8.1.2 海岸软防护

8.1.2 海岸软防护

海岸软防护是以海岸的自然状态的恢复为出发点,顺其自然,而不是进行硬性人为干预、改变海岸自然状态。海岸软防护的概念在20世纪60年代被提出,其后出现了各种各样的提法,如海岸线管理计划、顺应自然过程的工法等。其宗旨是采用亲近自然的防护方法,尽量降低防护工程对环境的影响,并获得更佳的长期海岸防护效果。典型的海岸软防护工法包括人工养滩、人工输沙等。

图8-5 人工养滩

1)人工养滩

人工养滩通常是用于侵蚀型海岸防护的一种工程措施,即从海中或陆上的沙源采沙后填筑于海滩上(图8-5),以弥补被侵蚀的泥沙。

人工养滩是最自然而简单的海滩防护方式,已日益普遍地被各国所采用。一般而言,如有充分的泥沙补给来源,人工养滩是最佳且应优先考虑的海岸保护方式。图8-6是迈阿密海滩在采用人工养滩前后的效果对比。

图8-6 迈阿密海滩的人工养滩效果

人工养滩中的补沙可以采用机械或水力方法,方法有迂回供沙法、外海抛沙法、连续细沙补给法、沙土侧渡法及海滩堆沙法等,借波浪及流等天然力使之往下游搬运或以机械力搬运。人工养滩设计步骤包括:①地貌评估,即评估当地海滩及欲补给的土沙性质、需要量等;②波浪计算,一般海滩特性因波浪而异;③沙滩设计,一般需要应用海岸平衡剖面概念。人工补沙所需沙的中值粒径约可取原来海滩上的1.0~1.5倍。除了粒径以外,沙的组成对填沙的稳定性也是重要因素。

海滩补沙通常不是一劳永逸的。人工填筑于滩面上的泥沙会被海浪冲刷。沙的组成中的细颗粒泥沙大量流向海中,因此还必须考虑超量填沙,即使得在大量细颗粒泥沙流失后,仍能保持所要求的填沙剖面。一般来说,每年流失沙量不超过10%的填筑量,即为较成功的标志。人工养滩方法一般都和其他结构物相互配合使用,藉由如丁坝、离岸堤或潜礁等,用以保住养滩,将水下潜堤与人工养滩相结合的方式进行海岸修复。

几十年的实践表明,人工养滩是当前防护海滩侵蚀最有效的措施之一,不但可以保护海岸,减缓海岸侵蚀,降低台风带来的海岸带风暴潮灾害,而且在改善海岸环境,推动旅游业发展方面作用巨大。我国大陆海岸,如青岛、茂名一带,20世纪70年代已开展了养滩工作,但规模小,且由于设计不充分,连年补沙,连年被侵蚀。我国最早成规模的人工养滩工程始于1990年香港的浅水湾。2005年以后,全国各地陆续开始实施了数起不同规模的养滩工程。今后将有更多与旅游和休闲结合的海岸养滩工程。如图8-7所示,在大连星海湾建造的人工海滩就是一个成功的案例。

图8-7 大连星海湾的人工海滩

2)人工输沙

人工输沙使用水力机械(如岸边吸泥泵站和输泥管线)将截断沿岸输沙通路的海岸工程建筑物上游的泥沙输到下游去,从而避免了上游淤积及下游的冲刷。

人工输沙主要有四种方法:

第一种是在导堤上游侧形成一个蓄沙区,即用抽沙设备将泥沙送到下游海滩上,为避免阻碍航行,输泥管应在航道的底部通过。这种形式因为蓄沙区在敞开的海岸上,对风浪没有掩护,因而不能用挖泥船,一般用固定的泵站;其缺点是吸泥的工作范围不大,因而常常会有一部分泥沙绕过导堤而进入航道。

第二种是在导堤上侧修建一离岸堤,利用离岸堤的波影区形成蓄沙区。这种形式因为有掩护,可以用挖泥船工作,工作面积几乎不受限制,全部泥沙都可抽走,但是离岸堤的造价较高。

第三种是利用泥沙绕过突堤堤头沉积下来形成的蓄沙区。这种方式可以用挖泥船抽沙,但在蓄沙区的外侧,掩护较差,缺点是在抽沙停顿时期,可能会有一部分泥沙落入航道。

第四种是在导堤或突堤的近岸堤段做成低槛或堰的形式,槛顶标高要容许导堤或突堤上游的沿岸漂沙能从槛顶进入堤后的蓄沙区。这种方式的蓄沙区掩护条件较好,可以用挖泥船抽沙,但是槛顶标高不能定得太低,以防止波浪进入掩护区。另外,也要防止潮流由此进入,以免分散航道内的潮流流速,这对建导堤的河口及潮汐通道口尤为重要。槛顶标高一般可取在低潮位或中潮位附近。这种方式的低槛往往不能将上游的沿岸输沙全部纳入堤后,因而可能会有一部分泥沙绕过堤头进入航道或港区。

3)其他软防护方法

海岸软防护还可以采用人工沙丘、人工植被、人工礁石等方法。

人工植被是在沿海岸滩上较大范围种植红树林、芦苇、大米草等植物,可以显著地消波缓流促淤,积极地保滩护岸(图8-8)。这种方法适于亚热带、热带种植,在中国福建、广东、广西、海南、台湾都很有发展前景。防护植物中,大米草可以扩展到温带种植,江苏以南海岸都生长良好。芦苇适应范围很宽,北方辽宁一带种得很多,江苏、上海、浙江甚为普遍,但限于较高滩涂以上才能播种。同时,防护岸滩的植物多是很好的经济作物,因此综合利用效益十分显著,目前已为沿海地区广泛重视。

图8-8 人工植被护滩

海岸防护设计中的注意事项:

(1)丁坝群适宜于建造在以沿岸输沙为主,且输沙主导方向明显(即主要为单向输沙)的情况。丁坝群对以横向泥沙运动为主的海岸防护基本无效。

(2)离岸堤主要适用于以横向泥沙运动为主的海岸,对于拦截沿岸输沙也是有效的。

(3)人工海滩补沙主要适用于横向泥沙运动为主,而不适用于沿岸输沙强的情况。

(4)为了海岸防护的目的,护岸不宜单独采用,而是常与丁坝系统或是人工海滩补沙措施等综合使用。

表8-2~表8-4为各种海岸防护方法适用性的详细对比。

表8-2 针对方法本身的海岸防护方法的比较

表8-3 针对泥沙运动方式的海岸硬防护方法的比较

注:A——最适宜;B——适宜;C——次要;D——较差;E——不当。

表8-4 针对环境因素的海岸保护方法的比较