海滩修复养护技术发展趋势与前景
2021-03-02戚洪帅刘建辉何岩雨郑吉祥曹惠美
戚洪帅,刘 根,蔡 锋,2,朱 君,2,刘建辉,雷 刚,2,何岩雨,郑吉祥,曹惠美
(1.自然资源部第三海洋研究所,福建 厦门 361005; 2.福建省海洋生态保护与修复重点实验室,福建 厦门 361005;3.自然资源部北部湾滨海湿地生态系统野外科学观测研究站,广西 北海536015)
海滩是由波浪作用塑造的,由未固结砂、砾质沉积物组成的海滨地貌单元[1]。作为一种重要的滨海空间资源,海滩广泛分布于世界各地,不仅为海岸生物提供了栖息地,还为人们提供了休闲娱乐的场所,同时还是风暴浪潮的缓冲地带,具有生态、经济、社会等多方面的综合价值。然而,全世界范围内的海岸带都面临着侵蚀破坏问题[2-4],砂质海滩的侵蚀尤为严重。根据最新的统计,全球范围内约有24%的海滩均存在不同程度的侵蚀[4]。我国海岸侵蚀主要发生在砂质海岸,约有50%的砂质海岸受到侵蚀[5]。而且,随着当前气候变暖引发的海平面上升、极端事件增强,以及围填海、滨海采砂、不合理的海岸工程等人类活动的影响,海岸侵蚀不断加剧[6-9]。
长期以来,硬式构筑物作为主要防护方式来抵御海岸侵蚀,比如丁坝、防波堤、海堤等。这些防御性构筑物通常可局部保护海岸,但并不能从根本上解决侵蚀问题,只是将侵蚀转移到了沿岸的其他位置。研究表明,硬式防护策略在缓解海岸侵蚀中可持续性差,会对环境质量产生负面影响[10-11]。20世纪以来,学者和工程人员发现海滩抛沙不仅可以持续性地减缓海滩侵蚀,还能提供滨海娱乐空间和生物栖息地,这种“软式”策略逐渐成为海滩适应性保护和管理的主要举措[3,12-13]。这种保护方式称之为海滩养护(Beach Nourishment),是指由于自然供沙不足或动力变化等原因导致海滩发生侵蚀,为了保护海滩,将异地与原海滩砂粒级相近的砂通过水力或机械手段搬运到原海滩的一定位置,迅速增加平均高潮位以上海滩后滨的宽度,并在必要条件下辅以丁坝或顺岸潜堤等海岸工程[14]。
最早有记录的海滩养护工程发生于20世纪初的美国东海岸,包括1919年的加利福尼亚南部的圣佩德罗[15]和1922年的纽约科尼岛[16-17]。最初的海滩养护源于某些“机会”工程,航道疏浚的泥沙在海滩临时堆放,发现可以明显缓解海滩的侵蚀,随后逐渐应用于应对局部的海滩侵蚀。1956年美国国会将海滩养护确认为海岸防护的重要措施,自此成为砂质海岸保护修复的主流技术,在欧美得到大量应用[18-21]。美国、荷兰、英国、日本等国家在上世纪90年代各自制定了海滩养护相关的技术手册,我国亦在2015年出版了《中国海滩养护技术手册》,标志我国海滩养护技术的成熟。历经50余年的发展,海滩养护已经形成了较为完善的理论和技术体系[22],并在近20年中不断得以拓展和发展(图1)。
图1 海滩养护技术的发展路线Fig. 1 Development route of beach nourishment technology
为了更好地认识海滩养护技术,本文在回顾了海滩养护技术的发展历程基础上,总结了世界范围的海滩养护实践,分析各国海滩养护理念上存在的差异,进而对海滩养护的各项技术进行了综述分析,并在此基础上分析了海滩养护技术未来发展的趋势。
1 海滩养护工程应用
自上世纪50年代,海滩养护作为公认的砂质海岸可持续保护的最佳手段,在全球得到了广泛应用[19-21,23-29]。全球主要国家海滩养护工程实践总结见表1。
美国作为海滩养护技术的开拓者,是海滩养护工程数量、规模和投资最大的国家,累计修复工程达2 054余项。在太平洋沿岸、东海岸、新英格兰地区、五大湖沿岸和墨西哥海岸等区域皆开展了大量的海滩养护工程应用,极大地缓解了海岸侵蚀威胁,成为抵御大西洋飓风的有效屏障,为滨海旅游提供了空间资源[38-42]。美国的海滩养护工程通常是采用邻近设置采砂区(Borrow Zone),对受损岸段进行多次多点的修复,逐步缓解侵蚀问题,最终实现海滩系统的地貌稳定[43]。根据Campbell等(2006)统计,美国东海岸每处工程岸段平均养滩次数为3.7次[44]。从资金投入上看,海滩养护工程资金来源以联邦政府为主,占比60%以上[44-45],地方和私人多方参与,资金投入近年来日趋增加[46]。此外,美国注重海滩养护工程的规划与管理,建立了全国性的海滩养护工程数据库,记录了各州所有海滩养护工程的分布位置及强度。
表1 全球主要国家海滩养护工程应用总览
欧盟在1996—1999年间实施了“欧洲海岸海滩系统及养护措施的效果评估”计划,旨在完善欧洲的海滩养护设计实践。作为该计划的一部分,Hanson等(2002)[21]和Hamm等(2003)[20]总结归纳了欧洲各国的海滩养护工程概况、实践和宗旨,结果表明在过去的几十年中,欧洲的海岸防护措施已逐渐由硬式为主改变为以软式为主,定期的人工养护已被作为一种环境可接受的方法广泛运用于海滩和沙丘保护与恢复中。欧洲各国之间在海滩养护数量、补砂方量、发展速度等方面存在较大的差异,西班牙和荷兰的海滩养护工程数量最多。南欧各国应加强海滩养护应用,并开展长期的海岸管理和周期性的海岸地形监测。Valloni等(2007)[31]、Pinto等(2020)[32]以及Bitan等(2020)[33]分别概述了意大利、葡萄牙和以色列的海滩养护实践和经验。总之,海滩养护是欧洲海岸防护的主要措施,通过人为干预下的沉积物再分配实现海岸泥沙供给平衡是欧洲海滩养护的主要理念[47]。
澳大利亚的各级政府都引入了海滩养护工程,尤其是在阿德莱德[48]、黄金海岸[49-51]、维多利亚的菲利普港湾[52-54]。据统计,澳大利亚在2001—2010年间共有130个海滩进行了养护[23],与欧美国家相比,澳大利亚海滩养护工程规模较小,但较为频繁。
日本初期海滩养护以提供海岸休闲娱乐空间为目的,最早的东京湾海滩养护始于20世纪70年代[55]。长期以来日本海岸防护以硬式构筑为主,2000年将海滩养护作为海岸保护的技术手段列入海岸法规,和欧美相比,日本养护工程尺度小、花费高且寿命短,一直未成为海岸防护的主要方法[34],但随着海滩修复效果的提升,海滩养护也逐渐得到重视[36,56]。
我国最早的海滩养护始于1992年香港南岸的浅水湾[57],之后有过一些不成规模的浴场补砂工程。2007年,厦门观音山人工沙滩成为内地第一个具有规模的海滩养护工程[58]。此后,随着我国滨海旅游业的不断发展,许多海滨城市相继实施了海滩养护工程,如大连、秦皇岛、青岛、平潭、泉州、厦门、珠海、北海、钦州、海口等[26,29,59-62]。据不完全统计,截至2020年7月,我国已完成或正在进行的海滩养护工程共有100余项,分布于全国35个城市,海滩养护岸线总长度约为120 km,总填砂量约为2.3×104m3,总投资约为23亿元[29]。其中,秦皇岛、厦门、珠海等城市的海滩养护工程实践较多。与其他国家相比,我国的海滩养护呈现出不同的特征,主要表现在以下3个方面:①我国的海滩养护起步较晚,但发展迅速,尤其是近10年来。②我国海滩养护物料多以异地砂为主,养护设计更倾向于一次性塑造稳定海滩,少有再养护工程实施。③海滩养护多以休闲空间为主,兼顾海滩的防护和生态功能提升[29],目前主要为城市周边海滩。
2 海滩养护修复技术发展
2.1 海滩养护补砂方式
海滩养护修复实质上是泥沙在动力作用下的合理再分配,是补砂沉积物与动力环境相互适应的结果,而养护补砂布设方式是海滩养护工程成功与否的关键所在。海滩补砂布设方式包括平面布设和剖面布设两个方面。
2.1.1 平面补砂方式 依据海滩形态及其背景输沙条件,海滩养护平面补砂方式通常有岬湾海滩、平直海滩和人工砂源海滩养护3种。
① 岬湾海滩养护。岬湾海滩是海滩的一种常见形式,是一个相对独立的沉积单元,受岬角遮蔽的影响,海滩通常处于稳定状态[图2(a)][63]。此类海滩通常发育于构造控制的主动大陆边缘的海岸,是我国最为常见的海滩类型。对于受损的岬湾海滩可采用构筑物构建静态平衡岬湾进行补砂修复,岸线形态布设通常采用Hsu等(1989)给出的抛物线模式[64]。平衡岬湾海滩养护具有海滩平面形态调整较小、海滩相对比较稳定的优点,一旦稳定状态形成,很少需要进行再养护。但该方法的利用受限于海滩发育的自然条件,通常适用于岬角破坏、海滩失稳、人为损毁的岬湾海岸,不适合在平直海岸局部地塑造岬湾海滩。
②平直海滩养护。对于有明显上下游输沙链的平直海滩,在泥沙供给不足、不合理的局部构筑物修建和采砂等情况下,沿岸输沙会导致沉积物净流失,海岸产生持续性海岸侵蚀[图2(b)]。针对这种类型的海滩,最常用的养护方式就是在侵蚀位置进行直接补砂,这也是全球应用最广泛的方式,美国大多数海滩养护采用此养滩方法[65-66,27]。该方法养滩通常结合采砂区设置进行多次再养护,养护周期一般为5~7 a。
③人工砂源海滩养护。对于有明显输沙背景的海岸,需持续的物源供给以维持其海岸平衡。可以通过提供人工砂源的方式在上游进行补砂,使其在沿岸流的作用下向下游运移,利用自然过程缓解下游海岸侵蚀[图2(c)]。该方法已被成功应用于荷兰海岸,2011年在北海海岸填造的2 100万m3人工砂源可在20 a内为下游10 km的海岸提供足够的沉积物,达到促进沙丘和海滩的发育、增加海岸的防护能力、创造生境、提高娱乐发展潜力的目的[67-68],该设计方法又被称为“泥沙引擎”(Sand Engine)[27]。
2.1.2 剖面补砂方式 平衡剖面的塑造和维持是海滩养护的关键所在,其剖面设计和填砂方式直接决定海滩养护的成效,Dean (2002)详细论述了不同填砂粒径对海滩剖面塑造的影响[22]。常见的海滩养护剖面补砂方式有沙丘补砂、滩肩补砂、剖面补砂和水下沙坝补砂4种(图3)[69]。
①沙丘补砂。将泥沙堆积于海滩后滨,提升后滨沙丘的高度和宽度,增加海滩应对极端动力事件的防护水平和缓冲能力,配合后滨沙生植被修复可以提升海岸风沙防护能力[70]。该补砂方式为防御性修复,不增加干滩宽度作为休闲空间,一般在地势较低的海岸薄弱区域[71]以及海岸风沙活动剧烈的区域[72]采用该方法。
②滩肩补砂。将泥沙直接堆积于滩肩前缘,快速增加海滩空间的一种补砂方式。可以直接拓展干滩宽度,修复后海滩会在动力作用下进行自然调整,干滩宽度会逐渐变小而稳定[73]。该补砂方法施工简单,修复初期滩面变化快速,需要较长的时间才能形成平衡剖面,风暴浪是其演化的主要动力因素[74]。滩肩补砂是我国最常见的补砂方法,尤其是需要快速增加休闲空间的修复工程。
③剖面补砂。在整个剖面上进行补砂,人工塑造近平衡剖面形态。该方法需要精准的设计填砂粒径、填砂剖面和超填率[75],修复后海滩经较短的时间即可达到平衡状态,岸线变化小,干滩基本稳定。但剖面补砂施工技术要求高,施工期风暴作用对其影响较大。
④水下补砂。在近岸水下区域进行泥沙抛填,形成平行于海岸的水下人工沙坝,这可以作为软性潜堤起到消浪护滩的屏障作用,同时可以依靠波浪的作用持续对海滩进行补给,使得海滩滩面逐渐增加。该补砂方法可以有效增强海滩的防护能力,但不会直接增加海滩干滩宽度,不适用于以增加休闲空间为目的的海滩养护工程,通常和其他补砂方式组合使用[76]。
图2 海滩养护平面补砂方式Fig. 2 Plane arrangement for beach nourishment图中t1、t2、t3表示海滩演化的时间先后顺序。
图3 海滩养护剖面填砂方式Fig. 3 Profile arrangement for beach nourishment该图修改自文献[69];图中t0、t1、t2表示海滩演化的时间先后顺序。
2.2 海滩养护辅助工程技术
补砂是海滩养护的主体工程,但在海滩养护中亦需要使用辅助工程技术以实现修复目标,提升海滩养护效果,减少工程投入和后期管理成本。当前海滩养护的辅助工程技术可以归纳为如下几类:
①动力类辅助工程技术。通过构筑物、清淤等改变局部水动力环境,塑造适于海滩发育的动力条件。人工岬头通过改变波浪绕射点来改变海岸入射波浪,配合补砂可塑造稳定的岬湾海滩[63]。人工岬头形式各异,为了提升岬角内部海水交换能力,可采用透水岬头的形式[图4(a)]。离岸堤可以降低后方(波影区)的波能,使沉积物向防波堤的后方运移并堆积下来,改变局部沉积物的运移模式,形成稳定的沙岬韵律海岸[77]。离岸堤可以分为出水堤[图4(b)]和潜堤[图4(c)]两种类型,后者可以采用人工鱼礁等生态方式建设[76]。“岬角聚能”技术通过沙滩修复区域布置向海开放性岬头、重构水下辐聚地形并辅以近岸底床清淤等综合方法,局部提升波浪能量,实现了低能海岸进行海滩养护。
②泥沙类辅助工程技术。利用构筑物或特殊沉积物直接改变泥沙运移路径和方式,配合海滩补砂局部改变海滩形态。最为常见的是丁坝,垂直于岸线布设一定长度的硬式堤坝阻止泥沙向下游运移,通常多个丁坝组合使用来控制海岸形态[78],配合海滩养护构建稳定海岸[图4(d)]。拦沙堤是我国常见的一种辅助工程技术,其作用机制类似于单个丁坝,通常位于海滩养护区的末端,通过拦沙实现海滩的局部调整,提升修复岸段的海滩稳定性,拦沙堤应保证泥沙向下游交换的自然畅通,达到“聚沙而不断沙”的调控效果[图4(e)][79]。与之相反,当突堤、潮汐通道、港口码头阻断输沙链时,可以利用旁通输沙技术(Sand Bypassing)连接上下游海岸,实现输沙链畅通,维持下游海滩平衡稳定[图4(f)][80-81]。另外,利用砾石和卵石作为海滩养护材料也是常见的工程技术手段[图4(g)][82-83],该技术可以极大地降低海滩输沙率[84],提升海滩稳定性,有效抵御了风暴潮等极端灾害[85],适用于强动力强侵蚀岸段的海滩修复。
③生态环境类辅助工程技术。为改善海岸生态环境,缓解泥化、侵蚀热点等所采取的工程技术。海滩后滨的植被修复是提升海滩生态环境的常见方法,在滩肩、沙丘和后方沙地区域,利用“乔木-灌木-藤本-草本”的耐盐碱沙生植被组合构建后滨生态防护带[图4(h)],可以在改善海滩生态环境的同时起到防风固沙、抵御风暴潮等防护作用[86]。通过合理设计分批填砂的方式进行海滩修复可以缓解海滩养护对底栖生物的影响[87-88]。另外,为提升海滩质量研发了多种技术,如通过海滩城市排水管涵端头固定方法减少侵蚀热点的产生[图4(i)][73],利用抽泥管廊系统缓解沙滩泥化[29]等。
图4 海滩辅助工程技术Fig. 4 Auxiliary engineering technology for beach nourishment (a)人工岬头,高雄西子湾; (b)离岸堤,山东招远海岸; (c)潜堤,益田海岸; (d)丁坝群,纽约洛克威海滩; (e)拦沙堤,福建惠安青山湾; (f)旁通输沙,新南威尔士特威德河口; (g)砾石养滩,福建厦门天泉湾; (h)后滨植被修复,广东珠海香炉湾; (i)管涵端头,福建厦门会展岸段。
2.3 海滩养护模型预测技术
岸滩演化是一个复杂的过程[89],影响海滩演化的动力因素包括潮汐、潮流、波浪、风、径流,此外海滩演化还和近岸地形、岸线走向、泥沙特性等多种因素有关[90]。如何利用数值模型准确预测养护海滩的演化是海滩修复的关键所在,也是海岸工程界的研究热点,随着计算机算力和模型技术的提升,越来越多大尺度、高精度模型被应用于海滩养护工程的设计[91,47]。
平面形态模型通常以长时间尺度的趋势性模拟为主,最初是通过参数化解析海滩平面形态演化结果。基于Hsu等(1989)提出的抛物线模式的MEPBAY模型[64],可以模拟预测静态岬湾海滩的平衡模式[92],该模型在岬湾海滩养护中得到广泛应用。Pelnard-Considère (P-C)方法[93]作为一种分析模型,可定性分析工程长度、波高和输沙率等设计变量之间的相互关系,得到的结果较为可靠[94]。
当前岸滩演化数值模型以一线模型为主,这类模型在灵活性和可靠度方面具有优势,允许在设计中引入构筑物或潮道、旁通输沙等海岸特征地貌。美国陆军工程兵团已经将GENESIS模型发展到可以应用于海滩养护的各种设计情形[95-96],另外还有ONELINE[97]、UNIBEST-TC[98]等多个一线模型,被广泛用来模拟岸线的中长期演化。但该类模型基于平衡剖面的物质守恒假设,甚少考虑横向分带,无法模拟预测岸线的横向剖面变化,不能用于水下补砂、人工砂源等补砂方式的海滩演化分析。
为解决海滩横向剖面演化的数值模拟需求,一些一维剖面模型如EDUNE[99]、SBEACH[100]、CROSS[101]、CHSORE[102]应运而生,这些模型被广泛用来模拟风暴期间的海滩剖面演化。随着计算机技术的发展,一些二维和三维模型将波浪、水流、泥沙结合起来模拟岸滩的底床变化,如XBEACH[103]、Delft3D[104]、FVCOM[105]。这些模型一般通过基于浅水方程的水流模型与相位平均的波浪模型耦合计算,耦合计算效率较高。Luijendijk (2017、2019)利用Delft3D模型对荷兰泥沙引擎补砂工程进行了模拟预测,与实测结果具有良好的一致性(图5)[47,106]。
图5 2011年8月至2012年8月Delft3D模型泥沙引擎补砂工程的模拟结果[47]Fig. 5 Simulations of sand engine nourishment with Delft3D model (2011.08-2012.08)(a)为底床变化观测结果,(b)为底床变化模拟结果;图例和图(b)中数值为底床高程变化量,“+”表示淤积,“-”表示侵蚀。
为了实现波浪传播变形以及岸滩波浪爬高过程等波周期内的海滩水动力过程的精确刻画,基于Boussinesq方程的潮汐-波浪-泥沙耦合数值模型逐渐兴起,典型代表如FUNWAVE[107],这类模型因具备同时模拟短波、次重力波和潮波等多尺度动力过程作用的能力,为海滩剖面地貌演化和小尺度构筑物影响精细模拟提供了可能。海滩演化数值模拟经历近30年的快速发展,已经成为海滩养护的重要支撑技术,但未来仍有巨大发展空间。模型验证测试仍然是海滩演化模型的重要工作,需要结合实测数据进一步校正和改进模型[106]。另一方面,数学模型仍存在时间和空间尺度耦合方面的巨大挑战,需要进一步参数化动力地貌过程[108],尤其是长时间尺度(50~100 a)的模拟中如何考虑海平面上升的影响[91]。海滩演化的多过程耦合也是未来模型发展的一个重要方面,如风沙过程[109]、砾石运动[110]、地下水[111]和后滨植被[112]等。
3 海滩养护的未来发展趋势
海滩是宝贵的空间资源,国内外对海滩的需求日益增长。随着国际上基于自然过程的海岸保护理念和我国生态文明思想的推进,海滩养护作为砂质海岸的一种可持续性修复技术必将被广泛应用,更多样化的技术方法和更先进的修复理念亦会不断发展。结合当前海滩养护技术瓶颈和需求,下文对海滩养护技术的发展趋势进行分析。
3.1 海滩养护技术应用扩展
从全球海滩养护实践来看,大多数工程是对侵蚀受损砂质岸段进行修复,工程区通常具备发育海滩的动力环境。我国海滩养护工程更为多样化,包括砂质同相养滩、岩滩养滩、泥滩养滩和生物碎屑海岸养滩等类型[24],但针对复杂海岸的海滩养护仍需进一步拓展。比如,针对动力环境不适宜的海岸,利用卵石养滩技术实施强侵蚀岸段的海滩修复,提升海岸防护能力; 利用局部动力增强、去泥化等技术在弱动力海岸实施海滩养护,增加滨海休闲空间[29]。未来,进一步将海滩养护技术作为海岸带保护修复技术的重要支撑,优化围填海和海堤工程,在合适的堤前区域构筑海滩,提升海岸防护能力,抵御风暴潮等极端动力事件。
3.2 基于沉积物管理的海滩养护
区域沉积物管理是从系统的角度管理区域沉积物,统筹区域内与沉积物相关的海岸工程项目,拓展到自然沉积单元的大区域来解决海岸带的问题。通过建立沉积单元之间和单元内部的沉积物流动性,分析系统内外沉积物收支,建立沉积物管理的综合框架,已被广泛用于海岸科学、工程和管理[113-116]。该概念最早由Inman等(1960)[117]、Bowen等(1966)[118]在研究美国海岸时提出,后被Komar (1976)[119]推广到海滩管理中。Cooper等(2006)[120]以及Nicholls等(2013)[121]通过对海岸沉积单元的分析,巩固了英国的海岸管理,最终形成了英国岸线管理规划的框架。Eliot等(2011)[122]和Stul等(2012、2015)[123-124]完成了西澳大利亚海岸分区和沉积物单元划分,为海洋和海岸规划提供了不同的物理框架。海滩养护是海岸带沉积物的人为再分配,应将其纳入到海岸带沉积物管理的范畴。将修复考量从受损岸段拓展到整个沉积单元系统,从区域沉积物运移和收支角度分析海滩养护沉积物的再分配过程,及其产生的整体修复效益。基于沉积物管理的海滩养护是砂质海岸系统修复的实现途径,可从根本上解决海岸受损问题,降低可能导致的负面影响。
3.3 从地貌系统到生态系统的考虑
海滩既是一个地貌系统,也是一个生态系统,是海洋生物重要的栖息地、产卵场和觅食地。海滩生物通常适应于海滩的高能环境[125],但难以抵抗海滩养护带来的快速栖息环境变化[126]。海滩养护对海滩生态环境会产生负面影响,包括直接掩埋底栖生物、施工期高浊度对生物的损伤和沉积物组分改变对底栖动物的影响等[127-131]。但实践证明这些负面影响通常是暂时性的,且可以通过改善施工方式来减小对海岸带生态环境的影响[88]。长期来看,海滩养护对环境和生物具有较大的益处,可以为多种物种提供栖息地,形成具有良好生物多样性的海滩生态系统[15,19,23,25,27,132-133]。从整体看来,当前海滩养护工程项目以海滩地貌系统稳定性为主,生态系统修复技术不足,从地貌系统到生态系统全面考虑的海滩养护技术是未来发展的趋势。主要表现在以下3个方面:其一是加强海滩养护生态系统影响评估,建立涵盖地貌和生态的海滩修复评价方法; 其二是基于生态系统考虑优化海滩养护设计和施工技术,包括沉积物设计、修复时间选取、修复单元布设和施工间隔等方面[88]; 其三是将前滨地貌修复和后滨植被修复相结合,构建完善的后滨植被群落,为鸟类等物种提供栖息地。
3.4 全球砂源赤字条件下的海滩保护和修复
由于基础建设、围填海和海滩养护等工程的大量需求,全球砂资源快速减少,即将进入砂赤字的时代[134]。同时,全球海平面上升给海滩养护带来更大挑战,随之而来的是海滩养护成本将急剧增加[135],近年来,随着我国海域采砂的控制,海滩养护成本增加了近5倍。因此,如何应对砂资源短缺是未来海滩资源保护和修复的核心问题,为此提出海滩修复的几点建议:一是充分评估海滩养护工程的必要性和充分性,对于一般性海岸可以通过设置蚀退线管控,通过自然蚀退达到海岸平衡。二是进一步加强海滩系统沉积物管控,严格禁止人工采砂,减少沉积单元内的沉积物亏损。三是海滩养护节约用砂,在适宜的区域可以采用人工砂替代天然砂。四是对具备构建静态岬湾条件的海岸,尽可能构建平衡岸线; 对存在明显输沙的海岸,可采用循环养护的方法进行定期养护。
4 应用展望
海滩养护经过近百年的发展和应用,已经成为砂质海岸防护的主要技术,在世界范围内仍是海岸防护的最佳选择。随着地貌系统和生态系统相结合的海滩养护技术的发展,“自然工法”(Engineering with Nature)[136]、“活力海岸”(Living Shorelines)[137]等基于自然的海岸保护手段和理念日趋加强。不断提升的海滩养护作为砂质海岸修复的主要技术,必将得到更为广阔的应用。
对于我国来说,海滩养护起步晚、发展快、海滩养护类型多样。基于我国的潮汐波浪多变、岸线曲折、人工海岸占比高的复杂海岸环境,国内研究团队重点攻关,形成了一套适合我国的理论技术体系[1,14,25]。近年来,在生态文明建设要求下,我国实施了“蓝色海湾”“海岸带保护修复工程”等多项海岸带修复重点项目,先后完成海滩养护工程百余项,提升了海岸防护能力,拓展了海岸空间。海滩养护已成为我国海岸带自然资源管理和生态修复的核心技术,必将在生态文明建设中迎来更为蓬勃的发展。