楊　雯 ,王永紅*, 楊燕雄

(1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東 青島 266100;

2.河北省地礦局 秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì),河北 秦皇島 066001)

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海灘養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)研究進(jìn)展*

楊雯1,王永紅1*, 楊燕雄2

(1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東 青島 266100;

2.河北省地礦局 秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì),河北 秦皇島 066001)

摘要：由于自然因素和人類活動(dòng)的影響等原因，世界很多海灘經(jīng)受著侵蝕和破壞。而利用人工養(yǎng)護(hù)工程來保護(hù)和恢復(fù)海灘具有養(yǎng)護(hù)效果較明顯、干灘面積明顯增加以及不破壞環(huán)境景觀的優(yōu)點(diǎn)，目前得到越來越多國(guó)家的認(rèn)可。國(guó)外由于養(yǎng)灘歷史較久，養(yǎng)灘工程后的監(jiān)測(cè)和質(zhì)量評(píng)價(jià)不僅開展得早，而且已經(jīng)成為工程的一個(gè)重要部分。評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)比較完善，甚至有些國(guó)家已經(jīng)將養(yǎng)灘效果評(píng)價(jià)列入法規(guī)框架之中。我國(guó)的海灘養(yǎng)護(hù)工程在十幾年前才開始，雖然工程量逐年增長(zhǎng)，但是對(duì)海灘養(yǎng)護(hù)工程施工后的工程監(jiān)測(cè)和工程評(píng)價(jià)卻較少涉及。本文對(duì)美國(guó)、荷蘭、英國(guó)、丹麥以及我國(guó)等國(guó)家的海灘養(yǎng)護(hù)工程的工程評(píng)價(jià)工作進(jìn)行總結(jié)，從而提出適用于我國(guó)工程特點(diǎn)的養(yǎng)灘工程質(zhì)量評(píng)價(jià)因子和方法。

關(guān)鍵詞：海灘養(yǎng)護(hù)；工程評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)因子

近幾十年來全球70%的砂質(zhì)海岸遭受侵蝕，岸線平均蝕退率大于1 m/a[1-2]。我國(guó)絕大部分砂質(zhì)海岸均淪為被侵蝕的重災(zāi)區(qū)，岸線蝕退率普遍大于1～2 m/a，局部達(dá)9～13 m/a[3]。我國(guó)3.2萬多公里的海岸線，超過1/3的海岸普遍遭受侵蝕，其中渤海沿岸為46%，黃海沿岸為49%，東海沿岸為44%，南海沿岸為21%，且均具有加劇發(fā)展的趨勢(shì)[4]。在全球氣候變暖背景下，21世紀(jì)溫度上升0.6 ℃以上的可能性為90%，上升4 ℃的可能性為10%，到時(shí)海平面將上升18～59 cm，更加增強(qiáng)了海岸帶侵蝕，也加劇了風(fēng)暴潮對(duì)海岸帶的破壞。若海平面上升1 m，就會(huì)帶來2 700億～4 750億美元的經(jīng)濟(jì)損失[5]。另外，人類過度開發(fā)利用海岸，不合理的沿岸建筑等使海岸侵蝕更加普遍和嚴(yán)峻，因此海岸侵蝕防護(hù)成為各國(guó)海岸開發(fā)與保護(hù)的重要組成部分。海灘養(yǎng)護(hù)工程由于養(yǎng)護(hù)效果較明顯，干灘面積明顯增加等好處，因此越來越得到廣泛的應(yīng)用。國(guó)外養(yǎng)灘工程大約從1970s年代開始，截至21世紀(jì)初，西班牙和丹麥的海灘養(yǎng)護(hù)工程總長(zhǎng)度已達(dá)到525 km和515 km，德國(guó)的養(yǎng)護(hù)總長(zhǎng)度達(dá)到了313 km，荷蘭為291 km(表1)。而實(shí)施養(yǎng)護(hù)工程的拋沙年數(shù)在德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)均已超過40 a[6]，其養(yǎng)灘工程的評(píng)價(jià)工作開展得早而較為成熟。在美國(guó)，養(yǎng)灘效果的評(píng)價(jià)已經(jīng)成為工程的重要部分，需要定期公布養(yǎng)灘綜合效果評(píng)估結(jié)果；在歐洲，荷蘭和丹麥已經(jīng)將養(yǎng)灘效果評(píng)價(jià)列入法規(guī)框架之中[6]。目前，我國(guó)養(yǎng)灘工程逐漸增多，截至2009年底已有近二十處受侵蝕岸段完成或基本完成了海灘養(yǎng)護(hù)工程，其中13個(gè)典型養(yǎng)護(hù)岸段岸線總長(zhǎng)度10.39 km，共向海灘拋沙約202.7萬m3[7]。但是這些工程少有工程后的監(jiān)測(cè)工作，評(píng)價(jià)工作更為少見。因此本文擬對(duì)國(guó)內(nèi)外海灘養(yǎng)護(hù)工程的評(píng)價(jià)工作進(jìn)行總結(jié)研究，從而提出適合中國(guó)的養(yǎng)灘工程評(píng)價(jià)因子和體系。

表1　世界各國(guó)海灘養(yǎng)護(hù)的相關(guān)參數(shù)[6]

注：n/a表示不適用；AVP=V/LP；ARI=Y/ANF；ANF=LP/LN

1海灘養(yǎng)護(hù)工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要素

1.1海灘養(yǎng)護(hù)工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)

海灘養(yǎng)護(hù)是對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)有預(yù)期效果的工程，通常成本較高，設(shè)計(jì)階段需要深思熟慮。基本的設(shè)計(jì)目標(biāo)包括：1)改善提升海岸的穩(wěn)定性；2)改善海岸防護(hù)；3)增加沙灘寬度(表2)。這些目標(biāo)應(yīng)該使用設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行表述，然后使用公式化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這些參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)為不同的養(yǎng)護(hù)工程提供建立性設(shè)計(jì)目標(biāo)的客觀依據(jù)。

表2　海灘養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)(根據(jù)文獻(xiàn)[8]改編)

注：MKL: Mean Kustlijn，其中Kustlijn為荷蘭語海岸線的意思

第1個(gè)目標(biāo)是指岸線穩(wěn)定，就是在養(yǎng)灘工程施工后新建的岸線需保持穩(wěn)定。這個(gè)岸線指的是設(shè)計(jì)中的瞬時(shí)岸線位置(圖1)，MKL體積為沿岸每米的沙方量，由平均低水位基準(zhǔn)之上和之下的距離相等的2個(gè)水平面(其中低水位基準(zhǔn)面上的距離指丘腳水平線到平均低水位基準(zhǔn)面的距離，即圖1中的a),以及剖面與丘腳的向岸任意垂直參考線所包圍形成的部分，即圖1中斜線陰影表示的S。這個(gè)參考線要在向陸地方向足夠長(zhǎng)的距離處選取，保證將來可能的岸線蝕退形成的新丘腳位置不會(huì)達(dá)到這個(gè)地方，用體積除以高度得到岸線相對(duì)于參考線的位置(MKL位置)。養(yǎng)護(hù)的結(jié)果就是在明確定義的時(shí)期內(nèi)MKL的位置保持在選定的靠海位置，也被稱為養(yǎng)灘壽命，同時(shí)這也是海岸穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1　瞬時(shí)海岸線位置指示圖(改繪自[8])Fig.1　Location of the transient shoreline (revised from [8])

第2個(gè)目標(biāo)是指海岸保護(hù)，指防護(hù)風(fēng)暴潮的侵蝕。標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估程序一般設(shè)定剖面上部MKL體積的砂為最合適的設(shè)計(jì)參數(shù)。MKL體積的砂為沿岸每米的沙方量，由平均低潮基準(zhǔn)面之上和之下的距離相等的兩個(gè)水平面(其中潮基準(zhǔn)面之上的距離指丘腳水平線到平均低潮基準(zhǔn)面的距離)，以及剖面與丘腳的向岸任意垂直參考線所包圍形成的(圖1)。

第3個(gè)目標(biāo)是指海灘增寬，通常是為休閑度假服務(wù)的。相關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)參數(shù)是海灘寬度，一般其重點(diǎn)在干灘寬度。海灘增寬的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是指養(yǎng)灘工程后若干米寬的海灘能夠在若干年的時(shí)間內(nèi)保持比養(yǎng)灘前所監(jiān)測(cè)到的最小寬度寬[8]。

1.2海灘養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計(jì)的要素選取

表3為不同國(guó)家在海灘養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的設(shè)計(jì)要素。其中歐洲一些國(guó)家在工程設(shè)計(jì)時(shí)考慮的設(shè)計(jì)要素(包括采用的參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù))和養(yǎng)灘目的不同有關(guān)。工程實(shí)施后是否能達(dá)到預(yù)測(cè)的工程效果與工程在設(shè)計(jì)階段的工作是否全面有很大的關(guān)系，所以注重工程設(shè)計(jì)和正確合理地選取設(shè)計(jì)要素是保證工程質(zhì)量的一項(xiàng)重要工作。

表3　各個(gè)國(guó)家的設(shè)計(jì)要素—填沙性質(zhì)和方法[6]

注：Y表示有;N表示無；1a表示砂質(zhì)海灘補(bǔ)砂粒徑與原砂粒徑相同；Na表示砂質(zhì)海灘無支撐結(jié)構(gòu)物的使用；n/a表示不適用；空白處無數(shù)據(jù)

2養(yǎng)灘工程評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

2.1養(yǎng)灘工程評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則

養(yǎng)灘工程的評(píng)價(jià)工作的復(fù)雜性，在于影響?zhàn)B灘工程的控制因素在不同的海灘環(huán)境下不同。例如，Benedet等[9]在2007年評(píng)價(jià)了弗羅里達(dá)東岸的養(yǎng)護(hù)，認(rèn)為和不規(guī)則地形引起的波浪變形或沿岸粒度分布相比，影響侵蝕熱點(diǎn)發(fā)展最重要的因素是由于養(yǎng)灘本身而引起的岸線走向的變化，導(dǎo)致沿岸流增強(qiáng)及沉積物運(yùn)移潛力的增加。Browder和Dean[10]分析了弗羅里達(dá)西北的8 a養(yǎng)護(hù)后數(shù)據(jù)，認(rèn)為養(yǎng)灘工程的作用與風(fēng)暴的發(fā)生及潮流通道最相關(guān)。Capobianco等[11]認(rèn)為養(yǎng)灘的質(zhì)量控制及不確定性識(shí)別的提升對(duì)預(yù)測(cè)工程作用有很重要的作用。

但是無論這些影響因素如何多變，養(yǎng)灘工程是有預(yù)期目標(biāo)的，因此最終需要指定一個(gè)能夠指示是否達(dá)到預(yù)期工程目標(biāo)的主要指標(biāo)。這種指標(biāo)必須含有養(yǎng)灘的有效性因素，同時(shí)這個(gè)指標(biāo)在養(yǎng)灘工程前后可以進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)際上不同養(yǎng)灘工程因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)目標(biāo)不同，其工程評(píng)價(jià)所選取的因子也會(huì)有所不同。海灘養(yǎng)護(hù)工程的評(píng)價(jià)首先要考慮設(shè)計(jì)目標(biāo)。如果設(shè)計(jì)目標(biāo)是保持海岸線穩(wěn)定，為了更好地反應(yīng)工程效果，在評(píng)價(jià)時(shí)可以選擇保存系數(shù)(即工程實(shí)際壽命與設(shè)計(jì)壽命之比)。如果是以保護(hù)海岸為目的的工程，則最好選擇以效率系數(shù)為主的評(píng)價(jià)因子，可以很好地反映工程前后的海灘侵蝕速率的變化。以增寬海灘為目的的工程應(yīng)選擇以改造系數(shù)為主的評(píng)價(jià)因子，可以更直觀地反映工程實(shí)施后海灘增寬的效果。

2.2養(yǎng)灘工程評(píng)價(jià)指標(biāo)選取實(shí)例

2.2.1美國(guó)

美國(guó)本土海岸線總長(zhǎng)59 700 km，其中有4 200 km海岸受到嚴(yán)重侵蝕。美國(guó)早在1922年就開始在紐約市科尼島公共岸灘進(jìn)行了養(yǎng)灘工程[12]。隨后，養(yǎng)灘逐漸成為防止海岸侵蝕的主要手段。例如截止到1996年佛羅里達(dá)州的養(yǎng)灘地區(qū)就有16處之多[12]。美國(guó)東海岸有154處海岸的573個(gè)海灘進(jìn)行過人工海灘養(yǎng)護(hù)[13]，養(yǎng)灘評(píng)價(jià)工作也相應(yīng)開展。Leonard等[14]選用保存系數(shù)(海灘的實(shí)際壽命與設(shè)計(jì)壽命之比)評(píng)估了總長(zhǎng)為700 km的154個(gè)美國(guó)海灘養(yǎng)護(hù)工程，認(rèn)為在美國(guó)西海岸，約有30%沿太平洋海岸的填沙項(xiàng)目壽命(原有的填沙體積的被侵蝕到原有體積50%時(shí)的時(shí)間)大于5 a，而其他海岸約為10%。Van[15]對(duì)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)的影響(填充長(zhǎng)度，填充量，粒度，防波堤的存在，風(fēng)暴活動(dòng))進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

總體來說，海灘養(yǎng)護(hù)工程的評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇主要從海灘自然演變特征方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括:1)養(yǎng)護(hù)后海灘的壽命。壽命主要由拋置沙量滿足工程前剖面沙缺失的程度及橫向輸沙損失率決定。海灘的存在壽命要足夠長(zhǎng)才能保證養(yǎng)護(hù)之初以及之后的再養(yǎng)護(hù)費(fèi)用[16]。2)海灘地貌自然演變。養(yǎng)護(hù)工程后的海灘在波浪等的作用下，整個(gè)平面形態(tài)和剖面存在著向平衡過程演變的自然演化趨勢(shì)。剖面的平衡過程，對(duì)于有大量拋沙的剖面，平衡剖面的形成取決于養(yǎng)護(hù)沙粒徑的大小、閉合深度、灘肩高度和其他一些影響較小的因素。海灘養(yǎng)護(hù)工程的成功與否與這個(gè)平衡過程所需的時(shí)間有著至關(guān)重要的關(guān)系。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)“半衰期”(半衰期指養(yǎng)灘拋沙被侵蝕掉一半所經(jīng)歷的時(shí)間)為1～2 a的工程可能被視為是無效的，但對(duì)于“半衰期”為5～10 a左右的工程來講就可以認(rèn)為是成功的[16]。3)沙的顏色。比如將海灘沙顏色作為海灘特點(diǎn)來吸引游客推廣旅游的地區(qū)，海灘養(yǎng)護(hù)沙的顏色與原始沙顏色要盡量一致。一般情況下源于濱外采沙區(qū)的養(yǎng)灘沙剛鋪上時(shí)顏色稍微深一些，但經(jīng)過幾個(gè)月暴露于地表環(huán)境后顏色會(huì)變淡，這使養(yǎng)灘沙在顏色上要比原始海灘沙淡些，尤其是在砂的種類不同的情況下。沙色會(huì)影響海灘的溫度，一般由于沙顏色較深的海灘溫度較高，因此顏色不僅關(guān)系到人類的娛樂活動(dòng)，也關(guān)系到筑巢海龜?shù)纳砙16]。4)沉積物粒徑。理想的補(bǔ)沙粒徑應(yīng)該與原始粒徑盡量一致。除了控制大于原始海灘沙粒徑的養(yǎng)護(hù)沙含量外，也要控制養(yǎng)護(hù)沙中的黏土和粉砂所占的比例，因?yàn)樗怯绊懞B(yǎng)護(hù)工程環(huán)境適宜性的重要因素。5)環(huán)境適宜性。環(huán)境適宜性評(píng)價(jià)是對(duì)養(yǎng)護(hù)后海灘的生態(tài)適宜性的優(yōu)劣程度進(jìn)行定量描述，即采用一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法對(duì)一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的底質(zhì)環(huán)境為生物群落提供的生存空間的大小和對(duì)其正向演替的適宜程度進(jìn)行說明、評(píng)定和預(yù)測(cè)。每一種特征的重要性在不同養(yǎng)灘工程中也各不相同。還有一些人為因素會(huì)影響不同養(yǎng)灘工程演變?cè)u(píng)價(jià)的關(guān)注焦點(diǎn)。如果養(yǎng)灘前的海岸線侵蝕后退嚴(yán)重并威脅到海岸構(gòu)筑物，那么關(guān)于沙色和石塊含量問題的考慮可以相對(duì)減少，而用于休閑度假和促進(jìn)旅游業(yè)的這些海灘在顏色和補(bǔ)沙粒徑方面則是涉及的重點(diǎn)[16]。

2.2.2荷蘭

荷蘭在1950年就已開始了海灘養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)灘目的為防洪、保護(hù)沙丘，防止沙灘消失、保護(hù)游覽勝地，以及使疏浚的泥沙得到妥善處理。1952-1989年間荷蘭已有50個(gè)養(yǎng)灘計(jì)劃得到實(shí)施，投入養(yǎng)灘總沙量為6 000萬m3。至2002年共在35段海岸補(bǔ)沙200余次，共約110×106m3。繼美國(guó)海岸研究中心編制《海濱防護(hù)手冊(cè)》(1984)之后，荷蘭在1987年專門制訂了《人工海灘養(yǎng)灘手冊(cè)》[12]。

荷蘭海灘養(yǎng)護(hù)工程的評(píng)估基于自然演變因素提出以下參數(shù)：1)效率系數(shù)：拋沙前和拋沙后海灘侵蝕率之比；2)保存系數(shù)：為拋沙海灘的實(shí)際壽命與設(shè)計(jì)壽命之比;3)改造系數(shù)：在養(yǎng)護(hù)壽命期間平均海灘寬度與養(yǎng)護(hù)前相同時(shí)間跨度內(nèi)平均寬度之比；4)自然因素系數(shù)：為實(shí)際的與設(shè)計(jì)的穩(wěn)定沙丘壽命之比(表4)；5)防洪系數(shù)：沙丘剖面維持的實(shí)際和設(shè)計(jì)壽命之比[6-8]。Roelse[17]在1990年對(duì)表4中列出的10個(gè)養(yǎng)灘工程進(jìn)行評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)有8個(gè)海灘養(yǎng)護(hù)工程是成功的，其中Eierland 海灘1985年的填沙量在其養(yǎng)灘工程進(jìn)行的4 a后就已全部消失，沒有達(dá)到預(yù)期的5 a壽命。Hillen和Roelse[18]在1995年報(bào)道了1975-1994年間海灘養(yǎng)護(hù)時(shí)間的評(píng)價(jià)(表4)，討論了7種可能表示評(píng)價(jià)效果的特征參數(shù)，其中5種在表4中列出。

表4　荷蘭某些養(yǎng)灘工程評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)結(jié)果[18-19]

注：nc表示無法確定；“++”表示效果很好；“-”表示效果中等；“+”表示效果好；“--”表示效果差；空白處表示無數(shù)據(jù);“×106m3”為拋沙總體積；“m3/m”為每米沙灘拋沙體積

2.2.3英國(guó)

英國(guó)拋沙補(bǔ)灘始于1954年，起初是為抵御波浪對(duì)防波堤腳的侵蝕，從鄰岸挖來大量沙礫石堆于防波堤腳下，從而使防波堤的壽命延長(zhǎng)到40 a以上。1972年開始為增寬旅游海灘，大量向海灘拋沙，沙礫主要來于濱外。1995年以后，養(yǎng)灘工程快速發(fā)展，平均拋沙率約4×106m3/a，至2000年，養(yǎng)灘岸段約33處，拋沙35次，總沙量約20×106m3，最大的補(bǔ)灘工程為林肯郡的Mablethorpe海灘，長(zhǎng)24 km，1996年和1998年共拋沙7 500×103m3，單寬拋沙量約312 m3/m，沙主要取自濱外[20]。

目前，英國(guó)海灘補(bǔ)沙主要取自濱外沙。將濱外采來的砂補(bǔ)充海灘，粉砂和泥質(zhì)物補(bǔ)到河口泥坪或填充于防波堤內(nèi)，從而穩(wěn)定了海岸環(huán)境，增加了休閑娛樂場(chǎng)地。英國(guó)所有補(bǔ)灘工程要按海灘管理手冊(cè)[21]評(píng)估，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)有:1)利益/費(fèi)用比率，B/C利益費(fèi)用比，此項(xiàng)為衡量工程經(jīng)濟(jì)效益的重要參數(shù);2)可行性及可能的有效使用壽命;3)可抵御幾年一遇的洪災(zāi)；4)環(huán)境影響因素，養(yǎng)護(hù)工程對(duì)沿海可再生自然資源的影響以及對(duì)人類環(huán)境質(zhì)量的潛在影響[20-22]。

2.2.4丹麥

丹麥海灘長(zhǎng)約7 400 km，西部多為北海西岸寬平砂岸，也是補(bǔ)沙護(hù)灘工程主要海岸。1974年開始實(shí)施海灘養(yǎng)護(hù)，主要采用人工拋沙和分段丁壩組合方式。至2002年養(yǎng)灘岸段約14處，共拋沙118次，總拋沙量31×106m3，平均單寬拋沙8 815 m3/m。養(yǎng)灘沙主要拋在灘肩和后濱，只有3處拋于水下濱面, 沙源主要取自濱外深水區(qū), 個(gè)別用陸沙和疏浚沙[23-24]。

丹麥養(yǎng)護(hù)工程評(píng)估通常是根據(jù)每年進(jìn)行的海灘200 m橫剖面的調(diào)查，以及每2 a一次的整個(gè)北海岸線的調(diào)查中對(duì)岸線的研究結(jié)果，主要的工程評(píng)估參數(shù)是：1)自然侵蝕系數(shù)，基于對(duì)剖面不同位置侵蝕率進(jìn)行計(jì)算。2)使用壽命。在北海沿岸，每年的風(fēng)暴潮可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的海灘侵蝕，因此，政策規(guī)定每年補(bǔ)沙一次。如果拋沙量過大，可能會(huì)對(duì)沙灘產(chǎn)生負(fù)面的影響。實(shí)測(cè)資料表明，濱面部分的剖面補(bǔ)沙工程的使用壽命大約為3 a。3)海灘養(yǎng)護(hù)補(bǔ)沙效率系數(shù)，為拋沙前和拋沙后海灘侵蝕率之比[23]。

3國(guó)內(nèi)海灘養(yǎng)護(hù)工程評(píng)價(jià)工作進(jìn)展

我國(guó)開展養(yǎng)灘工程目前還處在起步階段。養(yǎng)灘工程規(guī)模小但是發(fā)展較快，沙灘類型多，工程包括軟硬工程兼顧的特點(diǎn)[7]。截至2009年底完成的海灘養(yǎng)護(hù)工程約有13處，平均單寬拋沙率約196.3 m3/m。雖然國(guó)內(nèi)海灘養(yǎng)護(hù)的工程技術(shù)在不斷的發(fā)展進(jìn)步中，但是施工后的定期監(jiān)測(cè)和對(duì)工程實(shí)施效果的評(píng)價(jià)工作較少。目前，北戴河地區(qū)的養(yǎng)灘工程有較為完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及對(duì)工程的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括效率系數(shù)和保存系數(shù)。在北戴河西海灘，采用這些參數(shù)對(duì)養(yǎng)護(hù)后近3 a的海灘進(jìn)行評(píng)價(jià)，灘肩、灘面上部和下部的改造系數(shù)分別為5.37,2.88,1.47，保存系數(shù)分別為1.01,0.67,0.75。通過數(shù)據(jù)可以得知灘肩的養(yǎng)護(hù)效果最好。近3 a灘面上部砂量保留原填沙量的80%～90%，是養(yǎng)灘工程較為成功的案例[25]。在北戴河二浴場(chǎng)海灘，采用養(yǎng)灘前后剖面變化量以及填沙體積變化值對(duì)北戴河中海灘二浴場(chǎng)的養(yǎng)灘效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，顯示一期工程雖在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)了海灘的使用，但經(jīng)過近4 a的自然演化后，海灘的填沙體積僅保存了1/3，岸線蝕退到距建筑物10 m附近的位置。而二期工程工使效果較好，施工半年內(nèi)剩余填沙體積為86.8%[26]。

4一般養(yǎng)灘工程質(zhì)量評(píng)價(jià)因子的選擇建議和應(yīng)用

不同國(guó)家對(duì)養(yǎng)灘工程的評(píng)價(jià)參數(shù)有不同的選擇，但總體上包括效率系數(shù)、保存系數(shù)、改造系數(shù)、自然因素系數(shù)、防洪系數(shù)，而中值粒徑和分選系數(shù)是在養(yǎng)護(hù)工程前后的樣品分析中較容易得到的參數(shù)，先增加中值系數(shù)和分選程度系數(shù)用以評(píng)價(jià)養(yǎng)護(hù)工程。這些參數(shù)的計(jì)算方法如下：

效率系數(shù)=拋沙前海灘侵蝕率/拋沙后海灘侵蝕率

保存系數(shù)=拋沙海灘的實(shí)際壽命/拋沙海灘的設(shè)計(jì)壽命

改造系數(shù)=拋沙后的海灘寬度/拋沙前的海灘寬度

自然因素系數(shù)=實(shí)際的穩(wěn)定沙丘壽命/設(shè)計(jì)的穩(wěn)定沙丘壽命

防洪系數(shù)=沙丘剖面維持的實(shí)際壽命/沙丘剖面維持的設(shè)計(jì)壽命

中值系數(shù)=養(yǎng)灘前灘面粒度D50/養(yǎng)灘后灘面粒度D50

分選程度系數(shù)=拋沙前的分選系數(shù)/拋沙后的分選系數(shù)

評(píng)價(jià)因子有很多，對(duì)養(yǎng)灘工程施工后的監(jiān)測(cè)要做到面面俱到十分困難，一般來說需要結(jié)合工程實(shí)際以及操作的可行性，現(xiàn)選取特征性強(qiáng)、操作度高、有代表性的參數(shù)進(jìn)行工程評(píng)價(jià)?？梢圆捎眯氏禂?shù)、改造系數(shù)、保存系數(shù)、中值系數(shù)、分選程度系數(shù)作為主要評(píng)價(jià)因子, 進(jìn)行等級(jí)劃分。并賦予評(píng)價(jià)因子適宜的權(quán)重系數(shù)，然后參考運(yùn)用旅游地綜合性評(píng)估模型的公式[27]，計(jì)算出各個(gè)海灘的綜合得分。模型公式為：

(1)

式中,E為海灘養(yǎng)灘工程的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；n為評(píng)價(jià)因子的個(gè)數(shù)；Qi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重；Pi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)得分。依據(jù)這些因子可以建立我國(guó)養(yǎng)灘工程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。

表5　我國(guó)養(yǎng)灘工程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系表

注：空白處代表無數(shù)據(jù)

效率系數(shù)為拋沙前后岸線蝕退速率之比，或拋沙后前灘肩寬度之比的數(shù)值來核定，一般選擇后者進(jìn)行計(jì)算，比率愈高，養(yǎng)灘效果愈好[7]。保存系數(shù)指的是拋沙的實(shí)際壽命與設(shè)計(jì)壽命之比，或拋沙N年后殘留拋沙量與工程實(shí)際拋沙量之比。后者的計(jì)算方法更為實(shí)用。海灘養(yǎng)護(hù)的實(shí)質(zhì)就是通過向海灘拋沙導(dǎo)致海灘平衡剖面的平行外移，其目的就是要有一個(gè)較寬的新灘。殘留沙的數(shù)目就是養(yǎng)灘工程的紅利若殘留所拋沙量小于50%或更小，就等于新灘寬度接近原灘寬度，意味著養(yǎng)灘工程的失敗[25]。改造系數(shù)為工程前后海灘寬度之比。參考保存系數(shù)，殘留拋沙量小于50%或更小，就等于新灘寬度接近原灘寬度即改造系數(shù)小于1，則養(yǎng)灘工程失敗。灘肩的寬度改變是十分直觀的一個(gè)因素，清晰可見。改造系數(shù)的計(jì)算可等同于效率系數(shù)的相反數(shù)，因此評(píng)價(jià)時(shí)效率系數(shù)和改造系數(shù)任選其一即可。中值系數(shù)為工程前后的中值粒度D50之比。中值粒徑越大表示海灘砂粒徑越粗，相反中值粒度越小表示砂子約細(xì)。中值系數(shù)等于1表示工程前后的中值粒度沒有發(fā)生變化，大于1表示養(yǎng)灘工程后海灘的平均粒度變細(xì)，小于1表示工程后海灘的平均粒度變粗。

參照《海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》要求，分選等級(jí)小于0.71為好，0.71～1.00為中等，大于1.00為差。分選程度系數(shù)若大于1則表示工程結(jié)束后分選系數(shù)減小分選性變好，相反分選程度系數(shù)小于1則表示工程結(jié)束后分選系數(shù)增大分選性變差。海灘灘面的分選系數(shù)受填沙物質(zhì)的影響，填沙物質(zhì)沙源地較多，相互混雜堆積會(huì)造成分選系數(shù)的變化，因此分選程度系數(shù)只是一個(gè)參考值不同的工程方案需按照實(shí)際情況具體分析。

5結(jié)論

1)國(guó)外對(duì)養(yǎng)灘工程質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究已比較成熟。荷蘭、英國(guó)、丹麥、美國(guó)等國(guó)家已將評(píng)價(jià)內(nèi)容寫入在各自的工程施工手冊(cè)或相關(guān)政策文件之中。而我國(guó)近十年開展海灘養(yǎng)護(hù)工程，仍處于發(fā)展階段。工程的設(shè)計(jì)、施工等各方面尚無全面的政策規(guī)范，很多工程在施工后沒有后續(xù)的維護(hù)監(jiān)測(cè)，這對(duì)工程的評(píng)價(jià)工作造成了很大的阻礙。呼吁盡早建立符合本國(guó)國(guó)情的養(yǎng)灘手冊(cè)，對(duì)監(jiān)測(cè)工作規(guī)范化。

2)不同養(yǎng)灘工程其是施工設(shè)計(jì)的目標(biāo)與要素各不相同，其工程評(píng)價(jià)所選取的指標(biāo)也會(huì)有所不同。要了解工程的目標(biāo)，根據(jù)工程的目標(biāo)選取適用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。美國(guó)的工程評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為海灘養(yǎng)護(hù)工程壽命、自然演變?cè)u(píng)價(jià)、沙的顏色、沉積物粒徑和環(huán)境適宜性；丹麥的設(shè)計(jì)評(píng)估參數(shù)為自然侵蝕系數(shù)、使用壽命和海灘養(yǎng)護(hù)補(bǔ)沙效率系數(shù)；荷蘭的工程評(píng)價(jià)基于自然演變選取了效率系數(shù)、保存系數(shù)、改造系數(shù)和自然因素系數(shù)，最為詳盡。

3)我國(guó)的海灘養(yǎng)護(hù)工程的評(píng)價(jià)工作還處于剛剛起步的階段，各項(xiàng)的規(guī)章制度還不完善，很多工程在施工后都沒有進(jìn)行后續(xù)的監(jiān)測(cè)工作，這使得評(píng)價(jià)工作很難獲取合理有效地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)參數(shù)的計(jì)算。對(duì)于海灘養(yǎng)護(hù)工作我們還要繼續(xù)規(guī)范相關(guān)的制度，使工程的設(shè)計(jì)施工及后續(xù)工作更加的完善，使獲取的工程數(shù)據(jù)功能最大化。

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A Summary of the Quality Evaluation of Beach Nourishment Project

YANG Wen1, WANG Yong-hong1, YANG Yan-xiong2

(1.CollegeofMarineGeosciences,OceanUniversityofChina, Qingdao 266003, China;2.QinhuangdaoMineralResourceandHydrogeologicalBrigade,HebeiGeologicalProspectingBureau,Qinhuangdao 066001, China)

Abstract:Many beaches in the world have suffered erosion and destruction due to the influences of natural factors and human activities. The beach nourishment project, which is aimed at protecting and restoring the beaches and has the advantages of obvious nourishment effect of beaches, significant increase in dry beach area and nondestructive in the environment landscapes, has been recognized by more and more countries. In the foreign countries, the beach nourishment project has been performed for a long time, and the monitoring and the quality evaluation after the project are not only carried out earlier, but also become an important part of the project. In China, however, the beach nourishment project started only more than 10 years ago. Although the number of the project increases year by year, the monitoring and the quality evaluation after the project are less. In the present paper, the evaluations of the beach nourishment projects carried out in the United States, the Netherlands, Britain, Denmark and China are summarized and the quality evaluation factors and methods suitable for the performance of the beach nourishment project in China are suggested.

Key words:beach nourishment project; evaluation of the project; evaluation factors.

中圖分類號(hào)：P753

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1002-3682.2016.01.008

作者簡(jiǎn)介：楊雯(1991-)，女，碩士研究生，主要從事海洋地質(zhì)方面的的研究.E-mail: woshiyang2008@hotmail.com*通訊作者：王永紅(1969-)，女，教授，博士，主要從事海洋沉積環(huán)境和動(dòng)力地貌方面研究.E-mail:yonghongw@ouc.edu.cn(王佳實(shí)編輯)

收稿日期：2015-11-12

文章編號(hào)：1002-3682(2016)01-0075-10

資助項(xiàng)目：海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)——海島旅游海灘管理技術(shù)研究與應(yīng)用示范(201405037)；國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際合作與交流項(xiàng)目——第四節(jié)中澳海洋科學(xué)技術(shù)研討會(huì)(41410304022)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——中國(guó)東部陸架海泥質(zhì)區(qū)菌生磁鐵礦的形成及環(huán)境控制因素研究(41176039)和基于模糊聚類方法的黃渤海表層沉積物物源和輸移路徑的磁性診斷(41376054)