離岸潛堤在海島沙灘整治中的應(yīng)用

徐亞哲 周婷婷 南京瑞迪建設(shè)科技有限公司

張健 江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心

1.概述

離岸潛堤是一種平行于海岸線而獨(dú)立于海中用以抵御波浪侵襲，使波浪在堤前衰減，輸沙在堤后堆積，間接發(fā)揮穩(wěn)定海灘的工程防護(hù)措施。離岸潛堤可強(qiáng)制波浪提早碎波，使波浪在其背后發(fā)生繞射形成遮蔽區(qū)，區(qū)內(nèi)波高變小，堤后水位梯度的變化產(chǎn)生堤后環(huán)流，使沿岸輸沙淤積堤后，形成突出于原海岸地形的沙岬。

福建某海島沙灘整治修復(fù)工程位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)東部海壇灣內(nèi)，東鄰臺(tái)灣海峽，西鄰環(huán)島路及平潭國(guó)家海島森林公園，工程范圍內(nèi)的近岸海域分布有龜模嶼、青嶼等島嶼。由于波浪從龜模嶼與青嶼間的空隙直射海岸，造成該岸段為侵蝕熱點(diǎn)，將嚴(yán)重影響到沙灘的穩(wěn)定。根據(jù)前期研究的有關(guān)結(jié)論，該段岸線侵蝕熱點(diǎn)處施工灘肩外緣線5年內(nèi)將向岸后退約45m，嚴(yán)重影響了海灘的穩(wěn)定性。

本次工程設(shè)計(jì)中，考慮在龜模嶼與青嶼之間海域設(shè)置離岸潛堤，可以減弱波浪對(duì)沙灘的直接作用。

2.離岸潛堤布置

離岸潛堤的設(shè)計(jì)大多采用經(jīng)驗(yàn)方法，目前尚缺乏普遍性的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本次離岸堤堤頂高度考慮設(shè)置水深、潮位、波浪、地層及地層下陷等因素，通常堤頂高度為“H.W.L.+設(shè)置水深有效波高的一半+沉陷量”，本項(xiàng)目的堤頂高度=H.W.L.+1.0～1.5m+沉陷量。

本工程離岸潛堤組排列于青嶼和龜模嶼之間，離岸潛堤設(shè)計(jì)堤頂高度為當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫嬉陨?m，即高程+1.20m。根據(jù)其平面布設(shè)位置的水深，離岸堤出露于灘面的高度為6m左右。

在龜模嶼與青嶼之間，距離后方護(hù)岸約516m，平行于海岸布置兩條離岸潛堤，堤長(zhǎng)均為160m，兩堤間隔80m，堤頂面寬5m，頂面高程+1.20m。

圖1 海灘整體整治修復(fù)岸段示意圖

根據(jù)研究分析，離岸潛堤減弱了波浪沙灘的直接作用，侵蝕熱點(diǎn)處施工灘肩外緣線5年內(nèi)向岸后退約30m，而在青嶼后方，沙灘岸線則有一定幅度的向海淤漲；說(shuō)明潛堤設(shè)置利于沙灘穩(wěn)定。海灘養(yǎng)護(hù)實(shí)施后岸灘效果見(jiàn)圖2。在設(shè)置潛堤前后的修復(fù)沙灘岸線變化情況見(jiàn)圖3、圖4。

圖2 龜模嶼-紅巖山莊段海灘養(yǎng)護(hù)后岸灘效果圖

圖3 龜模嶼-紅巖山莊段岸線變形數(shù)模計(jì)算結(jié)果（未設(shè)置離岸）

圖4 龜模嶼-紅巖山莊段岸線變形數(shù)模計(jì)算結(jié)果（設(shè)置離岸潛堤）

3.離岸潛堤結(jié)構(gòu)型式

在龜模嶼與青嶼的狹口間，為減少波浪對(duì)沙灘的侵蝕作用，在距離岸邊約516m處平行于岸線修筑離岸潛堤2條，長(zhǎng)度均為160m，潛堤之間的距離為80m。離岸潛堤的堤體出露于灘面的高度約6m，堤頂寬度5m，坡度為1:1.5。

離岸潛堤采用拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，離岸潛堤的堤心采用10～300kg（堤頭段20m采用20～400kg）塊石。護(hù)面采用4.0t扭王字塊，安放一層，護(hù)面下設(shè)1.0m厚200～400kg塊石墊層以防堤心石被掏空。海側(cè)坡腳處設(shè)置1000～1200kg拋石棱體，在坡腳兩側(cè)設(shè)置不小于0.6m厚50～100kg塊石護(hù)底，海側(cè)護(hù)底寬度10.0m，岸側(cè)護(hù)底寬度6.0m，塊石護(hù)底下設(shè)置約0.3m厚二片石墊層。離岸潛堤斷面結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 離岸潛堤斷面結(jié)構(gòu)圖

4.結(jié)語(yǔ)

在海灘整治與海岸防護(hù)中，離岸潛堤是一種運(yùn)用較為廣泛而有效的手段，通常在海灘外海海域平行岸線進(jìn)行修建。本工程結(jié)合近岸海域島嶼的分布情況，有針對(duì)性的提出了分段式離岸潛堤的建設(shè)方案，對(duì)維護(hù)沙灘穩(wěn)定起到了較好的作用，對(duì)今后類似海灘整治項(xiàng)目有一定的借鑒意義。