海滩养护动力地貌基础理论与关键技术研究述评
郑金海1, 3 张 弛2, 3
1. 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室 江苏南京 210098
2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 江苏南京 210098
3. 河海大学港口海岸与近海工程学院 江苏南京 210098
砂质海滩(亦称沙滩)具有重要的防灾减灾、滨海旅游和生态服务等功能, 是海岸带高质量发展和沿海人民生活质量提升所依赖的最重要的国土空间资源之一。海滩动力地貌过程复杂活跃、人类活动频繁、资源保护利用与滨海经济发展互馈效应明显, 兼具突出的物理属性、生态属性和社会经济属性, 因此一直是海岸带保护修复、防灾减灾和综合管理的关注热点。然而, 海平面上升、风暴作用增强、流域入海泥沙减少、人工采砂和不合理的沿岸工程建设等自然或人为因素正在迅速挤压海滩的生存空间。如果不采取合理的应对措施, 海滩侵蚀退化的趋势在21世纪内将会继续加剧。
海滩养护是通过将补给泥沙吹填在海滩上, 达到拓宽干滩或缓解侵蚀的目的, 具有环境亲和性强、促进滨海旅游业发展等优点。它是一种基于自然的解决方案, 即发挥自身防灾减灾能力的同时, 为生态恢复和休闲亲水提供载体。海滩养护最早始于美国, 之后被逐渐推广到欧洲等国家, 目前已成为国际上最受认可和广泛采用的砂质海岸柔性防护手段, 并开始呈现出设计形式多样化、目标功能多元化和多学科交叉研究等发展趋势。相比于欧美等发达国家, 我国海滩养护起步较晚但发展非常迅速, 近十年间已实施的海滩养护工程数量、规模、补沙强度和成本投入在不断增大, 涉及100余项工程、近40个沿海城市、修复岸线总长度约120 km、总填沙量约2.3×107 m3。这些海滩养护工程产生了显著的综合效益, 已成为我国海岸带保护修复工程最重要的建设内容手段之一。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要要求进一步实施海岸带生态保护和修复重大工程, 持续加强海滩养护基础理论研究和创新海滩养护关键技术是其中的重要需求。
目前针对海滩养护的研究更多侧重在物理过程层面上, 以养护海滩的动力适应性和地貌稳定性等为主要基础研究对象, 以海滩养护的设计、施工、监测、模拟和评估方法等为主要技术创新支撑, 以优化设计及施工方案、减小侵蚀速率或泥化程度、预测泥沙流失量和使用寿命、提升养护修复效果和管理维护水平等为主要工程应用目标。由于我国海岸具有纬度跨度大、人工化程度不一、自然海滩类型多样和动力地貌环境多变等特点, 海滩养护往往在高能/低能波浪、强潮/弱潮和砂质/泥质本底等迥异的环境中实施, 所面临的问题也各不相同。尽管我国海滩养护的研究和实践已取得了一定的成就, 但是在全球气候变化、灾害风险加剧和砂源紧缺的大背景下, 面向生态文明建设和可持续发展的需求, 海滩养护理论和方法在科学化和精细化等方面仍需要进一步提升。该文围绕海滩养护的动力适应性、地貌稳定性及其模拟预测三个主要方面, 总结近年来我国海滩养护基础理论和关键技术研究中的一些新认识和新思考。