一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法技术

本发明专利技术公开了一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，以潮波的动力特征（等潮时线、等振幅线）作为离岸堤平面布置的主要设计参数，通过自然促淤方式，在水深小于20米的近岸带建设离岸堤结合岛式结构，使岸线向海延伸，单个岛式离岸堤长度约跨20度的等潮时线，岛式离岸堤宜建在水深12~15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成60~90度交角，岛式离岸堤宽度宜为长度的二分之一，相邻岛式离岸堤间距为2~3倍岛式离岸堤长度。采用本发明专利技术近期岛式结构的建设可以获得与延伸式人工填海造地同样的便利；远期离岸堤则可以最大限度地使泥沙落淤，并延长新形成土地的人工岸线。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法
本专利技术涉及一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，属于海堤防护治理

技术介绍
迄今的离岸堤促淤技术主要是依据波浪设计要素进行的，如Zhang,S.X.,Li,X.,LinX.(2011)NumericalsimulationofshorelineandbeachevolutioninEastCoastofSingapore,7thInternationalConferenceonNaturalComputation,ICNC2011,pp.2597-2691和Li,X.,Wang,Y.G.,ShaS.M.(2002)NumericalsimulationoftopographychangeinreclaimedlandalongcoastofSouthChinaSea,JournalofHydrodynamics,Ser.B,Vol.14,No.1,PP.87-92。而波浪形成海流是发生在碎波带(水深为0.7～0.8倍*波高)内的，碎波带外并没有波浪海流，因此碎波带限制了泥沙落淤在一个较小的水深(2～3米)范围内，使岸线的外延十分有限，一般仅能达到几平方公里。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术实施范围较小的缺陷，提供一种用于自然海岸线修复的岛式离岸堤构建方法，以潮波的动力特征(等潮时线、等振幅线)作为离岸堤平面布置的主要设计参数建设岛式离岸堤，通过自然促淤方式，在水深小于20米的近岸带建设离岸堤结合岛式结构，使岸线向海延伸。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，包括以下步骤：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，计算潮波等潮时线和等振幅线；2)设计岛式离岸堤的平面布置图；3)按照堤防工程设计规范建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；4)东海堤后会形成泥沙淤积区，原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，所述岸线的形状常用抛物线拟合；5)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，同时利用淤积趋势调整岛式离岸堤范围大小，利用天然回淤泥沙进行内侧的回填；6)建设岛式离岸堤的临陆侧西海堤，进行岛式离岸堤的龙口合龙，至此岛式离岸堤建成。前述的岛式离岸堤建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成一定角度；所述岛式是指以海堤匡围形成岛屿。前述的堤轴线与强浪向成60-90度交角。前述的单个岛式离岸堤长度跨20度的等潮时线，岛式离岸堤宽度为长度的二分之一，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤长度。前述的步骤4)中，新的岸线的拟合公式为：R/R0＝C0+C1(β/θ)+C2(β/θ)2(1)其中，R为岸滩平衡时海岸线上某一计算点至岛式离岸堤的距离，R0为岛式离岸堤与极限点P0之间的距离，极限点为新形成岸线的弧形极限位置，β为潮波等振幅线与控制线之间的夹角，控制线是指堤与极限点P0间连线，θ为潮波等振幅线与拟合曲线上计算点夹角，C0、C1、C2为拟合的经验系数。前述的步骤5)中，调整的原则为使岛式离岸堤宽度为长度的二分之一。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过自然促淤方式，在水深小于20米的近岸带建设离岸堤结合岛式结构，使岸线向海延伸，近期岛式结构的建设可以获得与延伸式人工填海造地同样的便利；远期离岸堤则可以最大限度地使泥沙落淤，并延长新形成土地的人工岸线。采用本专利技术，既严守大陆自然岸线保有率，远期又是一种自然岸线向海延伸的重要岸线修复工程技术。附图说明图1为岛式离岸堤的平面布置图；图2为东海堤断面图；图3为东海堤建成后自然岸线外延的效果图；图4为公式1中的各变量示意图；图5为西海堤断面图；图6为合龙后的岛式离岸堤平面布置图；图7为实施例中的江苏沿海离岸堤平面布置示意图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术主要适用潮滩占主导的海岸线的淤涨演变(主要针对潮差大的强潮海岸)，同时泥沙来源丰富，既有陆域河流来源的泥沙，也有海域来源的泥沙(陆海双向的泥沙来源)。单个岛式离岸堤长度约跨20度的等潮时线(长5～10公里)；考虑到离岸堤临海侧可扩建泊位供船舶停靠，岛式离岸堤宜建在水深12～15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成60～90度交角，岛式离岸堤宽度宜为长度的二分之一(3～5公里)，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤长度(间距10～30公里)。本专利技术的岛式结构主要以海堤匡围形成岛屿，具体实现过程如下：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，如采用自行研制的“水流-水质-泥沙-大气”耦合模型(参见李熙，胡忠华等.太湖湖流耦合模式和水质可预报性研究报告，江苏省水利科技创新项目(编号2015054)技术报告，河海大学，2016)或商业软件Mike21或其他常规软件都可以轻松做到，潮汐振动常用8个分潮叠加，本专利技术以数模计算M2分潮的等潮时线和等振幅线。2)设计岛式离岸堤的平面布置图；岛式离岸堤宜建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成60-90度交角；岛式离岸堤长5～10公里，相邻岛式离岸堤间距为2～3倍岛式离岸堤；一系列岛式离岸堤的平面布局参见图1。3)按照堤防工程设计规范(参见中华人民共和国住房和城乡建设部，堤防工程设计规范GB50286-2013)建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；如图2所示。4)参见图3，通常海堤后海流流速减小，东海堤后会形成泥沙淤积区；原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，使用经验拟合曲线可以预测泥沙淤积的范围，有利于进一步建设岛式离岸堤的西海堤和围堤内的回填。该岸线的形状常用抛物线拟合，参见图4，参照下面公式：R/R0＝C0+C1(β/θ)+C2(β/θ)2(1)其中，R为岸滩平衡时海岸线上某一计算点至离岸堤的距离，R0为离岸堤与极限点P0之间的距离，极限点为新形成岸线的弧形极限位置；β为潮波等振幅线与控制线之间的夹角，控制线是指堤与极限点P0间连线；θ为潮波等振幅线与拟合曲线上计算点夹角；C0、C1、C2为拟合的经验系数(见表1)。表1公式(1)中经验系数取值β(deg.)C0C1C210.0000.0361.011-0.04715.0000.0500.998-0.04920.0000.0551.029-0.08825.0000.0541.083-0.14230.0000.0451.146-0.19435.0000.0291.220-0.25340.0000.0001.326-0.33245.000-0.0391.446-0.41250.000-0.0881.588-0.50755.000-0.1511.756-0.61160.000-0.2271.930-0.70665.000-0.3152.113-0.80070.000-0.4092.284-0.87375.000-0.5052.422-0.90980.000-0.6002.520-0.9065)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，弧形弯段参见图3，弧形弯段，东海堤，西海堤匡围形成岛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，计算潮波等潮时线和等振幅线；2)设计岛式离岸堤的平面布置图；3)按照堤防工程设计规范建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；4)东海堤后会形成泥沙淤积区，原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，所述岸线的形状常用抛物线拟合；5)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，同时利用淤积趋势调整岛式离岸堤范围大小，利用天然回淤泥沙进行内侧的回填；6)建设岛式离岸堤的临陆侧西海堤，进行岛式离岸堤的龙口合龙，至此岛式离岸堤建成。

【技术特征摘要】
1.一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，其特征在于，包括以下步骤：1)依据岸线、河口、泥沙的历史资料分析，在明确泥沙的来源丰富条件下，建立潮波的数学模型，计算潮波等潮时线和等振幅线；2)设计岛式离岸堤的平面布置图；3)按照堤防工程设计规范建设岛式离岸堤的临外海侧东海堤；4)东海堤后会形成泥沙淤积区，原有岸线会向外海延伸，在相邻的离岸堤之间形成新的岸线，所述岸线的形状常用抛物线拟合；5)建设岛式离岸堤两边的弧形弯段，同时利用淤积趋势调整岛式离岸堤范围大小，利用天然回淤泥沙进行内侧的回填；6)建设岛式离岸堤的临陆侧西海堤，进行岛式离岸堤的龙口合龙，至此岛式离岸堤建成。2.根据权利要求1所述的一种用于自然海岸线修复的离岸堤构建方法，其特征在于，所述岛式离岸堤建在水深12-15米的范围，堤轴线走向沿潮波等振幅线布置并与强浪向成一定角度；所述岛式是指以海堤匡围形成岛屿。3.根据权利要求2所述的一种用于自然海岸线修复的离岸堤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熙，张素香，姜振春，诸裕良，胡忠华，谢新，
申请(专利权)人：李熙，
类型：发明
国别省市：江苏,32