气候变暖以及人类活动的影响而产生的海平面上升加速将使海岸淹没和侵蚀范围进一步扩大，许多海滩和沿海建筑物遭受破坏。岸线蚀退率1.0～1.5m/a以上，严重者达5.8～15m/a。许多沿海建筑物被海浪冲毁，大片沿海防护林和土地被海水吞噬，一些旅游海滩连年变窄，甚至岩礁裸露失去海滩旅游的价值。

本文以威海某海滩养护工程实例，对海滩养护工程的一般工作流程进行分析研究。

1 工程概况

本工程位于威海市某海滩，原海滩拥有优质的沙滩，是当地居民休闲的好去处。近几年，随着海滩周边涉海工程的建设及海上养殖筏架的拆除，沿岸水动力条件发生较大变化，该海滩出现了严重的侵蚀现象。

沙滩出现侵蚀后，当地政府非常重视，委托相关单位对沙滩侵蚀原因进行了分析研究，提出了整治修复措施，工程实施后基本达到了预期效果。

2 沙滩养护项目实施流程分析

海滩养护工程实施的主要工作过程一般分为： （1） 进行前期调研，通过现场踏勘、查阅资料等手段，对工程区气象、水文等自然条件进行调查，测量岸线侵蚀情况。 （2） 通过数学模型实验研究水动力条件和泥沙运动规律，查明岸滩侵蚀的原因。 （3）设计多个海滩养护方案，并通过数学模型试验分析各方案养护效果，提出推荐方案。 （4） 通过物理模型试验对泥沙运动、侵蚀原因、断面方案、平面方案、补砂方案等进一步研究，细化养滩方案，为后续工程设计和施工提供依据。 （5） 根据物模实验结论开展工程设计和施工。 （6） 施工完成后对工程区沙滩的变化、岸线的侵蚀淤积情况进行跟踪监测，对沙滩养护效果进行评估。

研究分析威海某沙滩养护工程具体案例，主要成果如下：

（1） 前期调研：通过现场踏勘、查阅资料等手段，对工程区气象、水文等自然条件进行调查，测量工程区沙滩岸线侵蚀情况。

（2） 海滩侵蚀原因：2011年1月，业主委托相关单位，进行本项目海岸侵蚀研究，采用数值模拟技术开展水动力条件和泥沙运动研究，查明涉海工程和海水养殖等海洋开发活动对本海区水动力条件的影响，进而研究涉海工程对海域内泥沙运动和岸滩蚀淤的影响。根据数值模拟计算结果，周边海域人工养殖物的拆除造成该区域北侧水域波高增大，波浪条件恶化；周边工程的建设改变了波浪传播方向，入湾波浪发生了一定程度的折射，造成工程区水域的波高普遍增大，波浪环境的改变是造成该海滩沿岸沙滩侵蚀的主要原因。

（3） 海滩修复方案：根据前期调研情况及侵蚀原因分析结论，本工程沙滩养护措施采用人工补沙并辅以硬工程措施。人工补沙是在侵蚀区进行回填砂进行沙滩修复，硬工程措施主要是修建丁坝或者离岸堤的工程措施保护回填砂不被大面积侵蚀。通过对多个硬工程方案进行数模分析比选，提出推荐方案为：在工程区北侧河口处修建丁坝，布置为两段折线 （250m+200m） ，其中约150m长的前段向岸侧转一个大约50°的角度。在-2m和-3m等深线间布置3段长约200m的离岸堤。其中靠东侧的第3段离岸堤的东段向外旋转约20°。推荐的平面布置方案详见图1，海滩养护工程在主浪向NE和NNE向波浪作用下湾内月冲淤变化详见图2和图3。

图1 硬工程推荐平面布置方案

图2 NE向波浪作用下湾内月冲淤变化

图3 NNE向波浪作用下湾内月冲淤变化

（4） 物模实验优化沙滩修复方案：通过对推荐的海滩修复方案进行物理模拟分析，并根据试验结果对沙滩修复方案进行优化。优化建议主要是推荐方案河口丁坝堤头段采用过渡潜式结构，离岸潜堤采用连续布置形式，高程为1.3m，长度从丁坝堤头起计550m，不建3、4号潜堤。补滩用沙粒径可采用 d50=0.45mm或更粗，但不宜大于2mm。直立式建筑物前沙滩流失非常严重，建议沿岸新建护岸都采用台阶形式或斜坡式结构。优化前后方案对比详见图4。

图4 优化前后沙滩修复方案对比

（5） 项目设计实施：2012年工程设计单位先后完成项目的工可、初设、施工图设计，2013年项目开工建设，2014年初项目竣工验收。

（6） 实施效果监测和评估：施工完成后每年定期对沙滩进行检测，及时掌握沙滩的变化。通过2014～2016年两年的跟踪检测，本项目修复后沙滩形态总体保持稳定，局部存在少量流失现象，沙滩修复效果较好。沙滩修复前后对比详见图5。

图5 沙滩修复前后对比

3 结语

目前国内外尚无成熟的海滩养护理论支持，海岸线保护从最初消极的不行动或撤离危险地带，到企图通过补沙来建造一个缓冲海滩，再到通过建造防波堤、丁坝、离岸堤来保护海滩。本文结合威海某工程实例，对海滩养护工程工作流程进行了分析研究，得出海滩养护工程首先分析海滩侵蚀的原因，针对侵蚀原因提出海滩养护方案；其次通过数模及物模试验，对海滩养护方案进行模拟验证及优化，充分论证方案的可行性，以保证海滩养护能够达到预期效果。