参考文献

第8章　海岸防护与海洋防灾管理体系

我国大陆海岸侵蚀现象发生较为普遍，已经严重影海洋经济的可持续发展。海岸侵蚀的防护与修复应运而生，在此之前海岸大多采用硬性防护，如海堤、防波堤、丁坝及少数软性防护。随着绿色环保深入人心，同时贯彻和响应我国“开展蓝色海湾整治行动”，未来的防护与修复将会是以生态防护与修复为主。灾害应急管理是体现国家或地方政府灾害应对能力和管理水平、维护社会稳定、减少国家财产损失、保障人民生命财产安全的重要措施。为了有效应对海洋灾害，最大限度地减少海洋灾害带来的损失，近些年来我国不断加强海洋灾害应急管理工作，并在实践中取得了显著成就。本章将主要介绍目前海岸防护和海岸修复的措施及海洋灾害应急管理体系。

8.1　海岸防护

海岸防护的目的是保护岸滩不受侵蚀和防止不利的淤积发生，海岸防护可分为硬防护和软防护两类，硬防护设施主要有护岸、丁坝、离岸堤等，软防护主要有人工养滩、人工输沙、新型生态护岸等。海岸硬防护是传统的海岸防护方法，由于其施工相对容易、造价低、使用期长等特点，被海岸工程界广泛使用。但海岸硬防护改变了海岸原有的泥沙运动的动平衡状态，带来了新的海岸侵蚀或淤积且使海岸原有的自然面貌由于建造物的出现而被人为地被改变了，破坏了海岸的自然景色，影响了观瞻。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。

8.1.1　海岸硬防护

岸滩侵蚀包括两种：

第一种是短期的或季节性的，主要是大风浪期间波浪将泥沙向离岸区搬运而使海滩上部甚至陆地遭到冲刷侵蚀，这种搬运通常是横向的，垂直于海岸方向发生的。

第二种是长期的，是由于沿海岸纵向输沙不平衡所引起，表现为整个海滩剖面遭到侵蚀，海岸线持续后退。

因此，对应着以上两种不同类型海岸侵蚀，海岸硬防护的功能和目的也可大致分为两类：一类是通过护岸、海堤等结构物隔断波浪的作用来阻止岸坡的横向侵蚀；二是利用丁坝、离岸堤、人工岬角等阻挡沿岸纵向的输沙，来阻止海岸泥沙流失，防止海岸整体侵蚀后退。常见的海岸硬防护如下。

1）护岸

护岸是直接与岸相贴的建筑物（图8-1），作为海滨陆域与海域的边界，其作用之一是使岸滩不能向其后侧蚀退，作用之二是保护其后侧岸滩的后滨部分或填筑陆地。护岸依据断面形式可分为斜面式、台阶式、混合式和直立式。各种形式的适用性及特征见表8-1。

图8-1　护岸

表8-1　护岸类型

（续表）

护岸各断面外形的优缺点：

（1）直立面或接近直立面（陡墙）的护岸有时称为海墙。海墙的优点是在无风浪时期可作为岸壁停靠小船；缺点是波浪反射大，波浪反射导致堤前水域波高是入射波的两倍，波浪能量加倍增大，会造成堤前海底和临近海岸冲刷较严重。

（2）凹曲线外形的护岸不但外形美观，也有利于降低越浪量。在海滨旅游区或护岸后侧有道路时，此种形式的护岸常为考虑的主要方案。

（3）斜坡式护岸可采用具有消波性能好的材料建造，如采用抛石结构、四角锥体或扭工字块体混凝土块体等。斜坡式护岸前岸滩的冲刷也较直立式时为小。

（4）台阶形护岸适宜于建造在海滨旅游区，在低潮时可利用台阶方便地从后方陆域到达海滩。台阶也有利于减弱波浪回落造成的冲刷。

2）海堤

海堤是与岸线平行的建筑物，其基底标高通常在平均低潮位以上。建造海堤的主要目的是在风暴潮和大浪期间，保护其后侧的陆域及陆上建筑物免遭海水浸淹和海浪破坏，使堤内低洼地为人们所利用。我国苏浙闽粤沿海有悠久的建造海堤的历史。海堤在浙江和苏南一带又称海塘，而在苏北一带又称海堰。最早的有关海堤工程的记载距今已近2000年。海堤通常用填土筑成，其内外坡及顶面用混凝土块体或块石保护。海堤的主要结构由堤体、胸墙、面层混凝土、基础保护抛石、消波块、基础等部分组成。

海堤的顶部标高要以能防止波浪越顶为标准。建筑物的基脚都应有抛石或异形块体保护，以防止基础被掏空而使建筑物破坏。在平面定线时要尽可能避免突然的内折角，以免波能集中发生严重的冲刷。海堤只能对海岸起到消极的保护作用。在侵蚀性海岸上，这种建筑物不能防止建筑物前面的海滩被继续侵蚀。相反地，建筑前面会形成反射波，常常会加重侵蚀。为了减小反射波，可在直立墙前抛筑抛石棱体和人工块体，并使其顶面与墙顶面基本齐平，以减弱波浪对墙的作用，降低越浪量和减少墙前冲刷的有效措施。

3）丁坝

丁坝为垂直于岸线布置、突入海中的堤坝。丁坝断面构造类型类似于海堤。丁坝的作用是使泥沙在坝格内淤积，从而使海滩增宽，达到保护海滩的目的。丁坝还广泛用在淤积性海滩上，以加速海滩的淤积，达到围滩造地的目的。丁坝的坝格内犹如一个小型的滩头湾，在斜向波的作用下，坝格内的岸线倾向于与波峰线交成较小的角度，使沿岸输沙率减小，达到与上游来沙相平衡，从而使坝格内的岸线趋于稳定。丁坝用在斜向波浪为主的海岸上有较好的淤积效果。但是对于正向波浪的效果很差，当正向波浪来袭时，丁坝不能保护海岸免遭冲刷。

丁坝可依透水性的功能分类为非透水性丁坝与透水性丁坝。非透水性丁坝使漂沙无法透过堤体，原则上可由长度来控制漂沙量，但须注意堤基掏刷问题；而透水性丁坝虽难以估计漂沙量，但在施工及维护上较前者简单。建造丁坝的用材有木头、天然块石及混凝土消波块等。

丁坝在平面形态上，根据实际情况需要，可设置成直线型、T型、L型、Z型等形式（图8-2）。另外，近年来，丁坝的平面形式渐趋弧形化和多样化，如鱼尾型、船锚型及半圆弧形等。

图8-2　丁坝平面类型

丁坝的设计和建造需要注意以下关键问题：第一、丁坝长度对沿岸输沙率的拦截率影响最大；第二、因为沿岸输沙率几乎全部发生在碎波带内，所以对沿岸输沙的拦截率起决定作用的是丁坝长度与碎波带宽度的比值；第三、在决定丁坝长度时应充分考虑对下游的允许冲刷程度。依据实验研究，丁坝淤沙的效果以其在海中的长度为滩线至破波点间距离的40%～60%时为最佳。

为保护一整段海岸，丁坝很少单个使用，常常用多个丁坝组成建筑群。丁坝群中丁坝的长度与丁坝的间距有关，美国《海滨防护手册》中推荐的确定丁坝间距的一般规定为：丁坝的间距应等于丁坝总长度（包括自滩肩前缘线伸入岸侧的部分）的2～3倍。堤顶宽度通常为能抵抗波力的作用为原则，越宽效果越佳，但越不合乎经济效益，一般最小宽度为1～2 m，该宽度还应考虑施工时作为通道等要求。丁坝坝身的边坡一般为1∶1.5～1∶2，坝头的边坡宜放缓至1∶3～1∶5。

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为单向输沙的情况，丁坝群对横向泥沙运动为主的海岸基本无效。

4）离岸堤

离岸堤是建造在离岸水域中平行于海岸的堤坝（图8-3），其与岸保持一定距离，用以消减波能、保护海岸。

图8-3　离岸堤

离岸堤后面海岸常常发生淤积，逐渐形成沙嘴，这主要是因为当波浪传播到离岸堤之后发生绕射，在离岸堤与岸线间的掩护区内波高减小，方向偏向掩护区，导致沿岸和横向两方向输沙改变，沿岸输沙能力将减弱，促使上游进入波影区的泥沙淤积下来，并形成沙嘴或连岛坝，因此可有效保护该段海滩免遭海浪侵蚀。

当离岸堤的长度相对其离岸距离足够大时，沙嘴将发展成为与堤相连的连岛沙坝。在上游有足够来沙的情况下，粗略地说，当单道离岸堤的离岸距离与堤长的比值在1～2时，堤后将形成由岸伸向海的沙嘴；当离岸堤的长度相对其离岸距离足够大时，沙嘴将发展成连岛坝。

离岸堤的长度及间隔由绕射效果决定，为使在遮蔽区内沉淀，堤长最短不得小于波长。一般离岸堤的堤顶，在高潮累积频率10%的潮位或大潮平均高潮位以上，应有1.0 m左右的高度。实际中由于海岸线较长，且需要考虑堤内外的水体交换，离岸堤多采用分段式形式，如图8-4所示。

日本是世界上建造离岸堤最多的国家，资料统计表明，最常用的堤长为100～110 m；建堤水深90%在5 m以内，最常见的水深为3～4 m；堤顶高程在平均海平面以上1～2 m者占总数的65%；最常用的离岸距离为20～80 m，占总数的63%；堤后形成连岛坝的实例占总数的60%。每一段堤长可取为2～6倍波长，相当于60～200 m；堤与堤间的口门宽度可取为20～50 m。

图8-4　分段离岸堤

5）潜堤

潜堤是指突出海底且潜没于水面下的离岸堤。由于其堤顶水深小，可强制波浪提早破碎，减弱入射波能量。顶部允许部分波浪通过，其消能效果不如离岸堤，但因潜堤其阻挡的水流断面积较离岸堤有限，对海水循环和生态环境影响较小。特别是结构物不露出水面，无损于视觉景观，因此在日益重视海岸景观与生态环境的维护与创造的今天，逐渐被推广采用。

潜堤的形式大致分为单列式与系列式潜堤。单列式潜堤仅有一道潜堤，属于“线”防御。波浪经潜堤碎波后波能降低，水流流速减缓有助于海滩稳定。

6）人工岬角

人工岬角是海岸防护新的设施，主要建造于有海湾的海域。建立人工岬角目的是使入射的主要波浪最后能相对岸线正向入射到达湾岸内各点（海岸线与波峰线几乎平行），从而把沿岸漂沙量降低到最低。因此，在湾岸上游零输沙的条件下，该湾岸仍能保持平衡。

由于人工岬角基本不拦截上游来沙，因此通常不会加剧下游岸滩的侵蚀。因岬角内的岸线为稳定海岸，其仍有沿岸输沙。只是对某一海岸地段而言，从沿岸输沙方向的上游进入该地段的泥沙量，与输向下游的泥沙量相等，因而不会使海岸泥沙亏空。

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

8.2　海洋防灾管理体系

近年来，随着全球气候变化和沿海经济社会的发展，海洋灾害呈严重多发态势，已成为沿海地区经济社会发展和人民群众生命财产安全的巨大威胁。一个国家关于海洋灾害的防灾减灾管理体系的建设至关重要，包括中国在内的众多沿海国家及有关国际组织，都愈发重视海洋灾害防御。

1989年12月，第44届联合国大会通过决议，指定每年10月的第二个星期三为“国际减灾日”。确立“国际减灾日”的目的是敦促各国把减轻自然灾害列入工作计划，推动各国采取措施减轻自然灾害的影响。

2009年，经国务院批准，将5月12日确定为全国“防灾减灾日”，一方面顺应社会各界对我国防灾减灾工作关注的诉求，另一方面也是为了进一步提高国民防灾减灾意识。

1）各国管理体系现状

美国和日本，作为世界两大经济强国，也是属于海洋灾害高发的国家，他们在防灾减灾的基础性工作方面都有大量投入，并且在技术上也具有领先优势。

图8-9　美国国家灾害反应体系

（1）美国管理体系现状。

美国拥有着比较完善的防灾减灾管理体系。在灾害应对管理机构上美国政府在1979年创设了美国联邦应急管理署（federal emergency management agency，FEMA），是一个从中央到地方，统合政、军、警、消防、医疗、民间组织及市民等一体化指挥、调度，并能够动员一切资源进行防灾减灾的管理体系（图8-9）。通过这个体系可对自然灾害进行有效的管理与控制，将灾害造成的损失减少到最低程度。

在灾害应对流程上，美国联邦应急管理署根据美国政府管理部门承担的紧急突发事件反应的职责，把美国划分成十个应急管理区。这些应急事务管理区是联邦紧急事务管理署的派出机构。

在海洋灾害管理技术支撑上，美国的海洋灾害管理实行以NOAA为核心，与其他相关机构高效协作的管理体制。它们主要负责海啸、海冰、风暴潮、赤潮等海洋灾害预报的管理，并在全球海洋观测系统和全球海洋生态学计划等国际组织中起重要的作用，为世界其他沿海国家树立了海洋环境监测预报管理的典范。

（2）日本管理体系现状。

日本是世界上地震、台风、海啸等自然灾害最多的国家之一。日本把预防和应对危机看得同等重要，在与自然灾害的长期抗争中，建立了具有世界领先水平的防灾、减灾、抗灾、救灾综合应对体系。

日本关于防灾、减灾及紧急状态等危机管理的法律法规约200多部，主要分为基本法、灾害预防和防灾规划法、灾害应急法、灾后重建和恢复法、灾害管理组织法等五大类。

日本成立了全国性防灾组织“灾害对策本部”，建立了完整的防灾预警预报机制；加强政府管理部门、防灾研究机构、地区民众三者之间的联系和沟通，形成了政府、社会团体、企业和志愿者等多种主体共同行动的防灾救灾应急机制（图8-10）。

图8-10　东京都灾害应急指挥体系示意图

对于灾后救助措施，日本政府实行救助物资储备管理，保证充足的物资供应和储备，如防灾仓库、家庭紧急避难用品包等。消防、警察、自卫队和医疗机构组成的较为完善的灾害救援体系。

在国民防灾教育体系方面，日本实行防灾减灾普及教育，主要通过报纸、广播、电视等多渠道普及和宣传防灾减灾知识，中小学大多开设灾害预防教育课及防灾演练等。此外，日本的非政府志愿者组织也发挥积极作用，灾害志愿者变得大众化；志愿者登记网络比较完善。

（3）中国管理体系现状。

目前，我国在海洋防灾减灾管理体制上实行统一领导、综合协调、分级负责、属地为主的管理体制，国务院负责统筹协调全国的海洋防灾减灾工作。各相关部委根据自身职责承担相应的海洋防灾减灾工作。其中，自然资源部负责海洋灾害监测预警，水利部负责海堤建设和运行管理，交通运输部负责海上交通安全监督管理和突发事件应急处置，农业农村部负责海洋渔业防灾减灾和灾后生产恢复工作，民政部负责灾害救助工作，公安部、卫计委、住建部、应急管理部等部门负责本领域相关的灾害应急处置工作。沿海各级人民政府负责本行政区域内海洋防灾减灾工作。

在海洋灾害应急工作机制上：经过多年的发展，目前我国已形成了包括监测预警、应急处置与救援、事后恢复与重建等环节在内的海洋灾害应急工作机制。各相关部门结合自身职责制定了本部门应急预案。一旦海洋灾害来袭，海洋部门会提前向各级政府及其相关部门和社会公众发布海洋灾害预报信息，公安、安监、卫生、住建等相关部门也会加强值班，随时处置各类突发事件。

在海洋灾害预报系统建设方面：20世纪80年代以来，我国海洋部门在风暴潮、赤潮、灾害性海浪、海冰等主要海洋灾害的监视、监测、调查研究、分析预报及警报技术系统的建设方面都做了许多工作。目前，我国已成功建成较发达的海洋监测监视网络，并且海洋管理系统，海洋资料服务系统及海洋环境预报系统也正逐步迈向世界先进水平。其主要包括两个方面：

①立体海洋观测网。现已组建起由海洋站网、海洋资料浮标网、海洋断面监测、船舶和平台辅助观测、沿岸雷达站、航空遥感飞机、海洋卫星等多种遥感系统组成的海洋观测网，基本实现了立体观测，成为全球海洋观测系统的重要组成部分。

②三级海洋预报、预警体系。目前，我国已建成了以国家海洋预报中心、3个海区预报中心和11个省级海洋预报机构为主体的三级海洋预报体系。通过遍布沿海省（区、市）的海洋环境预报台站，我国逐步建立了一个从中央到地方、从近海到远海、多部门联合的海洋灾害预报预警系统。目前，我国海洋环境预报部门自主开发的多项科技成果，已经在风暴潮、海浪、海啸和海冰等海洋灾害防御中发挥了重要作用。

2）海洋灾害预警应急机构

（1）世界各国主要机构。世界各国主要的海洋灾害预警应急机构主要的机构有美国地质调查局地震灾害中心、国际海啸信息中心、太平洋海啸预警中心、美国国家海洋与大气管理局海啸研究中心、美国海洋大气局国家飓风中心、日本气象厅等。

（2）我国主要机构。我国主要的海洋灾害预警应急职能主要归属自然资源部和应急管理部管理。自然资源部负责海洋灾害监测预警，主要下属机构有国家海洋环境预报中心、国家海洋环境监测中心、国家海洋信息中心、国家卫星海洋应用中心、自然资源部海洋减灾中心等；应急管理部负责海洋灾害事件应急处置，其下属的中国地震局主要负责地震的灾害预警。

思考题

1.岸滩侵蚀中短期性侵蚀的主要因素有哪些？

2.常见的护岸类型有哪些？对比它们的优缺点。

3.丁坝、海堤、护岸分别适用于哪些海岸侵蚀类型？

4.海岸软防护相较于海岸硬防护有哪些优势？有哪些常见的海岸软防护措施？

5.人工养滩中有哪些补沙方法？人工养滩设计有哪几个环节？

6.简述我国海洋防灾管理体系现状。

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