莱州湾东岸冲淤演变分析与防护

论文摘要

目前,海岸侵蚀已经成为21世纪全球变化中的一个重要问题。世界上70%的沙质海岸遭受侵蚀,我国的三角洲及平原海岸也有70%处于侵蚀状态,特别是近几年海岸侵蚀呈现加剧的趋势,海岸侵蚀造成了巨大的经济损失。莱州湾东岸的冲淤变化直接影响到该区海岸工程的选址及使用寿命,对龙口、招远、莱州等沿岸地区的经济发展起着重要的作用,特别是近几年随着海平面上升、砂矿资源的开发使海岸侵蚀加剧,从而引起了广泛关注。深入研究莱州湾东岸的冲淤演变规律、分析应采取的海岸防护措施,不仅具有重要的理论意义和应用价值,还可以为莱州湾东岸地区港口、航道、环境、围垦、渔业管理提供决策依据,为海岸带经济可持续发展提供保证,具有非常重要的学术意义和实际应用价值。论文根据收集及实测的底质类型、波浪、潮流资料及水深地形资料,首先利用波能流法采用CERC公式计算了莱州湾东岸各岸段的输沙率,分析各段的冲淤变化;再利用多年的海图资料、遥感图像等定量分析了各段的冲淤速率;之后再利用海湾平面平衡形态经验模型-抛物线模型预测了莱州湾东岸最终的冲淤状态;分析海岸侵蚀原因;最后,以严重侵蚀地区-招远岸段为例,提出六种不同的海岸防护措施,分别模拟了六种不同工况下50年一遇的潮流场、波浪场,并对二者进行耦合,根据波流共同作用下的切应力与沉积物临界起动剪切力的比较,模拟各工况下的冲淤变化。对比分析六种不同工况能达到的减冲促淤效果,给出最终的建议方案。并将其应用到整个莱州湾东岸,为海岸工程设计和防护提供科学依据。计算得出近50年来莱州湾东岸的冲淤演化:1958年-1984年,龙口湾顶由于人工码头等建筑,岸线变化曲折复杂。但湾顶由于北部屺姆岛的阻挡,波流作用小,基本无泥沙进出。在界河口周围的海岸遭受强烈侵蚀,26年来后退达到627m,蚀退率为24m/a。招远度假村周围及石虎咀东北端岸段处于淤积状态,26年来分别淤积153m、315m,淤积率分别为6m/a、12m/a。1984-1991年,除了招远度假村岸段及界河口岸段遭受侵蚀外,其他岸段岸线变化不大。1991-2006年除龙口湾顶外,其他岸段都遭受不同程度的侵蚀,其中招远度假村岸段侵蚀最厉害,16年来岸线后退380m,蚀退速率为25m/a。莱州湾东岸最终达到冲淤平衡时的状态为:招远岸段还将后退228m,界河口后退更大为678m,石虎嘴东北段将淤积593m。其它海岸变化不大。招远岸段海岸防护措施建议采取:旅游码头200m +距离旅游码头300m远放置垂直岸线鱼尾式丁坝（150m）的海岸防护工程。莱州湾其它侵蚀岸段以招远岸段防护工程为示范,根据各段的冲刷程度调整丁坝长度及各丁坝之间的距离。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 0.1 研究意义
• 0.2 国内外研究概况
• 0.2.1 莱州湾东岸海岸状态
• 0.2.2 海岸侵蚀方面的研究
• 0.2.3 海岸防护研究现状
• 0.3 研究内容及研究方法
• 1 区域自然环境概况
• 1.1 海洋地质地貌
• 1.1.1 地质概况
• 1.1.2 地貌
• 1.1.3 地层分布构造
• 1.1.4 区域构造
• 1.2 海洋水文气象条件
• 1.2.1 气象与气候
• 1.2.2 海洋水文
• 1.3 主要自然灾害
• 2 表层沉积物粒度特征
• 2.1 底质类型和分布规律
• 2.1.1 粘土质粉砂
• 2.1.2 砂质粉砂
• 2.1.3 粉砂质砂
• 2.1.4 粗砂
• 2.1.5 砾砂
• 2.1.6 砾石
• 2.2 粒度参数特征与分布规律
• 2.2.1 中值粒径
• 2.2.2 平均粒径
• 2.2.3 分选系数
• 2.2.4 偏态
• 2.2.5 峰态
• 2.3 粒组含量分布特征
• 2.3.1 砾粒组分
• 2.3.2 砂粒组分
• 2.3.3 粉砂组分
• 2.3.4 粘土组分
• 2.4 沉积物粒度曲线特征
• 3 水深地形
• 3.1 研究区水深地形特征
• 3.2 工程区附近海域水深地形测量
• 4 海流特征
• 4.1 实测海流分析
• 4.1.1 海流平面分布及涨、落潮期间实测最大海流流速
• 4.1.2 潮流性质
• 4.1.3 潮流的运动形式
• 4.1.4 潮流的平均最大流速和最大可能流速
• 4.1.5 潮流水质点的运移距离
• 4.1.6 余流
• 4.1.7 海流观测结果分析
• 4.2 模拟潮流场分析
• 4.2.1 三维水动力模式
• 4.2.2 潮流场模拟结果
• 5 波浪数值计算
• 5.1 模式简介
• 5.1.1 模型考虑的物理过程
• 5.1.2 基本方程
• 5.1.3 能量源项
• 5.1.4 数值方法
• 5.2 研究海域设计波要素的推算
• 5.3 研究海域近岸波的数值计算
• 6 莱州湾东岸冲淤演变分析
• 6.1 研究区岸线变化分析
• 6.1.1 通过沿岸输沙率分析海岸冲淤
• 6.1.2 利用遥感图像进行岸线分析
• 6.1.3 利用多年水深图分析岸线变化
• 6.1.4 岬间海湾平面平衡形态经验模型分析岸线变化
• 6.2 研究海域蚀淤变化分析
• 6.2.1 波流共同作用下的输沙量计算分析海域蚀淤变化
• 6.2.2 利用多年水深地形图分析海域水深变化
• 7 海岸侵蚀原因分析
• 8 海岸防护措施分析
• 8.1 工程后潮流场分析
• 8.2 工程后海域近岸波的数值计算
• 8.3 工程后海域冲淤变化分析
• 9 结论与建议
• 参考文献
• 致谢