一种单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统及方法

本发明属于海岸侵蚀治理，具体涉及一种单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统及方法。

背景技术：

1、在海洋灾害中，具有全球趋势的海岸侵蚀已普遍引起人们的关注。海岸侵蚀是指海岸在海洋动力作用下，沿岸供沙少于沿岸失沙而引起的海岸后退的破坏性过程。并由此引起海滩蚀退、岛屿和陆地面积缩减、沿海低洼地被淹、海水倒溉、近岸建筑和设施被毁等环境危害。因此，研发促进沙质海岸、岛屿淤积及防止海岸侵蚀的方法非常必要。

2、为了减缓海岸侵蚀造成的危害，目前使用的方法是在局部海岸段，通过工程措施改变近岸泥沙的运移格局，使泥沙堆积下来。主要的防护工程有以下几种：

3、其一，海堤，海堤是人类传统的海岸防护方法，它建造在海滩较高地区，是用来分界海滨陆域和海域的建筑物，走向一般与海岸线平行。虽然它在固定海岸和防潮防浪方面发挥了很大的作用。但它一般不能用于保滩，作为防浪的长期防护方式也是不合适的，除非作为其它工程措施下的辅助或应急措施。因此这种工程结构，一般只适用于海浪不大的海岸或淤积海岸以防异常海沉。

4、其二，丁坝及丁坝群，丁坝及丁坝群是一种与海岸线近乎垂直的海岸建筑物，它的作用是拦截海岸上游输来的泥沙，形成宽阔的海滩而保护海岸。丁坝在淤泥质海岸有较成熟的运用，可以运用在淤泥质海岸地区。丁坝及丁坝群是靠拦截的泥沙来达到防护海岸的目的，因此对于输沙量逐年减少的河流例如黄河来说，不利于丁坝拦截大量泥沙形成海滩，因此，这种防护方法存在不足，特别是对于沙质海岸。

5、其三，离岸堤，在海岸线外一定距离的海域中建造大致与岸线相平行的防波堤称为离岸式防波堤，简称离岸堤。其作用与丁坝相似，能够造成离岸堤上游侧岸滩的淤积。可以采用大块石或各种混凝土块作为护面。但是离岸堤开口较小，污染易在海湾内积聚而不易排出。因此选择离岸堤作为海岸防护工程应该考虑环境污染问题。

6、其四，人工河滩补沙，从海中或陆上采集合适的沙补充到被侵蚀的岸滩上是解决海岸侵蚀最自然的对策。海滩补沙已被证明是一种经济有效的措施，而且它对下游岸滩的影响也比其它防护设施小。由于人工填筑到海滩上的沙，在各种海洋环境条件，特别是沙质岛屿在海浪的作用下，仍会被冲刷，因此必须每隔几年对海滩进行补沙。

7、第五，已有相关专利cn 115217063a中，海底拦沙促淤堤和倾斜式单向阻沙障，分别设置在海水中和海岸沙滩上，可促进沉积物的向岸传输，并抑制其向海回退的过程，起到促淤造陆的作用。

8、虽然海岸防护工程的形式比较多，但都存在各自的不足，综合以上分析我们可以看出，首先除了第四种和第五种措施以外，其余措施都是设置在海水中，对高潮线以上的沙滩没有起到防护作用，沙粒仍会被风蚀带入海水当中；其次，各种堤坝均起到了消减波浪和向岸淤积泥沙的作用，但同时仍有大量海沙被冲刷带回海里，堤坝的两侧均起到阻拦泥沙的作用，减弱了泥沙的向岸供应量和淤积效果。

9、为了解决以上现有技术中存在的不足，本发明将特斯拉阀门结构首次应用于海岸、岛屿的促淤造陆领域，所建立的水下单向输沙堤和岸上单向输沙栅栏，与上述专利中的促淤堤和阻沙障，在原理和结构方面具有很大差异。本发明可使水流、气流向海流动的阻力远远大于向岸流动的阻力，利用独特的空间物理结构和自然之力，加速流体向岸流动，阻碍向海的回退过程，促进海滩淤积；而且通道式结构设计，对流体的向岸加速、向海减速效应更强，促淤效果更佳；不含有活动组件的单向阀结构，不需要维护，具有低成本、寿命长的优点。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统及方法，以克服现有技术中存在的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明提供的技术方案包括：

3、本发明提供了一种单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统，包括沿海洋方向至陆地方向依次布设的水下单向输沙堤、岸上单向输沙栅栏、半圆型草方格和围护桶种植装置，且所述水下单向输沙堤、岸上单向输沙栅栏分别平行于海岸线且呈多道设置。

4、进一步地，所述水下单向输沙堤设置在最低潮位线和最高潮位线之间的潮间带上，且所述水下单向输沙堤的顶部低于最低潮位线；

5、所述水下单向输沙堤包括多个第一通道侧板、第一导流板和第一连接杆，且所述第一通道侧板的底部与埋设于海床面之下的基座连接固定；多个第一通道侧板垂直于海岸线方向，且呈多排平行设置；在两相邻第一通道侧板之间，通过所述第一连接杆成对设置有2-4对第一导流板，每对第一导流板呈20-40度锐角两两相对，在相互靠近一端，保持30-50cm的开口，且每对第一导流板窄开口方向朝向陆地，阔开口方向朝向海洋。

6、更进一步地，所述第一通道侧板上设有预埋的螺栓固定孔，第一导流板的四角均设有预埋的钢筋固定环，所述第一连接杆为实心钢筋加工的两头带有螺纹的钢棒，第一连接杆的两端分别固定在两相邻第一通道侧板的螺栓固定孔内，中间穿过成对第一导流板预埋的钢筋固定环，用来将多个第一通道侧板和之间的第一导流板相互固定连接。

7、进一步地，所述岸上单向输沙栅栏设置在最高潮位线之上、风沙传输强烈的干燥海滩区，并包括多个第二通道侧板、第二导流板和第二连接杆，且所述第二通道侧板及第二导流板的两端均捆绑固定在扦插于地下的立杆之上；多个第二通道侧板垂直于海岸线方向，且呈多排平行设置；在两相邻第二通道侧板之间，通过所述第二连接杆成对设置有2-4对第二导流板，每对第二导流板呈20-40度锐角两两相对，在相互靠近一端，保持30-50cm的开口，且每对第二导流板窄开口方向朝向陆地，阔开口方向朝向海洋；

8、其中，所述第二通道侧板和第二导流板均为圆钢焊接而成的长方形框架结构，其上捆绑固定有疏透度为30-45％的hdpe网。

9、进一步地，所述半圆型草方格用于固定海岸前丘带的流动沙丘，并包括草绳和多个植物秸秆束，多个植物秸秆束沿所述草绳的长度方向依次分布，其中所述植物秸秆束具有以所述草绳对多根植物秸秆于中部进行缠绕式捆扎形成的半圆形结构。

10、进一步地，所述围护桶种植装置用于在上岸沙滩位置植苗造林，并包括围护桶、具有圆形或方形环状结构的集水膜和膜边沿密封固定楔片，所述围护桶包括由草帘卷曲形成的桶装结构，至少所述桶装结构的下部设于地下，其余部分位于地表上方，所述桶装结构内分布有种植穴和苗木；所述集水膜套设在围护桶上，且内圈与围护桶外壁紧贴，外圈四个边的边缘分别粘贴在所述膜边沿密封固定楔片上，所述膜边沿密封固定楔片垂直插入地表，使所述集水膜平铺在地表，并保持集水膜的四周密封和固定；

11、其中，所述草帘是经亲水性胶粘剂浸泡处理过的，所述亲水性胶粘剂包括亲水性高分子有机物和水，所述亲水性高分子有机物包括环氧树脂、聚氨酯或丙烯酸树脂。

12、本发明还提供了一种单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆方法，所述促淤造陆方法是基于前述的单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统实施的，并且所述促淤造陆方法包括：

13、在最低潮位线和最高潮位线之间的潮间带上设置水下单向输沙堤，以使近岸海床逐渐产生水沙堆积；

14、在最高潮位线之上且风沙传输强烈的干燥海滩区设置岸上单向输沙栅栏，以促进海滩区风沙的向岸传输，抑制风沙沉积物的向海回退过程，促使海滩流沙堆积；

15、在海岸前丘带设置半圆型草方格，用于固定所述海岸前丘带的流动沙丘；

16、利用围护桶种植装置在上岸沙滩位置进行植苗造林，以形成种植带，用于固定流沙和恢复生态。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、(1)本发明单向输沙的沙质海岸或岛屿促淤造陆系统，在海水中，水下单向输沙堤可促进近岸海床区沉积物的向岸输送，抑制沉积物的向海输送过程；在陆地上，岸上单向输沙栅栏可促进海滩区沉积物的向岸搬运，抑制沉积物的向海输送过程；加之海岸前丘带布设的半圆型草方格，以及沙滩区布设的围护桶种植装置，可有效固定淤积的流沙，恢复生态；四种各具功能的措施，依据海滩地形情况，平行于海岸线多道设置，相互结合构成的促淤造陆体系，从近岸海床到陆地海滩，使水沙和风沙沉积物的向岸供给大于向海损失，促进海床和沙滩的淤积，持续提高海床面和海滩高程，对于沙质岸线和岛屿，是一种促淤造陆和近岸水沙、风沙综合治理的有效措施。

19、(2)本发明中的水下单向输沙堤和岸上单向输沙栅栏，将特斯拉阀门结构首次应用于海岸、岛屿的促淤造陆领域，可使水流、气流向海流动的阻力远远大于向岸流动的阻力，利用独特的空间物理结构和自然之力，加速流体向岸流动，阻碍向海的回退过程，可有效促进沙质岸线和岛屿的沉积物堆积，实现地表持续抬升和促淤造陆的目的。

20、(3)本发明中的水下单向输沙堤和岸上单向输沙栅栏，无需依靠控制任何活动组件来实现开闭状态，是一种不含有活动组件的单向阀结构，没有任何活动部件，因此不需要任何维护，具有节约成本、工程使用寿命长的优点；另外，岸上单向输沙栅栏为可提升式，遇到流沙堆积在栅栏中时，可将栅栏进行提升，不影响单向阀功能。

21、(4)本发明中的半圆型草方格，模拟了传统草方格地上部分秸秆的辐射状分枝结构，可随风摇摆消减风能，地下不用埋设秸秆，具有阻风面大、固沙效率高、节约秸秆、施工方便、天然可降解、促进结皮和原生植被生长等优点，加入了带树叶的树枝，提升了草方格的阻风固沙效率，也使结构更加稳定，本技术还克服了传统草方格的秸秆倒伏使固沙效率降低的问题。

22、(5)本发明中的围护桶种植装置，围护桶可促进雨水或人工灌水快速渗入土层深处；遮阴保湿，使苗木免受高温，降低苗木接地部位的沙面温度，防止苗木韧皮部被烫伤、烫死；较pvc管的防护遮阴方法相比，该围护桶具有更大的过水接触面积和垂直空隙，并加入了亲水性胶粘剂，其水份下渗效果更佳，而pvc管仅有外壁和内壁可以向下导水，且亲水性胶粘剂可提高秸秆材料的韧性，降低脆性；此外，方便埋设的集水膜可防止土壤水份的蒸发，并将降雨和人工灌水直接导入围护桶边缘，使其快速下渗到土壤深层，促进根系发展和植株生长。