海南龍棲灣海域水文泥沙環(huán)境與泥沙運(yùn)動(dòng)特征

蔡大昕,王小磊

(中交第一航務(wù)工程局第五工程有限公司，秦皇島 066000)

海岸與近海海域水文環(huán)境與泥沙運(yùn)動(dòng)特征是海域動(dòng)力環(huán)境與沉積環(huán)境的重要參數(shù)，是一個(gè)區(qū)域水動(dòng)力與泥沙之間相互作用的體現(xiàn)，反映了區(qū)域動(dòng)力、泥沙及地貌三者之間相互反饋的耦合機(jī)制，對(duì)港口航道、海岸整治與防護(hù)工程等方面研究具有重要意義[1-4]。

樂(lè)東黎族自治縣是海南省自治縣，位于海南島西南部，海域面積1 726.8 km2，海岸線長(zhǎng)84.3 km。龍棲灣位于海南樂(lè)東縣西南(圖1)，據(jù)國(guó)家海洋局發(fā)布的《中國(guó)海平面公報(bào)》與近一些遙感圖像顯示：龍棲灣岸段海岸侵蝕嚴(yán)重，海岸構(gòu)筑物破壞、海灘生態(tài)環(huán)境惡化，岸灘侵蝕后退會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)孛癖娚拓?cái)產(chǎn)造成一定損失，同時(shí)也導(dǎo)致當(dāng)?shù)芈糜钨Y源得不到充分開(kāi)發(fā)。當(dāng)?shù)刂鞴懿块T擬通過(guò)海岸整治與修復(fù)工程改善民生環(huán)境、保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。

建設(shè)海岸整治與修復(fù)工程，首先要了解工程海域的水文環(huán)境與泥沙運(yùn)動(dòng)特征，分析海岸侵蝕原因，才能有的放矢科學(xué)地實(shí)施工程。有關(guān)龍棲灣海域的水文、泥沙或沉積物等方面的研究，至今不多見(jiàn)，王寶燦等[5]在其論著中對(duì)瓊西南包括龍棲灣海域的水動(dòng)力與地貌特征進(jìn)行了論述，欒英妮等[6]分析了海南龍棲灣海域波浪特征，采用波浪數(shù)學(xué)模型方法計(jì)算該海域的設(shè)計(jì)波浪要素。而針對(duì)該海域水沙環(huán)境、泥沙運(yùn)動(dòng)特征與參數(shù)等方面的研究至今未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本文以海南龍棲灣海域?yàn)檠芯繉?duì)象，以近期的水文泥沙資料為基礎(chǔ)，分析該海域的自然條件、動(dòng)力泥沙環(huán)境特征，計(jì)算泥沙活動(dòng)性參數(shù)，為海岸整治與修復(fù)工程建設(shè)提供依據(jù)與參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 實(shí)測(cè)水沙數(shù)據(jù)

2016年8月在龍棲灣海域進(jìn)行了大小潮水文全潮觀測(cè)(圖1)，觀測(cè)內(nèi)容包括：流速、流向和含沙量。潮流數(shù)據(jù)采用聲學(xué)多普勒流速流向儀(ADCP)、含沙量數(shù)據(jù)采用自容式溫鹽深濁度測(cè)量?jī)x(COMPACT CTD)測(cè)得。測(cè)流間隔為0.5 h，每次測(cè)流歷時(shí)180 s，測(cè)流分層淺水區(qū)(水深小于10 m)為0.5 m，深水區(qū)(水深大于10 m)為1.0 m；含沙量測(cè)量采用分層測(cè)量垂線水體濁度，具體測(cè)量時(shí)采用深度測(cè)量模式，將儀器勻速?gòu)乃嫦路胖了祝瑑x器將自動(dòng)以0.2 m的采樣間隔獲取垂線分層濁度。測(cè)量結(jié)束后以現(xiàn)場(chǎng)采取的水樣和懸沙對(duì)所有的CTD進(jìn)行室內(nèi)率定分析，經(jīng)過(guò)率定分析處理建立濁度和含沙量之間的函數(shù)關(guān)系。

圖1 工程項(xiàng)目所在位置Fig. 1 Location of the project

1.2 底質(zhì)數(shù)據(jù)

2010年5月和2017年5月在龍棲灣海域進(jìn)行了2次底質(zhì)取樣。樣品均采用蚌式抓斗采樣器采集，采樣深度為5～10 cm，每次采樣前后均嚴(yán)格按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[8]的規(guī)定清洗采樣器，以防樣品污染，樣品采集后充分?jǐn)嚢杌旌?，?jīng)現(xiàn)場(chǎng)描述后裝袋標(biāo)識(shí)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室以備分析。所采樣品經(jīng)由實(shí)驗(yàn)室處理之后，采用英國(guó)馬爾文儀器公司的MS-2000型激光粒度分析儀進(jìn)行粒度分析，然后根據(jù)國(guó)家海洋調(diào)查規(guī)范計(jì)算出泥沙粒度參數(shù)(中值粒徑D50、分選系數(shù)σ、偏度Sk等)，并劃分粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行沉積物命名。

1.3 遙感影像資料

為了從宏觀上掌握工程海域含沙量分布特征，選取了龍棲灣海域2011年10月21日和2015年9月30日兩期Landsat衛(wèi)星遙感影像資料，利用ENVI軟件，基于實(shí)測(cè)含沙量資料，建立水體懸浮泥沙濃度與遙感反射率之間的半定量的經(jīng)驗(yàn)公式，反演含沙量場(chǎng)。

1.4 泥沙運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算與分析

采用國(guó)內(nèi)外比較經(jīng)典的經(jīng)驗(yàn)公式、規(guī)范公式對(duì)泥沙在水流、波浪作用下的泥沙起動(dòng)流速、臨界起動(dòng)水深、沿岸輸沙和橫向輸沙參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，來(lái)分析泥沙活動(dòng)性。

2 水動(dòng)力特征

2.1 潮汐與潮流特征

龍棲灣附近海灣潮汐性質(zhì)為不正規(guī)日潮型，平均高潮位1.91 m(國(guó)家85基面)，平均潮差1.53 m。根據(jù)實(shí)測(cè)潮流資料分析結(jié)果顯示(圖2)。

2-a 潮流矢量 2-b 余流矢量圖2 各站垂線平均潮流與余流矢量圖Fig.2 Vector diagram of average vertical current and residual current at each station

(1)潮流為不規(guī)則全日混合潮流，呈往復(fù)流，漲潮流向?yàn)镹NW，落潮流向?yàn)镾SE，大體上與海岸平行；漲、落潮流速相差不大，大潮期間漲潮平均流速在0.34～0.87 m/s，落潮平均流速在0.28～0.67 m/s；實(shí)測(cè)最大垂線平均漲潮流速為1.44 m/s，實(shí)測(cè)最大垂線平均落潮流速為1.13 m/s，在平面流速分布上，位于外側(cè)海域的測(cè)站流速大于近岸淺海流速。

(2)海域余流差別較大，外海H9站余流最大，其值介于16.0～17.0 cm/s；其他站位余流流速介于2.8～16.5 cm/s。受地形等因素影響，調(diào)查海域各站位余流較復(fù)雜。大潮期H1站各層余流流向均為西南向；H2站位余流流向?yàn)槟舷?；H3、H9余流流向?yàn)槲鞅毕颍籋4、H5余流流向?yàn)槲?、西南向?H6余流流向向岸流，為西北、東北向；H7、H8余流流向則為西北、西南向。

2.2 波浪特征

龍棲灣海域沒(méi)有長(zhǎng)期測(cè)波站，該海域西側(cè)鶯歌海岬角附近有鶯歌海海洋站，可為龍棲灣工程提供較可靠的風(fēng)浪基礎(chǔ)資料。根據(jù)鶯歌海海洋站和龍棲灣所在位置(圖1)，可以看出兩處海域岸線走向均相似，為NW～SE，影響海域的常浪向和強(qiáng)浪向基本一致，均為偏SW浪。因此，用鶯歌海海洋站測(cè)波資料代表龍棲灣的波浪有一定合理性。

根據(jù)鶯歌海海洋站多年波浪資料統(tǒng)計(jì)，該海域波浪以風(fēng)浪為主，風(fēng)浪常浪向是SE，其頻率為19%，次常浪向是SSE，其頻率是12%；強(qiáng)浪向是SE，最大波高值9.0 m，次強(qiáng)浪向是S和SSW，它們的最大波高都是7.0 m。N和NE向的平均波高值最大，為1.0 m，NNE和WSW向平均波高值次之，為0.9 m。再結(jié)合工程實(shí)際位置和近期岸線情況，判斷SE向浪對(duì)龍棲灣影響相對(duì)較小，偏SW向浪對(duì)工程區(qū)影響較大。

3 含沙量與表層沉積物特征

3.1 含沙量特征

根據(jù)2016年8月含沙量觀測(cè)資料：海域平均含沙量介于0.012～0.026 kg/m3；大、小潮平均含沙量差別不大；在垂線分布變化上，平均含沙量總體變化不大，表、中、底含沙量相對(duì)均勻。

為了從宏觀上掌握工程海域含沙量分布特征，選取了多個(gè)不同時(shí)間的Landsat衛(wèi)星遙感影像資料(圖3)，利用ENVI軟件，基于實(shí)測(cè)含沙量資料，建立水體懸浮泥沙濃度與遙感反射率之間的半定量的經(jīng)驗(yàn)公式，反演含沙量場(chǎng)。經(jīng)含沙量反演分析，該海域表層含沙量低，趨于近岸含沙量稍高的趨勢(shì)，含沙量最大值一般都不超過(guò)0.03 kg/m3，與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。

圖3 工程區(qū)海域不同時(shí)期表層含沙量分布Fig.3 Surface sediment concentration distribution in the project sea area in different periods

3.2 表層沉積物特征

龍棲灣是開(kāi)敞的海灣，潮汐潮流水動(dòng)力較弱，而波浪條件較強(qiáng)，為強(qiáng)波能海區(qū)。強(qiáng)浪條件下，在沉積環(huán)境上，沉積物類型往往表現(xiàn)為呈帶狀分布。根據(jù)2010年5月、2017年5月底質(zhì)取樣結(jié)果，龍棲灣海域表層沉積物中值粒徑范圍在0.044 2～0.742 3 mm，平均中值粒徑為0.384 mm，底質(zhì)類型主要有：砂、粉砂質(zhì)砂、粘土質(zhì)砂等三類，以中砂為主；泥沙粒徑從岸向海逐漸變細(xì)。

由于表層沉積物在橫向分布上具有明顯的分帶現(xiàn)象，顯示泥沙運(yùn)動(dòng)以橫向分選作用為主，同時(shí)泥沙的運(yùn)動(dòng)形式也有一定差異。在前海濱的海灘上，泥沙受激岸浪作用，其運(yùn)動(dòng)為推移形式；波浪破碎帶泥沙的搬運(yùn)以跳躍為主；在深水區(qū)隨著泥沙粒徑的變細(xì)，泥沙運(yùn)動(dòng)以懸移形式運(yùn)動(dòng)的泥沙含量逐漸增多。

4 泥沙運(yùn)動(dòng)參數(shù)特征

4.1 泥沙起動(dòng)流速

起動(dòng)流速是一個(gè)描述泥沙運(yùn)動(dòng)的重要參數(shù)，利用在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的竇國(guó)仁公式[7]和張瑞瑾公式[8]分別對(duì)本工程海域起動(dòng)流速進(jìn)行了計(jì)算。

竇國(guó)仁公式[7]

(1)

式中：εk=2.56 cm3/s2，δ=0.213×10-4cm,ks為糙率；D<0.5 mm時(shí)，取ks=0.5 mm，D>0.5 mm時(shí)，取ks=D。

張瑞瑾公式[8]

(2)

式中：h為水深，D為泥沙粒徑，γs為沙粒比重，水體比重取為γ=1。式中h與D均用m。

表1 水流作用下底沙起動(dòng)流速計(jì)算結(jié)果Tab.1 Starting velocity of bottom sand under the action of current

由以上計(jì)算結(jié)果，龍棲灣海域在水流作用下的泥沙起動(dòng)流速在0.45 m/s左右。再結(jié)合實(shí)測(cè)上述潮流特征，在大潮流速較大時(shí)期(最大流速在0.6～0.8 m/s)，流速即可使當(dāng)?shù)氐哪嗌称饎?dòng)，從而對(duì)岸灘的沖淤作用起到一定影響作用。在實(shí)際情況下，再加上波浪作用，泥沙則更加容易起動(dòng)，對(duì)岸灘的沖刷侵蝕或堆積產(chǎn)生更大影響。

但是一般情況下實(shí)測(cè)點(diǎn)水深都相對(duì)較大，沒(méi)有近岸的點(diǎn)，根據(jù)工程區(qū)附近海南三亞海域流速空間分布特征[2]，近岸流速比遠(yuǎn)岸流速小，因此流速對(duì)泥沙起動(dòng)有一定作用，但是作用非常有限，而波浪是關(guān)鍵性作用因素。

4.2 波浪作用下泥沙起動(dòng)的臨界水深

波浪是沙質(zhì)海岸岸灘泥沙運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿σ蛩?。在波浪作用下，泥沙產(chǎn)生不同程度的運(yùn)動(dòng)，可將泥沙起動(dòng)的臨界水深分為表層移動(dòng)水深和完全移動(dòng)水深。波浪作用下的泥沙活動(dòng)的臨界水深反映在波浪作用下泥沙顆粒臨界活動(dòng)水深的大小，其水深愈淺，表明泥沙活動(dòng)愈劇烈[2-3，11]。

在此采用佐藤昭二等[9]的公式計(jì)算泥沙的表層活動(dòng)和顯著活動(dòng)的臨界水深，如下

式中：H0、L0分別為深水波高和波長(zhǎng)；H、L分別為計(jì)算處的波高和波長(zhǎng)；D50為泥沙中值粒徑；hc為臨界作用水深；α為系數(shù)，泥沙表層動(dòng)為1.35，泥沙全面動(dòng)為2.40。根據(jù)工程附近海域底質(zhì)沉積物分布情況，計(jì)算了該海域各級(jí)波浪情況下產(chǎn)生表面和全面推移臨界水深，列于表2，其結(jié)果顯示：0.9 m波高可以使水深1.5 m以淺水域海床泥沙完全起動(dòng)，可以使水深3 m以淺水域海床泥沙表層起動(dòng)；3 m左右波高的波浪，可以使水深6 m以淺水域海床泥沙完全起動(dòng)，可以使水深10 m以淺水域海床泥沙表層起動(dòng)；5 m以上臺(tái)風(fēng)浪的泥沙完全起動(dòng)水深可達(dá)到12 m。由此不難看出，大浪對(duì)海域泥沙運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈作用。

表2 不同波況作用下不同粒徑泥沙的臨界起動(dòng)水深Tab.2 Critical starting depth of sediment with different particle sizes under different wave conditions m

4.3 沿岸輸沙計(jì)算

根據(jù)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、海圖資料和遙感衛(wèi)片所顯示(圖4)，工程區(qū)所在岸段存在雙向沿岸輸沙，根據(jù)整個(gè)海灣形態(tài)認(rèn)為該海灣目前處在侵蝕型動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，灣頂凹入度小，但由于海向泥沙供沙不足，順向沙嘴發(fā)育不典型(圖5)。現(xiàn)階段凈輸沙方向?yàn)樽詾稠斚蚯芯€段輸沙，即主要輸沙方向?yàn)槲鞅毕?。特別是康樂(lè)度假莊園工程建設(shè)以后，這種輸沙趨勢(shì)越加明顯，亦使得岸線侵蝕明顯。

圖4 海圖上所顯示的工程區(qū)附近沿岸沙嘴情況 圖5 華南弧形海岸三種平衡狀態(tài)與輸沙形式[10]Fig.4 Coastal spits near the engineering area Fig.5 Three equilibrium states and sediment transport forms of curved coast in south China

根據(jù)我國(guó)《港口與航道水文規(guī)范》公式[11]，依據(jù)工程區(qū)附近的波浪資料，對(duì)工程區(qū)沿岸輸沙進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示：SW～SE向各波浪共同作用下，該海岸岸灘凈的輸沙方向?yàn)槲鞅毕?，凈輸沙能力?.3萬(wàn)m3。

4.4 橫向輸沙特征

垂直海岸方向的泥沙橫向輸運(yùn)也是沙質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)的重要方面。就工程區(qū)海岸而言，其常浪向多與海岸方向垂直，沿岸輸沙量相對(duì)較小，橫向輸沙也應(yīng)是海岸泥沙運(yùn)移的重要形式之一。根據(jù)岸灘剖面的橫向輸沙特征判式[5]對(duì)目前岸灘的侵蝕和堆積程度進(jìn)行分析，如下

式中：θ為岸灘坡度；H0、L0、T分別為波高、波長(zhǎng)和周期，ω為泥沙顆粒沉降速度；g為重力加速度。其中泥沙沉速采用沙玉清沉速公式[8]計(jì)算。

當(dāng)K等于0.5時(shí)為中性的平衡剖面，當(dāng)K大于0.5時(shí)為離岸輸沙的侵蝕型剖面，當(dāng)K小于0.5時(shí)為向岸輸沙堆積型剖面。依據(jù)上式和龍棲灣岸段的岸灘坡度、泥沙粒徑、代表波要素等條件，計(jì)算了龍棲灣典型斷面橫向輸沙特征的K值(表3)，結(jié)果顯示：在代表波浪條件下，工程所在區(qū)域的K值為0.14(小于0.5)，即具有向岸輸沙的特征；2 a一遇大浪作用下K值為0.72(大于0.5)，即具有離岸輸沙的特征；50 a一遇大浪作用時(shí)，K值為0.92(大于0.5)，即具有離岸輸沙的特征。因此，在2 a一遇和50 a一遇大浪作用時(shí)，普遍具有自岸向海的離岸輸沙特征。

表3 龍棲灣典型岸段的橫向輸沙判數(shù)(K值)Tab.3 Judgment number of lateral sediment transport

可見(jiàn)，在正常天氣條件下平均代表波浪作用下，工程岸段的泥沙基本不具有離岸流失的條件；大浪作用是泥沙離岸流失的主要因素，也是海灘沖刷的主要?jiǎng)恿υ?。符合沙質(zhì)岸灘剖面“小浪恢復(fù)、大浪淘刷”的特征。

5 沙灘侵蝕原因分析與討論

海岸或沙灘侵蝕的原因，一般可分為自然因素和人為因素。

在自然因素中又可分為短期因素、中期因素和長(zhǎng)期因素，短期因素一般指風(fēng)暴潮(較短時(shí)間內(nèi)對(duì)海岸產(chǎn)生較大影響)；中期因素一般指季節(jié)變化，主要反映在不同季節(jié)沙灘剖面形態(tài)的變化；長(zhǎng)期因素是指海平面上升、地質(zhì)構(gòu)造下沉、氣候變化等因素。

在人為因素中也可分為短期因素和中期因素，短期因素一般指前濱采砂、海岸天然屏障破壞，中期因素一般指河流入海泥沙量減少、海岸工程影響等因素。

對(duì)于以上不同方面的分析可以看出，長(zhǎng)期因素可以說(shuō)是普遍因素，是一個(gè)長(zhǎng)期的影響。對(duì)龍棲灣沙灘侵蝕原因的考慮應(yīng)主要從短期和中期因素上分析。

5.1 自然因素

(1)龍棲灣為向西南敞開(kāi)的海灣，常年受東南向、南向以及西南向浪的作用，其中東南向浪和南向浪為常浪向，使龍棲灣海岸常年受偏南(SE、S和SW)向浪的作用而侵蝕后退。

(2)該海域流速相對(duì)較大，在實(shí)測(cè)最大流速時(shí)，根據(jù)對(duì)本地泥沙起動(dòng)特征分析，在近岸水流作用下對(duì)泥沙有一定的起動(dòng)作用。在實(shí)際情況下，再加上波浪作用，泥沙則更加容易起動(dòng)，形成沖刷侵蝕或堆積。但是近岸流速比遠(yuǎn)岸流速小，因此流速對(duì)泥沙起動(dòng)有一定作用，但是作用非常有限，而波浪是沙灘侵蝕的關(guān)鍵性作用因素。

(3)龍棲灣海岸以橫向輸沙為主，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判別公式計(jì)算在2 a一遇和50 a一遇大浪作用時(shí)，普遍具有自岸向海的離岸輸沙特征，即大浪作用是泥沙離岸流失的主要因素，也是海灘沖刷的主要?jiǎng)恿υ颉?/p>

而且該海域?qū)儆诤Ｄ夏喜亢Ｓ蚺_(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)，每年的9月份和10月份是全年海平面最高的時(shí)段，而這段時(shí)間內(nèi)正值海南臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的季節(jié)，如果高海平面和臺(tái)風(fēng)暴潮以及天文大潮相迭加，則會(huì)引起更劇烈的侵蝕。

(4)近些年來(lái)，惡劣天氣越加頻繁，其中2013年影響海南的臺(tái)風(fēng)異常偏多，為歷史罕見(jiàn)。年內(nèi)影響海南(指進(jìn)入東經(jīng)114°以西、北緯15°以北)的熱帶氣旋達(dá)12個(gè)，其中以2013年海燕臺(tái)風(fēng)影響最大。

5.2 人為因素

(1)據(jù)調(diào)查，龍棲灣海域目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有前濱采砂等現(xiàn)象，因此人為影響的短期因素并不存在。

(2)工程附近海域有抱套河注入，但抱套河流量極小，來(lái)沙量極小，口門具季節(jié)性淤積的特征，即不存在入海泥沙量減少的問(wèn)題。

(3)除了上述因素外，其中一個(gè)最重要的因素就是人為工程導(dǎo)致的海岸動(dòng)力的變化。由近些年來(lái)岸線變化分析可以看出，該區(qū)域?qū)嵤┝溯^大“突堤式”填海工程——康樂(lè)度假莊園工程， 2010年以來(lái)，本岸段出現(xiàn)的侵蝕狀態(tài)，2012年與2016年對(duì)比，康樂(lè)度假莊園的下游岸段(北側(cè))發(fā)生了侵蝕，侵蝕幅度約30 m。其主要原因是康樂(lè)度假莊園建設(shè)后，人為構(gòu)造海岸岬角，在新岬角控制下，按弧形海岸發(fā)育模式進(jìn)行演變。即康樂(lè)度假莊園的建設(shè)阻礙了東面的來(lái)沙，使得本岸段來(lái)沙減少，在波浪和潮流的作用下發(fā)生侵蝕。

綜上所述，龍棲灣沙灘侵蝕主要原因是康樂(lè)度假莊園工程人為構(gòu)造海岸岬角，在新岬角控制下，康樂(lè)度假莊園的建設(shè)阻礙了東面的來(lái)沙，使得本岸段來(lái)沙減少，在自然波浪、潮流以及風(fēng)暴潮的作用下，發(fā)生侵蝕。

5.3 沙灘防護(hù)策略

(1)制定綜合管理措施。

加強(qiáng)對(duì)濱海沙灘資源的管理是現(xiàn)實(shí)的必然需求。地方政府協(xié)調(diào)各部門，建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，制定相應(yīng)法規(guī)，明確權(quán)責(zé)，建立有效的沙灘管理與開(kāi)發(fā)體制?？茖W(xué)地使用和開(kāi)發(fā)沙灘旅游資源。建立必要的補(bǔ)償機(jī)制，緩和人類活動(dòng)和沙灘環(huán)境之間的矛盾。

(2)加強(qiáng)濱海沙灘侵蝕及其影響研究工作。

沙灘保護(hù)基礎(chǔ)理論的研究，是沙灘保護(hù)技術(shù)發(fā)展的根基，內(nèi)容包括濱海沙灘侵蝕特征、過(guò)程和機(jī)理，濱海沙灘岸灘演化評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，侵蝕災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)、強(qiáng)度和影響的預(yù)報(bào)和評(píng)估，沙灘資源的評(píng)價(jià)，沙灘資源綜合管理的理論和方法等內(nèi)容。通過(guò)前期的調(diào)查工作對(duì)龍棲灣沙灘侵蝕特征、過(guò)程和侵蝕原因進(jìn)行了研究，但是其侵蝕機(jī)制研究尚需深化，有助于建立有效的防范策略和為科學(xué)保護(hù)方案提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

(3)科學(xué)合理地建設(shè)海岸防護(hù)工程論證。

沙灘防護(hù)既要達(dá)到防止岸線后退的目的，又要滿足其保沙促淤的需求，就需要科學(xué)合理的建設(shè)海岸防護(hù)工程。常見(jiàn)的沙灘海岸防護(hù)工程有海堤、丁壩、離岸堤、離岸潛堤等。

不同性質(zhì)的沙灘，其工程適宜程度也不同。丁壩群工程適宜于建造在以沿岸輸沙為主，且輸沙主導(dǎo)方向明顯的情況，對(duì)以橫向泥沙運(yùn)動(dòng)為主的海岸防護(hù)基本無(wú)效。離岸堤主要使用于橫向泥沙運(yùn)動(dòng)為主的海岸，對(duì)于攔截沿岸輸沙也是有效；離岸堤能夠消耗波能，且不阻斷泥沙的輸運(yùn)，可在堤后波影區(qū)淤積泥沙，起到保護(hù)海岸的同時(shí)不影響沙灘的自然景觀的作用。

從龍棲灣沙灘的泥沙輸沙特征而言，主要是由于波浪動(dòng)力變化導(dǎo)致的橫向輸沙問(wèn)題的改變。由此，在無(wú)法改變目前周圍工程現(xiàn)狀情況下，實(shí)施離岸堤工程、減小沙灘區(qū)的波浪動(dòng)力條件應(yīng)該是較為合適和科學(xué)的，該工作需要進(jìn)一步深入研究。

(4)開(kāi)展沙灘養(yǎng)護(hù)與修復(fù)工程。

由于人為導(dǎo)致的動(dòng)力變化和人為工程影響以及強(qiáng)烈風(fēng)暴潮導(dǎo)致的沙灘侵蝕，在后期很難恢復(fù)原貌。人工修復(fù)與補(bǔ)沙是最為成熟和有效的恢復(fù)濱海沙灘原始地貌的措施，經(jīng)過(guò)人工拋沙補(bǔ)充沙灘原本不足的沙量，有效地增加了干灘寬度，在加上科學(xué)有效的防護(hù)工程，從而防止海岸侵蝕和塑造良好的旅游環(huán)境。修復(fù)內(nèi)容包括恢復(fù)沙灘剖面形態(tài)、沙丘及沙灘后部的鹽沼濕地及其植被等。人工養(yǎng)灘在美國(guó)、澳大利亞、日本等地早已得到廣泛應(yīng)用，近些年來(lái)在我國(guó)秦皇島、廈門、北海、威海等地開(kāi)始普遍采用的人工拋沙和防護(hù)工程相互結(jié)合的養(yǎng)灘方案，取得了顯著的成效。龍棲灣沙灘修復(fù)與養(yǎng)護(hù)可參考國(guó)內(nèi)或國(guó)際案例采取相應(yīng)的措施。

6 結(jié)語(yǔ)

采用實(shí)測(cè)資料對(duì)龍棲灣水文泥沙環(huán)境與泥沙運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行了分析，并利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了泥沙起動(dòng)流速、臨界起動(dòng)水深、沿岸輸沙和橫向輸沙等參數(shù)。研究結(jié)果表明：

(1)潮汐性質(zhì)為不規(guī)則全日潮，多年平均潮差為1.53 m；潮流性質(zhì)為不規(guī)則全日混合潮，主要呈往復(fù)流運(yùn)動(dòng)，2016年8月實(shí)測(cè)大潮平均流速為0.28～0.89 m/s，漲落潮流速相差不大；波浪主要為風(fēng)浪，影響工程區(qū)域的波浪以偏SW浪為主。

(2)海域平均含沙量在0.03 kg/m3以下；表層沉積物中值粒徑在0.044 2～0.742 3 mm，平均中值粒徑為0.384 0 mm，沉積物類型屬中砂范疇。

(3)水流作用下的泥沙起動(dòng)流速在0.45 m/s左右，一般天氣下泥沙完全起動(dòng)水深在1.5m以淺，表層泥沙起動(dòng)水深在3 m以淺。該工程區(qū)所在岸段存在雙向沿岸輸沙，其凈輸沙方向?yàn)槲鞅毕?，凈輸沙能力?.3萬(wàn)m3。不同風(fēng)浪條件，橫沙輸沙特征略有差別，在一般天氣下，主要以向岸堆積；大浪作用時(shí)淘刷，泥沙離岸流失。

(4)龍棲灣沙灘侵蝕除了受到自然因素影響外，康樂(lè)度假莊園工程人為構(gòu)造的新的海岸岬角，改變了岸線性質(zhì)，在新岬角控制下，康樂(lè)度假莊園的建設(shè)阻礙了東面的來(lái)沙，使得本岸段來(lái)沙減少，在自然波浪、潮流以及風(fēng)暴潮的作用下，發(fā)生侵蝕。