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《中国海洋大学》 2004年
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粉沙质海岸泥沙定向运移控制初步研究

马利柱  
【摘要】:随着我国经济高速持续发展,粉沙质海岸地区相继提出了海岸防护和围滩造地的要求,研究粉沙质海岸泥沙运动对于发展我国沿海经济、加速港航建设、提高海岸泥沙研究的科学水平有重要意义。粉沙定向运移在河流冲淤、堤坝、海岸码头、潮滩围垦等工程中是一个非常重要的问题,特别是在海岸侵蚀方面起着决定作用。本文结合典型研究区粉沙质海岸工程环境,以国家863攻关课题为依托,通过工程环境现场调查和工程促淤试验,在总结前人工作成果的基础上研究了影响泥沙运动的条件,自然条件下粉沙质海岸泥沙运动的规律、过程、机制及影响因素,粉沙受控运移的室内模拟研究和粉沙受控运移的现场试验,充分利用自然力实现海底粉沙受控起动、运移和淤积,初步形成一套粉沙质海岸防护的粉沙运移控制技术。主要包括: (1)通过对研究区进行地质取样和力学测试,分析了研究区的泥沙分布、力学特征及运移特征,结果表明研究区海岸滩涂走向NW-SE,地势平坦、开阔。研究区底质为粗粉沙,底质的物源主要为河流沙,也掺杂了海滩沙的特征;本区悬沙主要由粗粉沙组成,比底质的粒度要细一点,但其含量很小。 (2)通过对典型研究区工程环境调查,表明该区为不规则半日潮,且存在高低潮不等的现象,为弱潮海区和弱流海区。该区为往复流,方向基本与岸线平行。 (3)通过对典型研究区水体含沙量调查表明本海区在夏季的水体含沙率较低,水体含沙率小于1g/l。说明①本次测试时间为8月份的夏季,该季节为弱风浪季节,大风掀沙的作用很少,所以水体含沙率偏小;②本区潮流速较小,仅靠潮流作用是掀不起底沙悬浮的。粉沙质海岸当水动力较弱时,波浪掀沙,潮流输沙是粉沙运动的主要特征; (4)在总结前人工作成果的基础上指出粉沙质海岸泥沙运动的特点是:由于粉沙质海岸泥沙的起动流速小,沉降速度大,因此泥沙活动性大,易扬易沉,运移型态中同时存在悬移质和推移质,波浪、潮流对泥沙的运动都起着重要作用。 从悬浮体输运计算的结果来看,工作海区将缓慢淤积,但考虑到波浪尤其是这一 地区频发的风暴潮情况来看,这一海区应处于弱侵蚀状态。 (5)在对典型研究区流场、波场、地形地貌、海底粉沙特征等环境要素调查 的基础上,通过波、流共同作用下粉沙的受控起动实验室研究,开发了自动适应 潮汐的泥沙起动装置,在实验室沙区内放置自动适应潮汐的泥沙起动模型后,试 验区内水明显变浑,板后含沙浓度加大,说明激沙单元能够明显起动海底泥沙; 设置导流堤改变泥沙运移方向的作用显著:在防护区岸滩设置丁坝,有利于淤积 和固沙。 (6)通过海上工程促淤试验,证明了通过人为干扰(喷冲激沙),并在防护 试验坝周围设置丁坝,试验场海域防护区淤积效果明显。 本项研究提出粉砂质海岸泥沙运移控制系统技术,充分利用自然力,实现泥 沙的定时起动、定向运移、定点淤积和固沙,它不同于常规的海岸防护方式,具 有自主知识产权。
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