科学养滩,不信金沙唤不回——记国家海洋局第三海洋研究所海滩修复技术研究团队

来源:中国海洋报   发布时间:2018-06-20 10:27:50 

修复后的厦门会展中心海滩。 张一玲 摄


 

■本报记者 张一玲 龙邹霞

 

  截至目前,蔡锋和他的研究团队已为30余个海滩修复项目提供技术方案,约占全国海滩修复项目的70%,修复海滩40多公里,面积约400万平方米,取得了可观的生态、经济和社会效益。厦门市海洋与渔业局一项数据显示,海滩养护修复工程的实施使得近海每平方公里海域创造的海洋经济增加值达到1亿元。

  当人们在厦门观音山、会展中心,珠海情侣路的美丽湾、香炉湾等海滩休闲游玩时,或许不会想到脚下的海滩是利用海滩养护修复技术建成、变美的。而为这些海滩提供“美容”修复技术的,就是国家海洋局第三海洋研究所研究员蔡锋和他的海滩养护修复技术研究团队。
  近日,记者赴厦门采访了蔡锋及研究团队,听他们讲述海滩养护修复台前幕后的故事。

从零起步 历经考验
  海滩不仅是海洋生态系统的重要组成部分,也是兼具海岸防护、海滩生态和社会功能的宝贵资源。然而,受自然和人为等因素影响,我国已有半数以上的海滩遭受侵蚀或破坏,开展海滩养护修复技术研究迫在眉睫。
  蔡锋从上世纪90年代中期开始从事我国海滩动力地貌基础理论研究。在他看来,海滩养护是防止海岸侵蚀的较佳手段。相对于硬质护岸(防波堤),软式护岸更符合人与自然和谐的生态环保理念。蔡锋说,欧美等发达国家早在上世纪七八十年代就兴起了海滩养护修复技术的研究和实践,并形成了较为完善的技术。我国起步较晚,直到2005年前后,才开始重视海滩养护修复技术及应用研究。
  厦门观音山海滩修复工程是蔡锋团队技术设计的第一个海滩修复工程项目。当时的观音山海滩侵蚀严重、海岸线退缩、海岸地貌形态脏乱。为改变这种状况,厦门市政府决定对海滩进行人工修复。接到任务,蔡锋团队迅速投入到相关技术的研发中。历经一年多,他们摸清了海岸动力环境、岸滩和近岸沉积物、地形地貌与工程地质、海水水质等情况,提出了人工补沙的生态软质修复手段,结合硬质丁坝设计和海岸排水管涵管设计,对海滩环境进行改造。2007年,观音山海滩修复工程竣工,经过了特大台风“莫兰帝”的考验和连续多年的演化,目前形成了长约2公里、宽90米左右的干滩。曾经脏乱的沙滩华丽转身,成为厦门风景优美的海滨浴场、休闲旅游度假区和沙滩文体赛事活动区,提升了海滩旅游、生态价值、城市品位。
  随后,他们又完成了厦门会展中心、天泉湾、珠海情侣路、山东招远、广西茅尾海等30余个海滩的技术设计方案。其中,最让蔡锋印象深刻的是珠海情侣路海滩修复工程。当时,情侣路的香炉湾沙滩工程刚刚修复完工,即遭遇到特大台风“天鸽”的侵袭。令人欣慰的是新建工程经受住了考验,实施了海滩修复的地段,海岸和护栏完好无损,而未建沙滩的地段海堤坍塌严重、近百处护栏受损。海滩护岸的作用进一步显现。情侣路香炉湾沙滩修复建设项目先后获得“广东省最佳人居环境范例奖”和“中国最佳人居环境范例奖”。

创新技术 把沙留住
  “海滩修复其实是一个科学问题。”蔡锋告诉记者,在我国一些海滨浴场自发的小规模、临时性人工补沙行为,之所以效果不好或失败,原因在于缺少科学支撑。海滩是海洋动力作用的产物,过程复杂。再加上我国的海岸线漫长、海滩类型多样,在海滩养护修复技术研发中需要解决的问题也变得更为复杂,需要有一套适合我国海岸带特点的养护理论和技术。
  为弄清强潮海滩动力地貌过程,确保人工修复后沙滩能留得住沙。蔡锋团队做了大量研究,摸清了海滩风暴响应差异性以及海岸走向、台风路径、海滩地貌、海岸动力等影响因子的相互作用机制,并从海浪和潮汐耦合影响的角度,找到了一个能更好地反映我国海滩风暴响应特征的新动力地貌参数,从而建立了我国华南沿海热带风暴作用下的海滩地貌过程模式,首次提出潮汐影响下的海滩风暴响应模式,获得了强潮海滩动力地貌过程的突破性认识。
  在厦门天泉湾海滩修复工程技术设计中,蔡锋团队针对当地是强侵蚀岸段,动力强、岸滩变化快和潮间带砂质沉积物输沙率大、砂质滩面通常难以维持稳定等实际,研发出高消能、强渗透卵石分层养滩技术设计方法,提出卵石滩混合剖面设计思路,完成了回填卵石粒径、卵石滩剖面分层、回填卵石滩前滨滩面坡度、卵石滩滩肩宽度设计等。“卵石滩面孔隙大、渗流快,消能效果好。通过改变海滩修复养护的材料,利用大粒径卵石设计稳定海滩消能剖面,能够有效降低海岸泥沙输运的速率,提升海滩稳定性。”蔡锋解释说。
  在进行广西钦州茅尾海海滩修复项目技术设计时,蔡锋团队针对弱动力环境下海滩修复养护波浪动力先天不足、海滩活动性差的特征,在海滩平面布置上采用开放性岬头设计,通过波浪在向岸传播过程中的折射,让能量在岬头处产生辐聚,局部提升波浪能量。并在此基础上辅以清淤等手段,实现弱动力环境下构建波浪相对高能岸段,形成适合海滩发育的动力环境。茅尾海海滩修复完成后,成了人们亲海游玩的好去处。
  随着研究的深入,蔡锋团队海滩修复的理念也在变化。从最初的留得住沙,向更加绿色生态环保方向转变。在后期的海滩修复工程技术设计中,他们增加了对沙滩后滨生态设计,选择设计适合海边生长的绿植群落,以更好地防风固沙、美化环境。
  为使修复的滩面更美观,蔡锋团队还首创了海滩排水管涵设计,创新性建立强潮低潮阶地型海滩剖面演化数值实验分析方法等。在海滩养护修复技术的研发中,他们发表了80多篇高水平论文,申请了7个发明专利。

开拓进取 乘势前行
  蔡锋认为,作为国家科研单位的研究团队,更应把精力放在做好研究、引领并推动整个沙滩行业的发展上。他时常告诫团队成员,我们是研究所不是设计院,设计的事让设计院去做。大家要在技术创新、理论发展上多下功夫。
  为推动海滩养护修复行业的发展,蔡锋团队集成我国海滩养护经验和技术,出版了《中国海滩养护技术手册》,建立起适合我国海岸特征与社会经济发展的海滩养护理论体系与技术方法。该手册已成为全国沿海地区开展海岸保护与修复的重要技术指南。
  与此同时,他们还编写制定了4项海滩养护行业标准。其中,《海滩养护与修复技术指南》《海滩质量评价与分级技术规程》获批施行,另两项行业标准已编撰完成,并通过专家验收。
  在蔡锋团队推动下,我国海滩养护修复技术逐渐走向成熟,在沿海地区海滩养护修复项目中得到广泛应用。国家《海岸线保护与利用管理办法》明确将海滩修复养护技术作为岸线修复的核心技术。该技术已成为落实《全国海洋功能区划(2011~2020年)》《海洋生态文明建设实施方案(2011~2020年)》等多项砂质海岸保护的主要依托,为我国正在开展的“蓝色海湾”“生态岛礁”等重点生态修复和保护工程提供了科技支撑。
  谈到下一步的工作,蔡锋表示,未来他们将把研究的重心放在海滩资源开发与管理技术的研究上。经过多年发展,我国海滩养护技术已日臻成熟,但像建筑等技术一样,也需要不断提升发展。“中国已兴起了滨海旅游热潮,海滩经济迎来了新机遇。”蔡锋对海滩行业发展充满了信心。

 

 

查看原文:http://epaper.oceanol.com/shtml/zghyb/20180619/73858.shtml

 


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