一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法与流程

本发明涉及沙丘修复，尤其涉及一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法。

背景技术：

1、海岸沙丘是砂质海岸的重要地貌单元，不仅能对极端海洋动力起到“柔性”防护作用，同时可为滨海动植物提供宝贵的生境空间。然而，随着经济的高度发展，海岸沙丘受不同程度、不同形式的人类活动影响(如基础设施建设、植树造林、滨海旅游开发等)呈退化甚至灭失状态，亟需开展基于自然(nature-based)的生态修复措施。另一方面，近些年随着国家层面生态修复力度的加大，各类海岸带生态修复技术体系逐步形成并完善，修复对象涉及砂质海滩、红树林、盐沼、珊瑚礁、海草床、牡蛎礁等。相比之下，海岸沙丘修复技术，尤其是基于自然的海岸沙丘修复布设方法，目前国内仍为空白。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，能够兼顾海岸风沙与风暴潮防护需求，并考虑陆海物质和能量交换，提出新月形海岸沙丘修复型式，形成基于自然的海岸风沙和极端水动力综合防治方案。

2、根据本发明的一个方面，提供一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，包括：

3、在海岸线以上沿陆向海设置砂质缓坡基底；

4、依据海岸主导风向，在砂质缓坡基底上设置若干新月形沙丘，该新月形沙丘的轴线与主导风向平行，两翼顺主导风向延伸。

5、在上述技术方案中，基于海岸风沙和水沙活动的自然规律，兼顾海岸风沙与风暴潮防护需求，并考虑陆海物质和能量交换，提出新月形海岸沙丘修复型式，形成基于自然的海岸风沙和极端水动力综合防治方案。

6、在一些实施例中，所述砂质缓坡基底的坡脚高程为岸线(即平均大潮高潮线)以上0.5m，防止常海况潮水对坡脚造成冲刷侵蚀；坡顶高程为历史最高潮位，防止风暴潮漫顶对海岸后方造成洪涝灾害；缓坡基底的坡度(β)为1:20-50，根据海滩后滨可利用空间的宽窄程度确定，若后滨空间广阔则坡度适当放缓。

7、在上述技术方案中，砂质缓坡基底的坡脚高程为岸线(即平均大潮高潮线)以上0.5m，防止常海况潮水对坡脚造成冲刷侵蚀；坡顶高程为历史最高潮位，防止风暴潮漫顶对海岸后方造成洪涝灾害；缓坡基底的坡度根据海滩后滨可利用空间的宽窄程度确定，若后滨空间广阔则坡度适当放缓。

8、在一些实施例中，所述新月形沙丘的迎风面沿主导风向凸出，坡度为8°-20°；

9、所述新月形沙丘的背风面沿主导风向内凹，坡度为28°-34°。

10、在上述技术方案中，迎风面和背风面的坡度设计符合空气动力分布规律和风沙落淤堆积的自然休止角度，有助于维持沙丘地貌形态的稳定性。需要注意的是，由于不同沙滩风沙的自然休止角度不同，本实施例无法给出具体的优选方案，需要根据不同沙滩的实际方案来调整。

11、在一些实施例中，所述新月形沙丘的高度h为1米-6米。

12、在上述技术方案中，这样设置的目的在于更符合我国海岸前缘沙丘高度的发育和分布规律。

13、在一些实施例中，所述新月形沙丘的高度h采用如下经验公式计算：

14、h＝h0-h

15、h0＝2.637+0.951·p+0.006·rdp·cosα

16、式中，h为新月形沙丘高度；h0为沙丘顶部至缓坡坡脚的高差；h为沙丘底部至缓坡坡脚的高差；p为近岸年均波浪功率；rdp为年净风沙势；α为rdp相对于岸线法线方向的角度。

17、在上述技术方案中，沙丘高度计算公式基于我国典型海岸大尺度动力地貌调查获得，考虑了波浪供沙和风力输沙耦合作用，符合我国海岸前缘沙丘的发育条件和分布特征。

18、在一些实施例中，所述新月形沙丘的长度通过如下公式计算：

19、l＝l1+l2+l3

20、其中，l1为迎风坡长度，根据沙丘高度h和迎风面坡度θ1计算：l1＝h/tanθ1；l2为背风坡长度，根据沙丘高度h和背风坡度θ2计算：l2＝h/tanθ2；l3为翼长，参照自然海岸新月形沙丘形态学统计特征，翼长与背风坡长度l2之和近似于迎风坡长度l1，即：l3≈l1-l2。

21、在上述技术方案中，这样设置的目的在于基于海岸风沙活动的自然规律，使得该人造的新月形沙丘形态更符合自然海岸新月形沙丘形态，有助于维持沙丘地貌形态的稳定性。

22、在一些实施例中，所述新月形沙丘的宽度w通过如下公式计算：

23、w＝10h

24、其中，h为沙丘高度。

25、在上述技术方案中，沙丘宽度和高度的比例关系符合自然状态下的新月形沙丘形态学统计规律，当宽高比为10时，新月形沙丘的两翼和最高点形成较为稳定的多边形，有助于维持沙丘地貌形态的稳定性。

26、在一些实施例中，依据海岸主导风向，在砂质缓坡基底上设置若干新月形沙丘，该新月形沙丘的轴线与主导风向平行，两翼顺主导风向延伸，具体的：

27、砂质缓坡基底上设置多道雁列带，每道雁列宽度(d0)介于新月形沙丘长度(l)与宽度(w)之间，即：l≤d0≤w(主导风向与海岸垂直时，d0＝l；主导风向与海岸平行时，d0＝w)；雁列角等同于主导风向与横向轴线的夹角，雁列轴的位置和同道沙丘丘顶的连线位置一致；每道雁列中设置若干个新月形沙丘，且相邻沙丘之间的间距d2为0.5米-1.0米；

28、两道相邻的雁列带交错分布，且丘顶连线垂直于主导风向的两座新月形沙丘之间的间距为d1，距离范围为d1＝w+d2(其中w为沙丘宽度)。

29、在上述技术方案中，这样设置的目的在于形成不同沙丘体以及陆海间的物质、能量和生物交换通道，方便生物体在沙丘带内活动。

技术特征：

1.一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

6.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

7.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

8.如权利要求1所述的一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种基于自然的海岸沙丘修复布设方法。包括：在海岸线以上沿陆向海设置砂质缓坡基底；依据海岸主导风向，在砂质缓坡基底上设置若干新月形沙丘，该新月形沙丘的轴线与主导风向平行，两翼顺主导风向延伸。本发明基于海岸风沙和水沙活动的自然规律，兼顾海岸风沙与风暴潮防护需求，并考虑陆海物质和能量交换，提出雁列式、交错分布的新月形海岸沙丘修复型式，形成基于自然的海岸风沙和极端水动力综合防治方案。本发明提供的海岸沙丘修复布设方法，可为我国砂质海岸生态保护与修复提供参考和设计依据，具有显著的实际应用价值。本发明填补了国内海岸沙丘修复技术体系的空白，是对我国海岸带生态修复技术体系的补充和拓展。

技术研发人员：何岩雨,蔡锋,戚洪帅,刘建辉,曹超,赵绍华,刘根
受保护的技术使用者：自然资源部第三海洋研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15