海洋工程对砂质海岸演变的影响——以海南万宁日月湾人工岛为例

日月岛工程的建设,使日月湾海湾的侵蚀和淤积在短期内发生了快速的变化,西南侧海岸的侵蚀威胁了陆侧青皮林自然保护区的生长。对日月湾海岸进行监测管理变得刻不容缓。结合多时相遥感影像和四期实测岸滩数据,探讨日月岛工程的建设对日月湾海岸的冲淤影响。日岛岛影区岸滩淤涨,2016年已形成连岛沙坝,总淤积宽度约370 m,长度约1500 m;日岛东北侧受日岛建成后波浪折射与绕射等的影响发生侵蚀现象,最大侵蚀宽度约20m,长度约380 m。日岛西南侧出现严重的侵蚀后退现象,侵蚀宽度约40 m,长度约2000 m。月岛工程的建设改善了西南侧的侵蚀现象,然而仍有约800 m的岸线处于侵蚀状态。综合考虑自然因素与技术条件,丁坝、人工补沙与厚藤生态养护结合的海岸修复方式是适用于日月湾海岸的修复方法。     

三亚湾东段海岸侵蚀与海滩养护

海岸侵蚀是当前沿海地区普遍所面临的挑战之一,许多城市景观海滩区沿海景观和旅游休闲功能已受到海岸侵蚀的直接影响,侵蚀性景观海滩的人工养护对保持海滩品位和促进旅游可持续发展具有重要意义。在分析三亚湾东段动力泥沙环境和岸滩自然特征基础上,根据卫星遥感影像资料、固定断面测量资料对比分析了该岸段的侵蚀特征和成因,提出以增加沙源有效供给和增强海滩抗冲刷能力为目标的海滩养护修复途径,设计了海滩养护方案。根据海滩养护工程实施后的地形断面监测对比,海滩养护后海滩范围扩大,达到修复目标。补沙工程一年半后,岸滩整体较为稳定,补沙后的泥沙流失量未有显著增加,达到预期效果。     

正交曲线坐标下Boussinesq方程的研究

从质量守恒方程和Euler方程出发,推导出包含底摩擦耗能、波浪破碎效应和亚格湍流效应的改进型Boussinesq方程,并对该方程以及边界条件进行了正交曲线转换,建立了正交曲线坐标系下的二维波浪模型并用实验地形对本文模型进行了验证,计算结果与实测数据吻合很好,说明模型可以较好地模拟波浪传播过程中的浅水变形、折射、绕射和反射等现象.     

辽东湾西侧砂质海岸侵蚀灾害评价方法研究

目前,海岸侵蚀已经成为一种严重的自然灾害,不仅对海岸带土地资源,而且对沿岸居民生产生活造成了显著影响。海岸侵蚀不但压挤了人类生存空间,还破坏了岸滩生物多样性和生态平衡,对人类和自然环境都造成了直接或间接的危害。通过对辽东湾西侧砂质海岸岸滩地形、水动力、泥沙场和岸线变化等直接影响其岸坡底床不稳定性因素的分析,结合相关海岸开发状况、泥沙来源和运移损失等情况,对海岸侵蚀灾害进行了现状评价和风险评价,为海岸资源的开发利用以及海岸防护工程建设提供可靠的依据。     

博鳌珊瑚岛围填导致邻近海岸侵蚀、淤积演变的研究

通过对海南琼海市博鳌镇珊瑚岛岸线侵蚀淤积野外调查、岸滩剖面监测、岸线遥感解译监测、定点海流观测等,本文分析了1985年以来珊瑚岛附近海岸侵蚀淤积演变,初步探讨了珊瑚岛岸线的形成机理。珊瑚岛岸段总体呈现水道淤积、水道南北两侧侵蚀的现象,自2011年珊瑚岛修建后,侵蚀淤积现象显著加剧,最大年平均侵蚀和淤积距离分别约55.6 m/a和10.2 m/a,较修建前分别增长了约22倍和5倍。2020年岸滩剖面监测数据表明:珊瑚岛季节性常规天气和台风天气均出现侵蚀淤积现象,台风过境后,南北岸段侵蚀淤积变化量分别增大2倍和6倍。珊瑚岛围填改变了区域水动力,与台风等极端天气影响叠加,波浪冲刷南北岸段松散岸滩,加剧侵蚀,增加沿岸悬沙浓度,并在珊瑚岛西侧水动力较弱的波影区,堆积形成中间淤积漫滩。     

二维高阶Boussinesq数值模型及其实验验证

基于近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq方程,在非交错网格下,建立了有限差分的波浪数学模型.针对该数学模型,利用混合四阶Adams-Bashforth-Moulton预报-校正格式对该方程进行了数值求解.计算了几组地形下的波浪传播变形,数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了该波浪数值模型.同时给出了弱非线性方程数值模型的计算结果,讨论了非线性的影响.     

2009—2017年山东省海滩垃圾时空分布特征与来源分析研究

根据2009—2017年的调查资料,系统分析了9 a间山东省7处岸滩的海滩垃圾时空分布特征,并进行了垃圾来源分析研究。结果显示:山东省海滩垃圾的主要组分为塑料类、木制品类、玻璃类和纸类,数量以塑料类最多,占55.86%;山东省海滩垃圾平均数量密度为75958个/km2,质量密度为1186.47 kg/km2,山东省海滩垃圾数量与质量密度表现出区域差异性;山东省海滩垃圾规格以数量多、质量较小的中小块轻质垃圾为主（74.03%）;山东省多年海滩垃圾存量与全国监测区海滩垃圾有类似变化特征;人类海岸活动产生的海滩垃圾（54.88%）、其他废弃物（24.59%）和航运/捕鱼垃圾（11.14%）为多年间山东省海滩垃圾的主要来源,分区域统计表明各地市海滩垃圾主要来源各有差异,这可能与各地市经济发展状况、海岸利用程度与监测区邻近海域功能区类型有关。     

荷兰进行海滩垃圾调查

1987年夏季,荷兰北海工作组和荷兰旅游委员会一起,首次对荷兰部分海滩进行了垃圾调查,其内容包括垃圾数量、组成以及来源等。 在荷兰,海滩上的垃圾大部分被当地的市政部门清除掉,但至今还没有一个法律性条文对海滩清洁负责。此次调查只沿那些开展过清除活动的岸段进行。因为在这些岸段垃圾的数量和组成等都比较好估算。 对从总长209km(相当于荷兰海岸的60％)的沙质海滩上所收集到的垃圾进行称重和筛     

岸坡植被水域椭圆余弦波传播模拟及分析

基于扩展型强非线性Boussinesq水波方程,通过在动量方程中引入植被应力项来考虑植被对波浪的作用,建立了近岸植被水域波浪传播运动的数值模型。将植被场中随机波浪传播的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,吻合良好,并在对模型进行验证的基础上,模拟和分析了水平二维岸坡植被区域椭圆余弦波的传播变形。针对波浪爬坡,破碎,增减水以及波生流进行分析,结果表明,随着水深变浅,波高逐渐变大;当波高增大到临界点时破碎,植被区波高明显比无植被区衰减得更快;相比远离岸线的植被,破碎区植被对波高衰减更显著,而且不会出现二次破碎;与无植被区域相比,植被区域波相速度和波长较小,局部产生比较明显的折射效应;植被位于破碎区时,由于植被的耗能作用,近岸区域波浪增水显著减小;植被对近岸环流具有显著影响,植被边缘出现强近岸环流和大尺度旋涡;破碎区内分布的植被作用下离岸流分布均匀,流速较小,分布范围比较大;植被区域距离岸线越远,产生的涡旋尺度越大,植被末端的离岸流也越剧烈。     

海南小海潟湖环境的破坏与治理

从口门稳定性的角度,分析了三大人为工程(太阳河改道、在通道口修筑北堤和封堵南汊道及约5 km2的潮滩被围垦)所起的作用以及波浪动力对小海口门演变的影响,认为小海潟湖潮汐通道在其演变进程中,由于潮汐弱而波能相对较强,目前仍属波浪作用为主型,依据自己多年的研究工作,首次提出以口门复式断面和通道分汊的方法对小海及该类型潟湖进行治理.     

唐山市砂质岸线近期冲淤演变分析

砂质岸线动态变化较大、不稳定,开展砂质岸线的动态变化监测,分析其动态变化特征及诱因对砂质岸线的保护和开发有着重要作用。基于唐山市1987、2000和2014年landsat影像,开展了唐山市砂质岸线变迁分析研究。结果表明:（1）1987~2000年,主要受来沙量减少、海洋动力的影响,唐山市砂质岸线全面处于侵蚀状态,其中滦河口-浪窝口段的弧形海岸侵蚀最为强烈;（2）2000年以后,由于人类工程建设,人工海岸增加,砂质岸线侵蚀速率有放缓的趋势。随着人类对海岸干预程度的加强,海岸演变趋势也必将更加复杂。本文提出了退养还湿、海滩养护等防止砂质海岸侵蚀的措施。     

铀尾矿库尾矿砂大气污染的控制研究

铀尾矿库运行期间,裸露的尾矿以扬尘形式对周边地区造成环境污染和辐射危害.因此,本文以平地型铀尾矿库为对象,应用CFD技术,探讨滩面形状(弧形、棱形和锥形)对减轻或控制运行期间尾矿库滩面颗粒物的大气迁移和环境污染的作用.结果表明,常年主导风速V=1.0m·s-1条件下,以1 mg·m-3的浓度为抑尘标准时弧形滩面抑尘效果最为明显,棱形滩面和锥形滩面抑尘效果较差.通过对不同风速下几种滩面形状防护效果的分析对比发现,小风速(V=0.5 m·s-1)下3种滩面形式辐射防护均效果良好,但随风速的增大效果逐渐减弱;弧形滩面条件下综合防护效果最佳.     

广东的滨海沙土资源

滨海沙土是广东沿海重要而急待改造利用的一种国土资源。分布广、面积大,风沙为害较甚。它集中分布在琼东北和西南部、陆丰至海丰、阳江至广州湾沿岸一带。主要因河流和地表径流携带的泥沙受潮浪、风力作用逐渐发育而成。按形成时间和特性,可分流动、半固定、固定和耕型沙土等亚类。并具有沙瘦的共同特性。改造利用主要措施是营林绿化。其次,是因地制宜地积极发展果蔬、热作等经济作物,改造沙荒草地,发展畜牧业,施肥改土,兴修水利和开发其旅游资源。     

海南龙沐湾砂质海岸变化与生态环境研究

文章先利用遥感技术进行砂质海岸线提取,确定了砂质海岸线的遥感解译标志和解译方法,完成了龙沐湾砂质海岸线遥感信息解译工作,最后提出将TM影像提取的特大高潮线利用野外海滩测量数据改进到平均大潮高潮位线的新思路.这样利用TM影像提取的岸线可以和地形图的海岸线叠加分析,得到海南龙沐湾1937年近百年以来海岸线变化的特征,为选择哪个岸段进行海岸建设、生态环境修复等提供重要科学依据,也对区域海岸环境保护和防护管理提供一定的基础研究.     

干片采样法在海滩大气氯离子监测中的饱和现象浅析

目的探索干片采样法在海滩大气氯离子监测中的应用。方法针对海南海滩大气氯离子监测过程中出现的饱和现象,分析其形成的原因和影响因素,提出制定监测方案的应对措施,以及测试结果的表征方法。结果 A地区的1号、2号采样点和万宁站海洋平台采样时间为7天、19天的氯离子监测存在饱和现象,3号采样点3个采样周期的监测都没有出现饱和现象。结论海滩大气环境中,海浪高度与空气中氯离子的沉降速率有较强的关联性。缩短采样时间,增加采样次数,适当增加平行样数量和监测点的数量,可降低饱和现象监测结果的影响。A地区海滩氯离子的沉降速率为7.61 mg/(100 cm~2·d),万宁站海滨的氯离子的沉降速率可确定为大于5.99 mg/(100 cm~2.d)。     

无人机LiDAR系统在砂质海岸监测中的应用

本研究基于海岸动态变化的研究现状和传统监测模式，提出了借助无人机搭载LiDAR系统的监测方法，阐述了其基本原理和监测流程，并以海阳万米沙滩海岸为例，获取了海岸带区域DEM，从固定地面特征点和岸滩剖面两个方面进行了精度验证。结果表明:该方法可适用于时间窗口较短的海岸侵蚀监测，其精度能够满足海岸动态变化监测的需求，可在海岸监测中推广普及应用。     

炸药驱动式爆炸管的载荷计算

目的 建立管道内冲击波参数工程预示方法,指导炸药驱动式爆炸管载荷设计和试验调试.方法 建立炸药爆炸的多介质流动数值模型,研究圆形管道内冲击波的传播规律,给出冲击波参数与炸药量、传播距离之间的变化关系,基于已有的坑道内冲击波超压预示公式,建立表征模型.结果 冲击波在管道中经过一定距离的传播后,会逐渐形成平面冲击波.随着传播距离的增加,平面冲击波的超压峰值逐渐降低,正压持续时间逐渐增大.增大炸药量可以在相同距离下获得更高超压峰值的平面冲击波,已有坑道冲击波超压预示公式同样适用于圆形管道.结论 该冲击波参数预示模型可应用于爆炸激波管载荷设计和试验调试.     

基于高分遥感的西沙群岛珊瑚礁沙洲稳定性评估

珊瑚礁沙洲是珊瑚岛形成的前一地貌类型,大多无植被生长,易受气候条件和水文动力条件的影响,位置不稳定,形态多变。本研究利用2005－2020年多期高分辨率遥感影像,分析了西沙群岛珊瑚礁沙洲的大小、形状变化以及平面位置移动过程,评估了珊瑚礁沙洲稳定性,并对其影响因素进行了初探。结果表明:（1）北沙洲、中沙洲、盘石屿和筐仔北岛相对稳定,而西新沙洲、三峙仔、全富岛和银屿仔尚不稳定;（2）珊瑚礁沙洲稳定性是沙洲沉积物供应、海洋动力环境条件和珊瑚礁地形地貌综合作用的结果,在相同的季风浪和台风浪作用下,各个沙洲由于在礁坪中所处位置和岸滩沉积物类型等不同,在不同的水动力作用下,形成了8个沙洲不同的演变过程和稳定状态;（3）建议在相对稳定的北沙洲、中沙洲、盘石屿和筐仔北岛上人工种植抗风、抗盐碱的植被（如木麻黄）,促使其更快地由珊瑚礁沙洲发育成为珊瑚岛。西沙群岛珊瑚礁沙洲监测与评估结果可为南海珊瑚礁沙洲发育研究和西沙群岛岛礁建设与保护管理提供数据支撑。     

浅水非线性长波演化的高精度模拟

波-波相互作用引起不同频率波浪之间的能量交换,在浅水非线性效应更为明显。波浪演化经历非稳态与稳态过程,为了精确模拟这一过程,要求水波模型具有足够高的线性与非线性精度。基于一组具有良好色散性和非线性的双层Boussinesq水波方程,在非交错网格下建立了数值模型,模型采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式的时间步进。为了模拟造波板运动产生的波浪,数值模型中选用了适合该模型的两点造波,并在首个周期内边界两点波浪乘以从0到1缓变的正弦函数。模型计算了水槽中非线性长波的演化过程,将固定点的波面位移、不同频率的波幅和物理模型试验结果进行了比较,二者与试验结果的吻合程度均较高。最后模拟了不同波幅下的波浪演化,分析了再现长度随波幅的变化。研究表明,波浪近似线性时再现长度与理论解析基本吻合,伴随波浪非线性增强,再现长度呈现非线性减少。