本发明涉及一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，属于海堤防护治理
技术领域：
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背景技术：
：迄今的离岸堤促淤技术主要是依据波浪设计要素进行的，如Zhang,S.X.,Li,X.,LinX.(2011)NumericalsimulationofshorelineandbeachevolutioninEastCoastofSingapore,7thInternationalConferenceonNaturalComputation,ICNC2011,pp.2597-2691和Li,X.,Wang,Y.G.,ShaS.M.(2002)NumericalsimulationoftopographychangeinreclaimedlandalongcoastofSouthChinaSea,JournalofHydrodynamics,Ser.B,Vol.14,No.1,PP.87-92。而波浪形成海流是发生在碎波带(水深为0.7～0.8倍*波高)内的，碎波带外并没有波浪海流，因此碎波带限制了泥沙落淤在一个较小的水深(2～3米)范围内，使岸线的外延十分有限，一般仅能达到几平方公里。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术实施范围较小的缺陷，提供一种用于自然海岸线修复的岛式离岸堤构建方法，以潮波的动力特征(等潮时线、等振幅线)作为离岸堤平面布置的主要设计参数建设岛式离岸堤，通过自然促淤方式，在水深小于20米的近岸带建设离岸堤结合岛式结构，使岸线向海延伸。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，包括以下步骤：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，计算潮波等潮时线和等振幅线；2)设计岛式离岸堤的平面布置图；3)按照堤防工程设计规范建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；4)东海堤后会形成泥沙淤积区，原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，所述岸线的形状常用抛物线拟合；5)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，同时利用淤积趋势调整岛式离岸堤范围大小，利用天然回淤泥沙进行内侧的回填；6)建设岛式离岸堤的临陆侧西海堤，进行岛式离岸堤的龙口合龙，至此岛式离岸堤建成。前述的岛式离岸堤建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成一定角度；所述岛式是指以海堤匡围形成岛屿。前述的堤轴线与强浪向成60-90度交角。前述的单个岛式离岸堤长度跨20度的等潮时线，岛式离岸堤宽度为长度的二分之一，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤长度。前述的步骤4)中，新的岸线的拟合公式为：R/R0＝C0+C1(β/θ)+C2(β/θ)2(1)其中，R为岸滩平衡时海岸线上某一计算点至岛式离岸堤的距离，R0为岛式离岸堤与极限点P0之间的距离，极限点为新形成岸线的弧形极限位置，β为潮波等振幅线与控制线之间的夹角，控制线是指堤与极限点P0间连线，θ为潮波等振幅线与拟合曲线上计算点夹角，C0、C1、C2为拟合的经验系数。前述的步骤5)中，调整的原则为使岛式离岸堤宽度为长度的二分之一。本发明所达到的有益效果：本发明通过自然促淤方式，在水深小于20米的近岸带建设离岸堤结合岛式结构，使岸线向海延伸，近期岛式结构的建设可以获得与延伸式人工填海造地同样的便利；远期离岸堤则可以最大限度地使泥沙落淤，并延长新形成土地的人工岸线。采用本发明，既严守大陆自然岸线保有率，远期又是一种自然岸线向海延伸的重要岸线修复工程技术。附图说明图1为岛式离岸堤的平面布置图；图2为东海堤断面图；图3为东海堤建成后自然岸线外延的效果图；图4为公式1中的各变量示意图；图5为西海堤断面图；图6为合龙后的岛式离岸堤平面布置图；图7为实施例中的江苏沿海离岸堤平面布置示意图。具体实施方式下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明主要适用潮滩占主导的海岸线的淤涨演变(主要针对潮差大的强潮海岸)，同时泥沙来源丰富，既有陆域河流来源的泥沙，也有海域来源的泥沙(陆海双向的泥沙来源)。单个岛式离岸堤长度约跨20度的等潮时线(长5～10公里)；考虑到离岸堤临海侧可扩建泊位供船舶停靠，岛式离岸堤宜建在水深12～15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成60～90度交角，岛式离岸堤宽度宜为长度的二分之一(3～5公里)，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤长度(间距10～30公里)。本发明的岛式结构主要以海堤匡围形成岛屿，具体实现过程如下：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，如采用自行研制的“水流-水质-泥沙-大气”耦合模型(参见李熙，胡忠华等.太湖湖流耦合模式和水质可预报性研究报告，江苏省水利科技创新项目(编号2015054)技术报告，河海大学，2016)或商业软件Mike21或其他常规软件都可以轻松做到，潮汐振动常用8个分潮叠加，本发明以数模计算M2分潮的等潮时线和等振幅线。2)设计岛式离岸堤的平面布置图；岛式离岸堤宜建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成60-90度交角；岛式离岸堤长5～10公里，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤；一系列岛式离岸堤的平面布局参见图1。3)按照堤防工程设计规范(参见中华人民共和国住房和城乡建设部，堤防工程设计规范GB50286-2013)建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；如图2所示。4)参见图3，通常海堤后海流流速减小，东海堤后会形成泥沙淤积区；原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，使用经验拟合曲线可以预测泥沙淤积的范围，有利于进一步建设岛式离岸堤的西海堤和围堤内的回填。该岸线的形状常用抛物线拟合，参见图4，参照下面公式：R/R0＝C0+C1(β/θ)+C2(β/θ)2(1)其中，R为岸滩平衡时海岸线上某一计算点至离岸堤的距离，R0为离岸堤与极限点P0之间的距离，极限点为新形成岸线的弧形极限位置；β为潮波等振幅线与控制线之间的夹角，控制线是指堤与极限点P0间连线；θ为潮波等振幅线与拟合曲线上计算点夹角；C0、C1、C2为拟合的经验系数(见表1)。表1公式(1)中经验系数取值β(deg.)C0C1C210.0000.0361.011-0.04715.0000.0500.998-0.04920.0000.0551.029-0.08825.0000.0541.083-0.14230.0000.0451.146-0.19435.0000.0291.220-0.25340.0000.0001.326-0.33245.000-0.0391.446-0.41250.000-0.0881.588-0.50755.000-0.1511.756-0.61160.000-0.2271.930-0.70665.000-0.3152.113-0.80070.000-0.4092.284-0.87375.000-0.5052.422-0.90980.000-0.6002.520-0.9065)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，弧形弯段参见图3，弧形弯段，东海堤，西海堤匡围形成岛屿；同时利用淤积趋势调整岛式离岸堤范围大小，调整的原则为使岛式离岸堤宽度宜为长度的二分之一(3-5公里)，尽量利用天然回淤泥沙进行内侧的回填。6)建设岛式离岸堤的临陆侧西海堤(参见图5)，进行岛式离岸堤的龙口合龙，至此岛式离岸堤建成，如图6所示。实施例依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，江苏沿海从射阳河口、灌河口到长江口等河口含沙量较大，同时也有海沙来源，因此江苏近岸带泥沙来源丰富；江苏沿海的潮波系统是南黄海和东海潮波的混合，潮差大，是陆海双向强潮河口。将本发明应用于江苏近岸带海域，参照图7，岛式离岸堤建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向(SE向)成约90度交角，宽度3公里，相邻岛式结构间距为2-3倍岛式结构长度。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3