沙滩修复规划

（一）修复规划原则

沙滩修复既有护岸作用又有开发旅游的经济价值，所以在修复前有必要对修复岸段的社会属性和自然属性进行分析，以确立其沙滩修复的潜质。

1.海洋功能规划

海滨资源的开发利用必须与城市建设和海域使用功能相一致。进行沙滩修复，应协调海滨附近各类海洋开发活动的综合效益，符合海洋功能区划，有利于科学合理地配置海域资源。

2.水动力条件

水动力条件是维持沙滩动态平衡的重要因素。这其中既包括波浪条件，也包括潮汐条件。因此，在进行沙滩修复或建造时要给予充分考虑。

3.水质条件

沙滩修复后可作为海水浴场使用。按《海水水质标准》，海水浴场水质应符合第二类海水。海水浴场附近，不应有城市工业和生活污水排放口。

（二）沙滩修复规划

1.沙滩岸线布设

海滩的稳定形态可用静态平衡和动态平衡来描述。静态平衡的岬间砂质海岸稳定的平面形态有抛物线形、对数螺线形、双曲螺线形等多种模式。动态平衡适用于多种形式的砂质海岸，认为波浪与海岸有一定夹角存在沿岸输沙，但在上游沙源补给下仍能维持岸线的稳定。

为了降低对相邻岸段的影响，沙滩修复工程中结合了动态平衡理念作为设计依据，并以附近海域波浪要素作为设计参数，设计岸线尽可能垂直于常浪向。

此外，养滩工程设计应借助数学模型，以预测海滩剖面形状以及水边线的变化。

2.填沙、平衡剖面设计及补沙方法

Dean等人认为人造沙滩或补沙中填沙粒径应大于原有的海滩沙粒径，才能使填沙更稳定。在确定填沙粒径时，应该考虑人造沙滩的稳定性及沙子对人体的舒适度。

平衡剖面设计可以采用Bruun-Dean的模式。Bruun和Dean指出波控近岸平衡剖面可表达为：

h=Axm

式中，h为当地水深；x为离岸线距离；A、m为经验拟合常数，A=0.067ω0.44，ω为沙粒沉降速度（cm/s），ω=14D1.1，D为沙粒的平均直径（mm）；通常以2/3作为平衡剖面的指数常值。

人造沙滩的补沙方式通常有滩丘补沙、干滩补沙、剖面补沙及水下沙坝补沙四种。其中干滩补沙使用较多。其技术难度中等，且具有能够迅速增加滩肩宽度，投资效果显著等优点，但后期海滩地形调整较大。

3.沙滩设计适宜性分析

（1）修复后海滩稳定性：补沙后，海滩在波浪的横向搬运作用下分选、净化填沙，将细粒、密度低的物质带到外海。最佳的填沙粒径是与天然海滩中自然泥沙的粒径相同或者填沙略粗略重。这里采用数学模型进行填沙和海滩天然沙之间平均粒径和分选度的比较分析。

MФ=（Ф16+Ф84）/2

σФ=（Ф16-Ф84）/2

式中，粒径用Φ值表示，MΦ为平均粒径；σΦ为分选度。

可能的情况包括：①MΦb>MΦn和σΦb>σΦn；②MΦb<MΦn和σΦb>σΦn；③MΦb<MΦn和σΦb<σΦn；④ MΦb>MΦn和σΦb<σΦn。式中，b代表填沙；n代表海滩天然沙，4种可能性分别在图12-26（a）相应的4个象限内。公式（MΦb-MΦn）/σΦn表示填沙和天然沙的分选情况，RA为填补因素(或超填率)。图12-26（a）上一系列曲线的数值表示要保持1m3海滩稳定所需填沙的情况。图12-26（b）中，RJ是再养护因素，表示填沙被侵蚀掉的数量和天然沙被侵蚀掉的数量的比例。结合沙滩修复实际情况可以算出RA、RJ在下面两个图中所处的位置，这样就可以判断出填筑沙在沙滩修复后的稳定情况。

（2）滩面坡度：不同的沙滩剖面类型，可以通过泥沙、坡度和波要素关系描述（Hattori & Kawamata，1980），其公式表达为：

式中，H0、L0、T为深水有效波高、波长、周期，θ为滩面坡度，ω为泥沙颗粒沉降速度；K值是无因次判数，K>0.3时为侵蚀型剖面，K<0.7时为淤涨型剖面，0.3<K<0.7时动态平衡剖面。

图 12-26填沙与自然沙相互关系（a）以及填沙与自然沙侵蚀量关系（b）

（3）沿岸输沙：沿岸输沙是塑造海岸形态的重要因素，设计动态平衡砂质海岸时，使其沿岸输沙量越小越易于维护。采用年沿岸净输沙率作为判断指标，采用风要素简化算法，将整个设计岸线以100m为单元划分为若干平直小段，然后计算每个小段内的年净输沙率，以判定此设计在适当辅助建筑下是否可以维持沙滩稳定（表12-23）。

表12-23　设计岸线各段沿岸净输沙值

此外，考虑到砂质海岸对海平面缓慢上升的响应主要是造成岸线平衡蚀退，其蚀退量（R）与海平面上升量（S）可表示为：R=S/tanθ，θ为滩面坡度。人造沙滩能够迅速增加滩宽，海平面上升这个相对缓慢过程对人造沙滩的影响甚微。