一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法与流程

本发明实施例涉及海滩养护与修复
技术领域：
，具体而言，涉及一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法。
背景技术：
近年来，随着海滩资源的需求越来越大，国内进行的海滩养护与修复案例也越来越多。但作为海滩养护与修复过程中常用到的附属工程拦沙堤的形态设计往往以经验为主，其设计缺乏相关依据。海滩养护与修复过程中的拦沙堤以垂直于岸线的突堤为主，尽管目前砂质海岸突堤式建筑物上游岸线的演变已有相关经验公式，但却没有专门针对平直岸线海滩养护与修复过程中拦沙堤形态的布设方案。拦沙堤过短过矮则无法起到有效拦沙的目的，影响养护与修复海滩的使用，过长过高则不仅增加了工程投资，而且严重改变了当地水动力条件，且有可能造成下游海滩的强烈侵蚀。技术实现要素：本发明实施例的目的在于提供一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法，用以解决平直海岸线海滩养护与修复时的拦沙堤的形态布设问题。为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：本发明实施例提供了一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法，用于平直岸线海滩养护与修复，所述拦沙堤包括设置于养护或修复海滩上的下游拦沙堤，所述方法包括：获取所述平直岸线的海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度；按照第一预设高度，确定所述下游拦沙堤的高程；依据所述海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及所述下游拦沙堤的高程，确定出所述下游拦沙堤的长度。相对现有技术，本发明实施例提供的一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法，首先，获取平直岸线的海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度；然后，按照第一预设高度，确定下游拦沙堤的高程；最后，依据海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及下游拦沙堤的高程，确定出下游拦沙堤的长度。与现有技术相比，按照本发明实施例提供的海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法确定出的下游拦沙堤的长度及高程，既可满足养护或修复海滩的稳定性，又不会彻底隔断上下游输沙，具有较好的应用前景。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本发明实施例提供的电子设备的方框示意图。图2示出了本发明实施例提供的海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法流程图。图3示出了本发明实施例提供的拦沙堤平面布置图。图4示出了本发明实施例提供的下游拦沙堤剖面布置图。图5示出了本发明实施例提供的拦沙堤形态布设装置的方框示意图。图标：100-电子设备；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；200-拦沙堤形态布设装置；201-获取模块；202-第一执行模块；203-第二执行模块；204-第三执行模块。具体实施方式下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的电子设备100的方框示意图。电子设备100可以是，但不限于台式机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等等。所述电子设备100包括拦沙堤形态布设装置200、存储器101、存储控制器102及处理器103。所述存储器101、存储控制器102及处理器103各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述拦沙堤形态布设装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述电子设备100的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述拦沙堤形态布设装置200包括的软件功能模块或计算机程序。其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。处理器103可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)、语音处理器以及视频处理器等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器等。第一实施例请参照图2，图2示出了本发明实施例提供的海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法流程图。海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法包括以下步骤：步骤s101，获取平直岸线的海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度。请结合参照图3和图4，本发明实施例提供的拦沙堤可以包括设置于养护或修复海滩上的上游拦沙堤和下游拦沙堤，下游拦沙堤的长度包括初始长度l0、完全有效拦沙长度lf、安全长度ls及坡折段长度lp，下游拦沙堤的高度包括水平段顶高程h1、滩肩顶面高程h2及末端高程h3。上游拦沙堤的高程和长度与下游拦沙堤一致，但其完全有效拦沙长度lf为0m，也就是说，上游拦沙堤的高程与下游拦沙堤的高程一致，即上游拦沙堤的高程包括与下游拦沙堤一致的水平段顶高程h1、滩肩顶面高程h2及末端高程h3。上游拦沙堤的长度包括与下游拦沙堤一致的初始长度l0、安全长度ls及坡折段长度lp，且上游拦沙堤的完全有效拦沙长度l0为0m。需要说明的是，在存在沿岸输沙的平直海岸进行海滩养护与修复时，通常无需设置上游拦沙堤，此时海砂会向上游少量扩散。在向上游少量扩散的海砂或者极端天气向上游的输沙对上游海域使用单元产生较大影响的情况下，建议修建上游拦沙堤，防止泥沙的扩散和流失。在本发明实施例中，海滩滩肩设计宽度是根据实际的养护或修复海滩设置好的，用户可以根据实际的工程状况灵活调整。波浪入射角度αd是水深d'处波浪传播方向与岸线法向方向之间的夹角，岸滩剖面变形高度d'是滩肩顶面高程h2及末端顶高程h3之间的垂直距离。步骤s102，按照第一预设高度，确定下游拦沙堤的高程。在本发明实施例中，基于图3和图4所示的拦沙堤，首先确定下游拦沙堤的高程，下游拦沙堤的高程包括水平段顶高程h1、滩肩顶面高程h2及末端高程h3，下游拦沙堤的高程的具体确定过程可以包括：首先，将滩肩顶面高程h2设置为第一预设高度，第一预设高度是根据养护或修复海滩的实际情况提前设置好的高度，用户可以根据实际的工程状况灵活调整。然后，将滩肩顶面高程h2与第二预设高度之和，设置为下游拦沙堤的水平段顶高程h1，也就是说，下游拦沙堤的水平段顶高程h1比滩肩顶面高程h2高第二预设高度，第二预设高度可以取0～0.5m内的任一数值。最后，将养护或修复后滩面与原始滩面的交点处高程，设置为下游拦沙堤的末端高程h3，也就是说，下游拦沙堤的末端高程h3取养护或修复后滩面与原始滩面的交点处高程，养护或修复后滩面是施工剖面依据波浪等自然动力条件进行自我调整后的剖面，可以由平衡剖面公式进行估算。步骤s103，依据海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及下游拦沙堤的高程，确定出下游拦沙堤的长度。在本发明实施例中，确定出下游拦沙堤的高程之后，依据海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及下游拦沙堤的高程，确定出下游拦沙堤的长度。下游拦沙堤的长度包括初始长度l0、完全有效拦沙长度lf、安全长度ls及坡折段长度lp，下游拦沙堤的长度的具体确定过程可以包括：首先，设置下游拦沙堤的初始长度l0与所述海滩滩肩设计宽度一致；然后，依据波浪入射角度αd、沿岸净输沙率q0及岸滩剖面变形高度d'，计算出所述下游拦沙堤的完全有效拦沙长度lf。《港口与航道水文规范》(jts145-2015)给出了砂质海岸突堤式建筑物上游岸线平面形态演变的计算公式依据该计算公式可以推导出稳定后的剖面形态数值表达式其中，进而依据该剖面形态数值表达式通过数值求解计算出拦沙堤的拦沙量，该拦沙量是完全有效拦沙长度lf、波浪入射角度αd、沿岸净输沙率q0及岸滩剖面变形高度d'的函数，因此，通过将该拦沙量设定为一年的净输沙率，就可以对完全有效拦沙长度lf进行数值求解。本实施例中电子设备100的存储器101中预先存储有完全有效拦沙长度取值表，该完全有效拦沙长度取值表表征所述波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及完全有效拦沙长度之间的函数关系，如下表1所示。表1完全有效拦沙长度lf(m)的取值根据表1，以波浪入射角度αd为竖行值、并以沿岸净输沙率q0及岸滩剖面变形高度d'的比值为横行值，就可以在上述的完全有效拦沙长度取值表中数值求解出下游拦沙堤的完全有效拦沙长度lf，例如，假设波浪入射角度αd为10°，沿岸净输沙率q0及岸滩剖面变形高度d'的比值为1000m2，则根据上表1就可以确定出下游拦沙堤的完全有效拦沙长度lf为18.5m。在本发明实施例中，为了达到布设的拦沙堤既可以稳定养护海滩，又不会彻底隔断下游输沙的目的，本发明实施例在设计下游拦沙堤的长度时，将下游拦沙堤的拦沙量设定为一年的净输沙，即下游拦沙堤只拦截一年的净沿岸输沙，大于一年净输沙率的沙子将绕过下游拦沙堤对下游岸线进行给养。接下来，依据当地的历史有效波高，确定出下游拦沙堤的安全长度ls，安全长度ls的取值范围可以是0～20m，当地的历史有效波高可以是当地10年一遇的有效波高。也就是说，下游拦沙堤的安全长度ls可以依据当地10年一遇的有效波高进行确定，具体来说，当历史有效波高小于第一阈值(1.0m)时，设置下游拦沙堤的安全长度ls为0～5m；当历史有效波高处于第一阈值与第二阈值(2.0m)之间时，设置下游拦沙堤的安全长度ls为5～10m；当历史有效波高处于第二阈值与第三阈值(4.0m)之间时，设置下游拦沙堤的安全长度ls为10～15m；当历史有效波高大于第三阈值时，设置下游拦沙堤的安全长度ls为15～20m，下游拦沙堤的安全长度lsd的取值如下表2所示：表2安全长度ls的取值ls(m)10年一遇有效波高(m)0～5<1.05～101.0～2.010～152.0～4.015～20>4.0在本发明实施例中，通过增加下游拦沙堤的安全长度ls，可保证极端天气下养护或修复海滩的稳定性，该安全长度ls取决于当地10年一遇有效波高的数值。最后，依据预设滩面坡角及下游拦沙堤的高程，计算出下游拦沙堤的坡折段长度lp，具体来说，按照公式lp＝d*cot(β)，计算出下游拦沙堤的坡折段长度lp，其中，d为拦沙堤水平段顶高程h1及末端高程h3之间的垂直距离，β为预设滩面坡角。步骤s104，依据下游拦沙堤的长度和高程，确定出上游拦沙堤的长度和高程。在本发明实施例中，确定出下游拦沙堤的长度和高程之后，依据下游拦沙堤的长度和高程，确定上游拦沙堤的长度和高程，具体来说，首先，设置上游拦沙堤的高程与下游拦沙堤的高程一致，即上游拦沙堤的高程包括与下游拦沙堤一致的水平段顶高程h1、滩肩顶面高程h2及末端高程h3；其次，设置上游拦沙堤的初始长度、安全长度及坡折段长度与下游拦沙堤的初始长度l0、安全长度ls及坡折段长度lp对应一致，且设置上游拦沙堤的完全有效拦沙长度为0m。与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：首先，按照本发明实施例提供的海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法确定出的下游拦沙堤的长度及高程，既可满足养护或修复海滩的稳定性，又不会彻底隔断上下游输沙，具有较好的应用前景。其次，按照当地10年一遇有效波高的数值，在进行拦沙堤形态设计时增加了安全长度，可以保证极端天气下养护或修复海滩的稳定性。第二实施例请参照图5，图5示出了本发明实施例提供的拦沙堤形态布设装置200的方框示意图。拦沙堤形态布设装置200包括获取模块201、第一执行模块202、第二执行模块203及第三执行模块204。获取模块201，用于获取平直岸线的海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度。第一执行模块202，用于按照第一预设高度，确定下游拦沙堤的高程。在本发明实施例中，下游拦沙堤的高程包括水平段顶高程、滩肩顶面高程及末端高程，第一执行模块202具体用于，将滩肩顶面高程设置为第一预设高度；将滩肩顶面高程与第二预设高度之和，设置为下游拦沙堤的水平段顶高程；将养护或修复后滩面与原始滩面的交点处高程，设置为下游拦沙堤的末端高程。第二执行模块203，用于依据海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及下游拦沙堤的高程，确定出下游拦沙堤的长度。在本发明实施例中，下游拦沙堤的长度包括初始长度、完全有效拦沙长度、安全长度及坡折段长度，第二执行模块203具体用于，设置下游拦沙堤的初始长度与海滩滩肩设计宽度一致；依据波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度，计算出下游拦沙堤的完全有效拦沙长度；依据当地的历史有效波高，确定出下游拦沙堤的安全长度；依据预设滩面坡角及下游拦沙堤的高程，计算出下游拦沙堤的坡折段长度。第三执行模块204，用于依据下游拦沙堤的长度和高程，确定出上游拦沙堤的长度和高程。在本发明实施例中，上游拦沙堤的长度包括初始长度、完全有效拦沙长度、安全长度及坡折段长度，第三执行模块204具体用于，设置上游拦沙堤的高程与下游拦沙堤的高程一致；设置上游拦沙堤的初始长度、安全长度及坡折段长度与下游拦沙堤的初始长度、安全长度及坡折段长度对应一致，且设置上游拦沙堤的完全有效拦沙长度为0m。综上所述，本发明实施例提供的一种海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法，用于平直岸线海滩养护与修复，所述拦沙堤包括设置于养护或修复海滩上的下游拦沙堤，所述方法包括：获取平直岸线的海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率及岸滩剖面变形高度；按照第一预设高度，确定下游拦沙堤的高程；依据海滩滩肩设计宽度、波浪入射角度、沿岸净输沙率、岸滩剖面变形高度及下游拦沙堤的高程，确定出下游拦沙堤的长度。与现有技术相比，按照本发明实施例提供的海滩养护与修复拦沙堤形态布设方法确定出的下游拦沙堤的长度及高程，既可满足养护或修复海滩的稳定性，又不会彻底隔断上下游输沙，具有较好的应用前景。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。当前第1页12