1.2　海岸防护

海岸防护是为应对海岸侵蚀而采取的工程措施。由于海岸侵蚀这一自然过程的长期存在,海岸防护也已经有了远久的历史。不过大规模的海岸防护工程建设开始于19世纪末期,海岸防护的研究也随之逐渐发展(Charlier R.H.等,2005)。近数十年来,随着海岸带经济的高速发展,以保护的海岸免受进一步的侵蚀或扩大陆地面积(围垦)为目的的海岸防护工程建设进一步加速,全球多数海岸(包括一些淤长型海岸)都建立了不同形式的防护设施。由于侵蚀特征和防护目的的不同,海岸防护形式多种多样,各自的功能、造价、寿命、维护费用、环境影响和潜在的经济价值等差异明显。这些对工程的决策和实施均起着决定性作用。现代海岸防护理念多强调维持海滩健康(hold a healthy beach),因此软性工程(soft engineering)一般被认为比传统的硬性工程(hard engineering)更环境友好(environmentally friendly)。但在人口密集的海岸,当人们的生命财产受到侵蚀威胁时,采用硬性防护措施或许在所难免(Bohemen H.D.V.,1996)。

关于海岸防护工程设计,长期以来的研究和实践积累了大量的经验,而且已有诸多颇具参考价值的文献和规范等参考资料,并随着技术手段的提高逐渐加以完善。而且,海岸防护的作用往往并不仅仅是直接阻止泥沙流失,而是对造成侵蚀各种因素进行合理的干预以达到防护目的。因此,为了选择合理的防护形式,深入了解待防护岸段的动力泥沙环境、海岸侵蚀机制和趋势非常必要。在此前提下,分析各种防护形式所起的作用、可能产生的影响及其适用性成为海岸防护设计和研究的重点。下文以目前广泛应用的一些海岸防护形式的研究成果和工程实例分析,评述这些手段在海岸防护中的作用和影响。

1.2.1　海堤

海堤(sea wall)是平行海岸布置、阻止岸线进一步后退以保护陆域免遭侵蚀的一种防护形式,是海岸防护体系中的最后一道防线。海堤的建设和研究已有悠久的历史,是应用最广的海岸防护形式。关于海堤的研究主要在其设计方面,如断面形式、波浪爬高计算、越浪量、设计标准和稳定性等。因此在海堤设计中除考虑满足一定高程和坚固程度之外还需兼顾一定的消浪功能,并将外侧堤面设计为斜坡、弧形、阶梯、加糙或透空等形式(Dominic Reeve等,2004)。但海堤对堤外海滩侵蚀的防护不会有任何有效作用(Tart和Griggs,1990);相反,海堤(特别是直立或近直立堤)造成的波浪反射可促使堤前滩面侵蚀加剧,而且随堤前水深的增大这种效应会更加明显(姜梅2000;Raudkivi和Dette,2002;童朝锋等,2002),这样的例子在国内外非常普遍。例如,江苏废黄河三角洲海岸今年的达标海堤兴建尽管暂时阻止了岸线的进一步后退,但堤前滩面下蚀明显加剧(虞志英等,1994;张忍顺等,2002)。从防护对象看来,与其说海堤是海岸防护设施,不如说成是陆地防护设施。

海堤的积极和消极作用可归纳如下:①海堤可直接把陆地和海洋之间的动力作用隔开,使陆地免受波浪、风暴等的侵袭,千百年来在固定岸线、防潮防浪等方面发挥了重要作用;②经海堤反射的波浪对堤跟的掏刷和堤前滩面的冲刷强烈,极易造成护坡的塌陷和滩面的下蚀,从而增加常年维护和重建的庞大费用;③海堤的修筑切断了陆域泥沙来源(河口除外),打破了海岸原有的泥沙平衡,加剧了堤外的侵蚀作用;同时使海岸侵蚀失去陆域缓冲,造成潮滩剖面坡度变陡,甚至缺失高潮滩,原有潮滩生态系统必将遭到破坏。

1.2.2　丁坝

具有导流、护岸、促淤等作用的丁坝(groin)在河道整治和海岸防护中有着广泛的应用。丁坝防冲促淤效果及其引起的局部冲刷已有了不少有价值的研究成果,不过由于丁坝在河道整治方面的应用比海岸防护更为广泛,大多数研究成果集中在河岸丁坝作用及机理方面(如万春艳等,2003;应强等,2004;窦希萍等,2005)。

然而对于海岸防护工程中丁坝而言,波浪、潮流等动力作用远比单向水流作用为主的河道复杂,丁坝防护方面的研究多为丁坝修筑后岸线和岸滩剖面形态变化以及丁坝(群)合理的布置形式等方面,而且多为对工程实例防护效果研究(陈来华等,2004)。通用的理论计算模式非常少。目前预测丁坝建设后地形演变的一维数学模型较多,如GENESIS(美国陆军工程兵团,USACE)、LITPACK(丹麦水工试验所,DHI)和UNIBEST(荷兰代尔夫特水利研究所,WLDlft)等,但由于这些模型通常仅考虑波浪入射方向、丁坝长度与位置等有限因素,预测结果也仅限于岸线形态变化,对水下地形变化的预测难以实现,适用范围和预测精度受到一定限制。最近,USACE的Hanson和Larson(2000)开发的一套N-line模型排除了上述一维模型中沿岸韵律模式的继承性,还可得出不同水深和地貌部位的冲淤变化。在具体的工程设计中,通常需要根据当地实测动力泥沙特征进行数值模拟或物理模型试验提出或优化工程布置。

海岸丁坝的作用主要是阻止或减缓沿岸流及沿岸流引起的沿岸输沙,因此多用于沿岸输沙率较大的侵蚀性岸段。在无沿岸输沙或沿岸输沙率非常小的岸段,丁坝对岸滩防护几乎没有作用。即使在有沿岸输沙的海岸,由于动力格局和海岸物质组成的不同,丁坝防护后岸滩的淤蚀动态差异很大。如在淤泥质海岸建造丁坝建筑物,由于斜向入射波破碎后使丁坝的上游侧动力加强,冲刷细颗粒泥沙组成的海滩,而在下游侧波浪掩护区形成悬沙淤积;在砂质海岸,泥沙运动形式以推移为主,丁坝拦截沿岸输沙后在其上游侧形成淤积区,而下游侧则因泥沙来源减少而形成冲刷(刘家驹,2002)。

由于丁坝所能防护的岸线范围非常有限,在侵蚀防护中一般沿岸布置一系列的丁坝群以实现对海岸的整体防护。根据美国《海滨防护手册》中的推荐,丁坝间距一般为丁坝长度的2～3倍。在丁坝群的下游,由于沿岸流的输沙能力大于上游来沙量,岸滩常发生冲刷。另外,当丁坝在拦截沿岸输沙的同时常在其上游一侧形成向海方向的沿堤流,泥沙随沿堤流向海输运会导致海岸泥沙流失。为解决上述不利影响,丁坝常与离岸堤和人工补沙等措施并用,或将丁坝坝头筑为丁字形以防止沿堤流的形成和泥沙流失(Silvester和Hsu 1997)。

合理布置的丁坝(群)常有以下主要功能(Reeve 2004):①阻止或减少沿岸输沙,对稳定岸滩和岸线具有一定作用;②将强潮流“挑离”近岸;③减小人工补沙岸滩的泥沙流失;④控制海湾内泥沙的季节性输运;⑤减缓其他大型海岸工程建设引起的波浪冲刷;⑥加宽和改善休闲沙滩。同时,如果丁坝(群)工程布置和设计不够合理,可能引起以下不利结果:①在高沿岸输沙率海岸,如果丁坝设计中没有留出泥沙通道或进行人工补沙,丁坝下游的很大范围内将出现强烈的侵蚀;②丁坝下游的强烈侵蚀可能危及丁坝本身的安全;③如果出现异常风浪(与设计波浪方向有较大夹角)可能逆转丁坝上两侧的冲淤形势;④由于大风浪时泥沙可能随沿堤流向海流失,丁坝对海岸防护并无积极作用;⑤处于丁坝掩护区的高滩淤积的同时可能会使低滩发生侵蚀;⑥丁坝布置一般与波浪入射方向夹角很小,防浪和消浪作用不大。

1.2.3　离岸堤

离岸堤(offshore breakwater)是在岸外一定距离的海域建造大致与岸线平行的防波堤。当在离岸一定距离的浅水海域中建造大致与岸线平行的离岸堤后,由于堤后波能减弱,可保护该段海滩免遭海浪的侵蚀,同时在离岸堤与岸线间波浪掩护区内,沿岸输沙能力也将减弱,促使自上游侧进入波影区的泥沙沉积下来并逐渐形成由岸向海突出的沙嘴。当离岸堤的长度相对其离岸距离足够大时,沙嘴可发展成为与堤相连的连岛沙坝。粗略地讲,在上游有足够来沙的情况下,当单道离岸堤的离岸距离XB与堤长LB的比值XB/LB在1～2时,堤后将形成由岸伸向海的沙嘴,当该比值小于1时沙嘴将发展成连岛沙坝(谢世楞,1999)。离岸堤主要适用于以横向泥沙运动为主的海岸,当沙嘴和连岛沙坝发育后,其作用将与丁坝相似。在有沿岸输沙的海岸对拦截沿岸输沙也是有效的。离岸堤可为单堤,也可布置为间断的形式,即每两道堤间有一口门的分段式离岸堤。

在实际情况下,离岸堤堤后的岸线变化与水深、波浪、岸滩状况(泥沙粒径、岸滩坡度等)以及离岸堤的堤长、顶高、离岸距离、透水性等因素有关。如在粉砂淤泥质海岸建造离岸堤后,由于悬沙为泥沙运动的主要方式,岸线变化模式与上述截然相反,沙嘴由离岸堤向岸方向发育(刘家驹,2002),笔者近期对江苏吕四粉砂淤泥质海岸促淤工程的促淤效果观测中也验证了这种淤积模式。

离岸堤是否对海岸起到防护作用决定了离岸堤能否将邻近岸滩冲刷的泥沙保留在波影区内,形成稳定的沙嘴或连岛沙坝。因此沙嘴和连岛沙坝的形成条件是离岸堤设计与防护效果研究的主要内容。Suh K.等(1987)根据大量现场资料和模拟试验分析,认为离岸堤的堤轴线与破波线的相对位置是一个综合性的重要因素,对单道离岸堤分别给出不同堤长LB和离岸距离XB时沙嘴的长度Xs的关系式,即

由式(1.2)可以得出,当=1.0时(离岸堤在破波线的位置),LB≥2.65XB可形成连岛沙坝(≥1.0,即沙嘴长度Xs大于离岸堤的离岸距离XB);当=0.5时,LB≥3.15XB方可形成连岛沙坝。该模式与陈子霞(1984)推荐的LB≥3XB相近。

对于分段式离岸堤,沙嘴长度还与两堤间的口门宽度GB有关,即

式中,该式的峰值在约为0.5处。

黎维祥和刘家驹(1991)通过实体波浪泥沙物理模型试验,同时收集大量现场及其他试验资料进行分析研究,得出岸堤建设后沙嘴和连岛沙坝的形成有以下判别标准,即

对于形成连岛沙坝,有

对于形成沙嘴,有

对于不起防护作用,有

日本是建造离岸堤最多的国家,Seiji等(1987)对日本1552道离岸堤的调查资料分析显示:最常用的堤长为100～200m;建堤水深90%在5m以内,最常见的水深为3～4m;65%的离岸堤堤顶高程在平均海平面以上1～2m;离岸距离在20～80m的占总数的63%;堤后形成连岛沙坝的实例占总数的60%。同时指出,若保持堤后的岸线变形后正对口门处的岸线不会局部侵蚀,GB/LB应不大于0.3。

另外,离岸潜堤也是离岸堤的一种形式,多用于淤泥质海岸的防护,不过由于潜堤的应用没有出水堤广泛,对潜堤的专门研究也相对较少。张一帆等(1998)在对废黄河口海岸防护规划中设计并实施了离岸潜堤与丁坝相结合的防护形式,近期地形测量资料显示,这种布置形式对主海堤和堤前滩面具有一定的防护效果。但未形成明显的沙嘴和连岛沙坝。

离岸堤可正面直接阻止波浪入射耗散波浪能量,真正成为岸滩的有效屏障,连岛沙坝的形成又可以起到丁坝的防护作用,同时可以拦截部分横向输沙,因此离岸堤在海岸防护中已得到非常广泛应用。但实践表明,离岸堤也并非完全理想的防护形式,因为离岸堤一般修建在破波带以外的岸坡,施工难度相对较大,工程造价高,而且仅能保护其附近有限范围滩面,堤前冲刷严重且维护成本高。

1.2.4　人工岬湾

“自然在表达如何侵蚀的同时也告诉人们如何去防护”Reeve(2004),采用岬角控制的方式塑造稳定的人工岬湾(headland control)进行海岸防护的设计灵感便是来自自然界中多见的稳定齿状岬湾岸线。自20世纪中叶以来,这种防护形式已在欧美、日本、澳洲、新加坡、中国台湾地区等地广泛应用,并获得成功(Silvester和Ho,1972;Toyoshima,1976;Wong,1981;邱筱岚,2003)。我国沿海的自然岬湾海岸非常发育,但大陆地区人工岬湾用于海岸防护的工程实例尚无相关的文献记载。

由于人工岬湾的设计主要是依据自然岬湾稳定的海岸形态,因此认识自然岬湾的形成机理以及岸线性状与动力、地形等因素之间的关系是人工岬湾设计的关键所在。

岬湾海岸的平衡岸线概念是由Krumbein(1944)(引自Moreno和Kraus,1999)提出并得到广泛认可的,并由Silvester(1960)开始将平衡岸弧应用于海岸工程。随后平衡岸弧形态的几何图像拟合计算成为主要的研究方向,如Yasso(1965)提出的对数螺线公式以及随后又由Hsu等(1987)和Silvester等(1991)提出抛物线公式成为公认的是对平衡岸弧形态描述方法。另外,还有一些诸如双曲螺线公式和双曲正切公式等,这些公式都具有各自的优点和适用范围。

1.对数螺线

Yasso(1965)最早通过对美国东海岸和西海岸的4个原型海湾进行测量,用对数螺线模拟了原型海湾,进而提出对数螺线理论模式,即

Yasso(1965)对对数螺线公式的描述时指出,对数螺线的中心并不在波浪发生绕射的上游岬角处,在得出该公式所用的4个海湾中,对数螺线中心距离上游岬角的距离在0.3～2000m之间。同时,波浪特征和入射角并没有在此加以考虑。

Silvester(1970)根据上述对数螺线海湾概念通过模型试验分析认为,R2/R1或α的数值与波浪入射方向β(波浪入射方向与两岬角连线之间的夹角)有关,即每个波浪入射方向对应一个R2/R1或α值,并给出一条关于α—β的关系曲线。另外,海湾形态与对数螺线的相似性同样被Rea和Komar(1975)、LeBlond(1979)和Finkelstein(1982)等的研究所证实。

不过由于对数螺线模式仅对上游岬角所掩护的弯曲岸段适用,或在海湾尚未发育到静态平衡时适用,再加上精度等其他原因,这种争议较大的模式在工程设计中很难得到推广。Silvester和Hsu(1997)更是认为,许多天然岸弧形态与对数螺线相吻合的现象甚至可能是巧合。

2.抛物线

抛物线海湾是由Mashima(1961)首次提出并用来描述日本东京湾(Tokyo Bay)、相模湾(Sagami Bay)和房总半岛(Boso Peninsula)的弧形海湾岸线形态。Hsu等(1989)提出用控制线长度R0(两岬角之间的距离)、海湾任一点到控制点(上游岬角)的距离R1、R2与控制线的夹角θ和波峰线与控制线之间的夹角β表示岬湾稳定形态(图1.4)。

该模式对海湾的下游部分岸线(当θ较小时)的拟合要比对数螺线海湾更加接近海湾的实际形态,然而,随着θ的增大,当靠近上游岬角时便出现与海湾实际岸线形态较大的偏差。为此,Shu和Evans(1989)根据前人的模拟海湾形态和澳大利亚一些自然海湾的拟合,将上述式(1.5)修正为以下多项式公式,即

并给出式中参数C0、C1和C2与波浪入射角β之间关系的曲线(图1.5)。

该公式与其他模式相比可以比较全面地拟合出与岸线实际形态接近的曲线,并在许多天然和人工岬湾海岸中得到验证(Silvester和Hsu,1997)。

1.2.5　人工补沙

人工补沙(beach nourishment)是从海底或陆上采集合适的沙源对侵蚀性海滩进行填筑以弥补被侵蚀的泥沙、塑造新的岸滩形态,从而防止海岸侵蚀和岸线后退的一种防护措施。由于可以提供由波浪和水流塑造海岸形态所需的物质基础,而且对海岸自然过程的影响甚小,人工补沙被认为是一种最理想的海岸防护方式而广泛采用(Dean R.G.,2002)。不过人工补沙工程最重要的问题是经济效益,因为人工补沙本身成本相对就较高,补沙后由于部分泥沙流失,必须进行阶段性的重补以维持海岸形态的稳定。近年来,对现有人工补沙工程效益方面的对比研究也非常多(如Lynn A.L.等,1990;Tanya C.H.等,1998;Hugo R.等,1999;Hanson H.等,2002;Nicholas J.等,2005)。并普遍认为美国和欧洲近数十年来的实践经验是,不管是作为单一的补沙还是与丁坝、离岸堤、人工岬湾等工程相结合的补沙都是相当合算的。如果沙源可采自航道开挖或疏浚等挖沙工程,人工补沙进行海岸防护的效益将更加明显(Reeve P.等,2004)。

由于人工补沙需要寻找能在受补给海岸动力条件下相对稳定的沙源,且不会对沙源区和补沙区造成不良的环境影响,因此沙源选择是人工补沙设计的首要任务。如果认为受补给海滩原有的泥沙组成可以代表与该海岸动力环境相适应,海岸侵蚀的主要原因仅是缺沙,那么沙源沙与海岸原有泥沙粒径相近是最好的选择。不过,为了减少填筑沙的流失,通常选用中值粒径略大于海滩原有泥沙的沙源。除粒径外,沙源沙的分选性也是影响补沙后海岸稳定性的一个重要因素。一般陆上沙丘或海底表层的沙源粒径相对较小且分选性好,易于流失,而在冲积河道或海中浅滩的沙源较粗且分选性较差,在多变的海岸动力环境下流失量会更小(谢世楞,2002)。

当沿岸输沙量较大时,可以建造短而低的丁坝(群)来减小沿岸方向的补沙流失,而当横向输沙较大时可采用离岸堤加以控制,国外很多大型人工补沙工程都是与丁坝离岸堤或人工岬角相结合而实施的。此类组合方案曾被第26届国际航运会议有关海滩人工补沙技术议题组作为结论性建议提出。

在实际工程设计中,由于沙源的限制,往往需要选择较细、分选性较好易于流失的沙源进行填筑。为了达到补沙目的,通常需要超量填沙,这样即使在大量细颗粒泥沙流失后,仍能保持所需的填沙量。因此在工程设计中需要计算超填率(实际超量填筑的泥沙总量与要求填沙量的比值)。在早年的计算方法中,假定由于波浪对泥沙的分选过程中,填料中将只有粒径与当地原有泥沙粒径相同的部分才能留住,经波浪分选后混合填料和原有海滩沙的综合粒径分布曲线与原海滩沙一致。James(1965)根据该假设推导出的超填率公式曾被美国《海滨防护手册》采用。该方法的主要缺点在于假设粒径比原海滩沙更粗的颗粒在波浪分选过程中也随细颗粒泥沙全部流失,这与实际情况并不相符。

Swart(1991)在上述理论基础上,假设仅有粒径较细的泥沙在波浪分选过程中流失,推导得出更趋合理的超填率计算模式,并绘制出超填率计算图(图1.6)。

图1.6中,Mφb和Mφn分别为以φ值表示的沙源和原海滩沙的平均粒径,δφb和δφn分别为以φ值表示的两种沙的粒径标准差,Mφ和δφ可由式(1.8)和式(1.9)计算,即

根据δφn/δφb和(Mφb-Mφn)/δφn的计算值,便可在图1.6中的RA等值线簇中找到对应的超填率,如落在图的左下侧表示人工海滩填沙稳定,而在右下侧则表示不稳定(图1.6)。

沙源的限制是人工补沙工程最大的障碍,为了得到分选较差的沙源,可考虑采用两种或两种以上的不同粒径沙源进行混合填筑以减小超填率。

另外,旁通输沙(sand bypassing)也通常被认为是人工补沙的一种特殊形式,即为了减小因突堤等人工建筑物拦截沿岸输沙而引起的下游海滩侵蚀,通过泥浆泵或输沙管等人为地将被拦截的部分泥沙补给下游侵蚀岸段。

1.2.6　盐生植被

随着海岸防护工程实践和科学研究的进一步深入,人们越来越意识到工程实施与自然过程的和谐,海岸防护工程的重心也开始由硬性工程(如海堤、丁坝、离岸堤等)向与海岸自然过程冲突相对更少的软性工程(如海滩补沙等)或软硬结合工程(如人工岬湾与人工补沙组合)转变,目前软性防护工程在海岸防护中所占的比例在逐年提高(Zimmermann C.等,2005)。前文所述的海滩补沙和人工岬湾等工程多用于砂质海岸的防护,而对于侵蚀性淤泥质海岸,如果侵蚀强度不大或实施一定的防护措施后可以使盐生植被(salt marsh vegetation)在一定范围内生长,植被的消浪和固沙功能可以在几乎不影响海岸生态环境的情况下减少海滩泥沙的流失甚至使海岸转冲为淤。

海岸盐生植被的消能、固沙、促淤和护岸等功能目前已得到广泛认可。但由于侵蚀性淤泥质海岸的潮滩一般由于侵蚀而并不十分宽广,盐生植被多为耐盐性好且能够适应较高潮侵频率和强动力作用的低潮滩环境先锋植被,如红树林、大米草和互花米草等。近年来对盐生植被防冲护岸的研究也主要考虑这些先锋植物的作用。

红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带的木本植物群落。作为海岸防护林的第一道屏障,红树林被誉为沿海地区人民赖以生存的“生命林”,在防灾减灾中具有不可替代的作用。红树林因其枝叶繁茂,根系极其发达,纵横交错的支柱根、呼吸根、板状根、气生根、表面根等形成一个稳固的支架,使植物体牢牢地扎根于滩涂上,并且盘根错节形成严密的栅栏,从而起到了防浪促淤的作用。红树林内水流的速度可降至光滩的1/6～1/5,水体大量泥沙可在红树林中落淤,从而不但起到了促淤保滩的效果,而且可以减少航道的淤积速度(林鹏,2003)。Mazda Y.等(1997)对越南东京湾(Tong King Bay,现称北部湾)红河三角洲附近红树林的现场观测显示,在平均水深大于1m的情况下,波高1m的波浪经过1.5km宽的红树林带(树龄6年,树干平均半径0.20m)后波高可降至0.05m,而在同一区域同样条件下的光滩上,波高仅能减小到0.75m。

大米草和互花米草分别为原产于英国和北美海岸的草本盐生植被,自1907年英国海岸侵蚀皇家专门调查委员会(Royal Commission on Coastal Erosion)启动一项对米草保堤护岸和造陆功能的研究以来,米草开始逐渐被广泛引种和研究。同样出于保滩护岸、促淤造陆等目的,我国于20世纪60年代初由南京大学的仲崇信教授等引进大米草(spartina anglica),在20世纪70年代末又引进互花米草(spartina.alterniflora)。米草属植物引种后,广泛推广到广东、福建、浙江、江苏和山东等沿海滩涂上种植。

互花米草和大米草等盐生草本植物对护岸和促淤等方面的作用研究多年来取得了丰硕的成果,特别是在盐沼沉积动力研究方面,除大量现场和模拟试验研究外,近年来还发表了不少很有价值的综述(如时钟等1995,时钟、陈吉余,1995;Kennish M.J,2001),对盐沼沉积动力机制和模式、野外观测和模拟方法以及盐沼物理过程及其应用等方面进行了很好的概括和总结。

引种盐生植被以起到防冲、促淤和护岸等效果的前提是保证盐生植被能够在滩涂上生长,然而这些盐生植被的消长受到波浪、潮流、底质特征、潮侵频率等诸多因素的影响(Wang Y.H.,2004)。在强烈侵蚀的淤泥质岸段,由于动力作用较强、表层泥沙粗化、潮滩高程较低(潮侵频率大)等原因,人工盐生植被的防护难以实施。在弱侵蚀岸段,尽管盐生植被可以在一定范围内生长,但随着盐沼外侧光滩侵蚀过程的进行,盐生植被外缘动力逐渐加强,甚至出现侵蚀退化的现象,特别是新的人工盐沼尚未能形成联合根系时,特大风浪更能造成致命冲击,必须采取其他配套工程措施对植被退化加以保护。因此,对侵蚀性海岸盐生植被本身的防护是实现盐沼对海岸防护功能的重要前提。

以江苏侵蚀性淤泥质海岸为例,1985年在废黄河口南侧300m左右和废黄河口凹岸部位栽种互花米草100多亩,草滩南侧建有丁坝群,当年米草长势良好并封滩,草滩同时平均淤高20cm以上。然而1986年1月一次寒潮(风力9级)便将草滩彻底摧毁,滩面最多下蚀达90cm;同期吕四侵蚀性海岸简单防护下(稀疏的丁坝保护)种植大米草亦未取得成功,但在丁坝—离岸堤组合防护区的大米草得以保留,并起到良好的防冲固沙作用。笔者2005年6月在此调查时,大米草依然在防护区内成片分布,且分布区高程明显高出周围光滩。在弱侵蚀的射阳大喇叭口附近的贝壳堤以下潮滩,1987年栽种互花米草以来,互花米草不但长势良好,而且使潮滩上部转冲为淤。此外,东灶港至团结港、蒿枝港至塘芦港等微冲岸段米草滩也有类似的转冲为淤现象(陈才俊,1994;王艳红等,2003)。

大米草和互花米草对于许多地区都属于外来物种,由于适应当地自然条件,长势迅猛。不适当的引种可在很大程度上改变海岸环境和原有生态系统,并对海滩养殖等造成一定的影响。目前已有不少批评意见,甚至被认为是毒草(张征云等,2004)。

1.2.7　海岸防护措施的评价和总结

对海岸防护措施综合的评价和总结的研究相对较少。Hardaway等(1999)通过对美国大量海岸防护工程设施的调查研究,根据各类工程的投资效益和环境影响等因素,定量评估了以下几种防护工程(表1.1)。同时认为,海堤、护岸和丁坝的建设成本较高,且可以削弱近岸水流,并对水质和湿地环境有负面影响;离岸堤和人工岬湾同样需要较高的投资,但对水质、水流和湿地环境影响较小;人工盐生植被投资最小,而且对水质和湿地环境影响很小(甚至有改善作用)。

海岸防护措施研究现状与工程实践分析,可将各种海岸防护工程的主要作用、优势和缺点及其应用情况列于表1.2中。