温州洞头沙岙岸线整治修复工程应用研究

2018年第17期（6月中）

温州洞头沙岙岸线整治修复工程

应用研究

柴雪琴，苏和

（浙江华洋工程咨询有限公司，浙江温州325000）

摘要：由于自然和人为的原因，洞头区海岸现存的天然海滩比较少，与洞头区日趋发展的海岛、滨海旅游产业需求不相适

应。鉴于此，结合自然岸线现状，通过对工程区域的水文、泥沙、地质等自然条件的分析，对温州洞头沙岙岸线整治修复工程展开研究，提出沙滩修复的可行性方案。工程的实施将有助于提升海湾生态环境质量和功能，恢复自然岸线，改善近海海水水质。

关键词：沙岙岸线；修复整治工程；静态岬湾模型中图分类号：U655

文献标识码：B

0引言

近年来，海岛开发利用数量不断增加，加速了对海岛生态环境的破坏，一些海岛生态失衡严重，生态系统受损加剧。针对上述问题，对受损海岛的生态系统进行人工参与下的主动式生态恢复，促进海岛生态系统向良性方向发展，是目前较为主流的一种恢复海岛生态系统的方法和手段。岸线整治修复工程可以恢复海岸线的自然属性，构建人水和谐的滨海环境，拓展滨海沙滩旅游空间，促进当地海洋生态旅游经济发展。

汐日不等现象较为明显，一般从春分至秋分夜潮大于日潮，从秋分至翌年春分日潮大于夜潮。另外，本海区潮差较大，涨潮历时大于落潮历时，是我国的强潮海区之一。

（1）潮位特征值及设计水位

根据洞头多年实测潮位资料统计分析，本区潮汐特征值如下：最高高潮位为4.36m；最低低潮位为-3.59m；平均涨潮历时6h37min；平均落潮历时6h7min。

影响本区域的极端高低潮位的主要因素是天文潮和台风。如台风和天文大潮同时相遇时，高潮位会显著升高。

本区的设计水位如下：设计高水位为2.87m（高潮累积频率10％）；设计低水位为-2.83m（低潮累积频率90％）；极端高水位为4.84m（重现期为50年一遇的年极值高水位）；极端低水位为-3.75m（重现期为50年一遇的年极值低水位）。

（2）潮流

根据临近区域《洞头县中心渔港泊稳条件提升工程水文测验技术报告》、《洞头县中心渔港泊稳条件提升工程潮流模型及泥沙淤积分析报告》等资料，本项目区近岸海域潮流呈东北—西南流向，实测涨潮最大流速为0.86m/s，落潮最大流速为0.97m/s。

沙岙岸段

1区域概况

1.1地理位置

凸垅底、沙岙岸线位于洞头岛南部海岸。凸垅底海岸

中心地理坐标为北纬27°49′14.90″，东经121°06′41.75″；沙岙海岸中心地理坐标为北纬27°49′14.36″，东经121°05′56.60″。其地理位置如图1所示。

1.2.2波浪

常浪向为E向，出现频率为27.2%；次常向为NNE向，

图1沙岙岸线地理位置

11.0m。1～3月和10～12月波浪主要集中于N～SE向内，4～9月SSW～SW向波浪的作用加强，特别是7月SSW～10～12月中最大波高H1/10仅在2.0m左右，7～9月为台风作WSW向占50.5%。从波级频率统计可以看出，1～6月、

出现频率为20.9%；强波向为E向，最大波高H1/10可达

1.2自然条件1.2.1潮汐

本海区潮汐类型属正规半日浅海潮型。本区海域潮

用影响期，最大波高H1/10可达11.0m。

收稿日期：2018-04-12

作者简介：柴雪琴（1975—），女，浙江温州人，高级工程师，研究方向为港口与航道工程。

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1.2.3洞头岛附近水域含沙量冬季高、夏季低。冬季表层含

泥沙

沙量在0.03～0.3kg/m3之间变化，夏季表层含沙量在0.01～0.1kg/m3

之间变化。在垂线分布上，一般随深度的递增，悬

沙含沙量呈增加趋势，底层明显高于上层，冬季由于风浪较大，垂直紊动较强。沙岙海岸面向南和西南较开阔水域，风浪较大，近岸水体悬浮泥沙含量相对较小。2海滩整治修复原则

（1）遵循国家蓝色海湾整治修复项目实施的总体要求，结合业主单位的建设要求，适应滨海沙滩动力地貌演变特征，设计修复海滩平面方案，形成并维持海滩一定的形态。

（2）本项目定位为具有景观美化功能的旅游、休闲型修复海滩，即在现有的海滩基础上，通过人工回填砂或者卵石的方式，恢复和向海扩大现有海滩规模，形成一定规模的具有完整地貌单元的海滩。

（3）以现有人工护岸、海滩为依托和基础，以静态平衡岬湾岸线为参考，设计海滩修复岸线，回填修复海滩，形成并维持新的岸线形态。

3海滩静态平衡岸线模拟分析

考虑到本工程的规模以及工程建设周期的要求，根据静态岬湾模型，模拟了沙岙两个岸段海滩静态平衡岸线的大致形态，作为工程方案的设计依据。

静态岬湾模型是一种利用海岸带主波向，简单预测岬湾型海岸海滩平衡岸线的经验模型。Hsu和Evans（1989）通过对27个被认为是处于静态平衡的原型海湾和试验模型海湾的模拟，得出了一个二阶多项式模型（即抛物线模型），其曲线方程如下：

Rnβæβ2

R0=C1+C2θ+C3çö

èθ÷ø

（1）

式中：Rn为任意极半径；R0为控制线的长度；β为波峰

线和控制线的夹角（如图2所示）；θ为相应的极角；CC1、

2、C3是β的函数，通过对27个海湾作回归分析而得

到，其中β的范围为10°～80°（这已经代表了自然界绝大

部分的海湾）。

由此可得：

C1=0.07070.00000004765-0.0047ββ4

+0.000349β2-0.00000875β3+（2）C2=0.95360.000001281+0.0078β4β-0.00004879β2+0.0000182β3-（3）C3=0.0214-0.0078ββ4+0.0003004β20.00000009343-0.00001183β3+

（4）

应用。

Mauricio推导出下岬角点位置，并扩展了抛物模型的

根据Hsu和Evans（1989）抛物线湾岸经验公式，利用可视化MEPBay软件模拟出本项目工程区海滩平衡岸线趋

交通世界TRANSPOWORLDbR0

Rn

q波峰线

bO

绕射点

可能不存在的区域

图2抛物线海岸平衡模式

势线。

沙岙海岸为天然岬湾海岸，海岸线呈西北—东南走向，海滩主要受WSW、SW、SSW等方向的波浪影响。图衡岸线形态示意图。图中箭头所指的靠下的短线为静态岬3~图5是不同波向作用下，该岸段拟修复海滩的静态岬湾平

湾平衡岸线、箭头为主波浪入射方向。

图3WSW向波浪沙岙海岸静态岬角平衡岸线示意图

图4SW向波浪沙岙海岸静态岬角平衡岸线示意图

图5SSW向波浪沙岙海岸静态岬角平衡岸线示意图

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总467期

2018年第17期（6月中）

由图3~图5可看出，在WSW向波浪作用下，沙岙岸段拟修复海滩呈北窄南宽的形态；在SW、SSW向波浪作用下，拟修复海滩形态较为均匀，即南北沙滩宽度基本一致。

由沙岙海岸现状海滩的典型剖面可知，其平均高潮位至平均低潮位的海滩平均坡度稍小，为1∶15~1∶10；海滩低潮位以下平均坡度较缓，均小于1∶80。现状海滩剖面坡度从高潮线向海逐渐减小、变缓的特征，有利于修复海滩的稳定。

根据上述静态岬湾模型分析结果及工程区海滩地形坡度分析，结合业主建设需求，对沙岙等岸段海滩修复工程方案开展设计。

44.1岸线工程整治修复方案

滩肩顶面高程设计

根据工程区设计潮位资料分析，洞头统计最高高潮位

为4.36m，设计高潮位为2.87m，50年一遇的极端高水位为进行滩肩高程设计。4.84m。参照《海港总体设计规范》之码头前沿设计规范，

基本标准：设计高水位（2.87m）+（1～2.0m）=3.87～4.87m复核标准：极端高水位。（4.84m）+（0～0.5m）=4.84～

5.34m结合工程建设情况，沙岙岸段现状海滩的滩肩高程在

。

许4.4m50左右，设计沙岙修复沙滩滩肩高程为年一遇大潮条件下短时间的漫滩。4.30～3.50m，允

4.2平面布置

沙岙岸段现状有沙滩，滩肩平均宽度约为25m。本修复

工程拟修复沙滩岸线长度约为150m，滩肩拓宽至45m，滩肩顶面高程为3.5～4.3m；滩面坡度向海为1∶10。设计沙滩采用平均粒径为0.4～0.6mm的中粗砂修复回填。完成坡面施工后，靠天然水动力自然调整海滩坡度。本方案需回填砂量约1.12万m3

（考虑了20%的施工损耗量）。图6为沙岙岸线整治修复平面布置图。

图6沙岙岸线整治修复平面布置图

4.3填砂中值粒径选择

沙岙岸段海滩修复工程规模较小，故不考虑分层设

计，回填砂粒径确定为一种规格。根据国内外海滩修复经验，一般采用比修复海岸附近天然海滩砂粒径稍粗的回填砂进行沙滩修复。通过对本项目海岸现场的踏勘观测可知，该海岸海滩砂多为中粗砂，故本项目砂源考虑采用中粗砂，粒径在0.4～0.6mm之间。初步考虑，确定沙岙修复海滩回填砂质量标准（矿物成分控制）为：石英>80％，石英＋长石>90％，含泥量<3％，贝壳<5%。4.4填砂剖面设置

滩肩顶面高程定为85高程基面4.30～3.50m（滩肩顶面

由岸向海倾斜）。沙滩平衡剖面的计算采用美国《海岸工程手册》（2002年版）第3册中的方程式：

h=Ay

23

（5）

式中：h为深度（m）

；y为离岸距离（m）；A为与粒径相关的系数，A的取值参考《海岸工程手册》（2002年版）第3册表Ⅲ-3-3所列的数据。

按填砂的中值粒径（0.5mm）计算所得的平衡剖面，其平均坡度约为1∶20。为便于工程方量计算和工程施工，本项目沙滩施工期间，滩肩以下回填砂坡度按1∶10控制。工程完工后，经过一段时间的短期调整（3~6个月），海滩坡度（包括低潮区水下一部分）自然调整到**衡状态。

5结语

洞头沙岙岸线整治修复工程以现有人工护岸、海滩为依托和基础，以静态平衡岬湾岸线为参考，通过人工回填砂或者卵石恢复和向海扩大现有海滩规模，形成一定规模且具有完整地貌单元的海滩。本工程海滩修复还结合现有地形特征和潮位资料，确定了海滩修复的高程、肩宽、坡度等重要参数，同时根据波浪冲刷岸滩的现状，海滩表层颗粒组成，以及本地区砂料、卵石来源，选定了海滩修复的回填材料种类及粒径，以回填修复海滩并维持新的较为稳定的岸线形态。

目前，沙岙岸线整治修复工程正在施工中。其工程应用研究将为其他蓝色海湾整治修复工程提供参考和借鉴。

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（编辑：付修竹）

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