陳兆林,蓋方杰,王 蕓,盧 東,李國(guó)章

(1.海軍工程設(shè)計(jì)研究院工程綜合試驗(yàn)研究中心,山東青島 266100;

2.青島奧特萊斯名牌折扣城有限公司,山東青島 266071;

3.山東省航運(yùn)工程設(shè)計(jì)院有限公司,山東青島 266061)

1 工程區(qū)域概況

1.1 地理位理及概況

本工程所及的月亮灣海岸岸段位于即墨市溫泉鎮(zhèn)東北部,濱海大道以東,南側(cè)為港中旅青島海泉灣度假區(qū),北臨南山國(guó)際會(huì)展度假城,西為青島奧特萊斯名牌折扣城項(xiàng)目,東面黃海,地理位置見(jiàn)圖1。

工程區(qū)域海底的地形較為平緩,退潮后露灘較大,約為31.8 hm2,其中礁石(局部基巖裸露)和粗礫石灘為22.2 hm2,沙灘為9.62 hm2.地表覆蓋層殘積物絕大部分為陸域侵蝕剝蝕礫石和剝夷礫砂層及粗礫砂亞層,局部細(xì)砂層,在潮間帶形成大片潮灘。灘面隨處可見(jiàn)礫石和砂層交錯(cuò),部分區(qū)域由于潮波作用形成東、西方向的條狀沙波紋。灘面與陸上接壤處的海岸線(xiàn)侵蝕嚴(yán)重,需要采取工程措施加以整治與保護(hù)。

1.2 海洋動(dòng)力情況

工程區(qū)域在鰲山灣內(nèi),鰲山灣灣口朝南,呈C字形,灣口寬約12 km,南北長(zhǎng)約9 km。鰲山灣屬于M2分潮為主的正規(guī)半日潮海區(qū),潮流基本屬于往復(fù)流類(lèi)型,漲潮時(shí)海水從東南口流入,西南口流出,落潮時(shí)流向正好相反。灣內(nèi)流速一般為25 cm/s,東南口流速最大為85 cm/s①青島市工程咨詢(xún)?cè)?青島奧特萊斯月亮島項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告,2010.。由于工程區(qū)域離灣頂較近,根據(jù)國(guó)家海洋局第一海洋研究所數(shù)值模擬結(jié)果,工程海域海流流速為5～10 cm/s。鰲山灣海域平均水深約4 m,最大水深13 m。工程區(qū)域的強(qiáng)浪向春季為SSE,最大波高為2.2 m,夏季為NNE向和SE向,最大波高分別為2.5m和2.4m,秋季為ENE向和SE向,最大波高均為1.9m。工程區(qū)域的波浪主要來(lái)自于灣外的外海,多數(shù)為涌浪或以涌浪為主,風(fēng)浪為副的混合浪。

圖1 工程項(xiàng)目地理位置示意圖Fig.1 Sketch showing geological location for engineering project

2 海岸蝕退情況及危害

由于海洋動(dòng)力作用和特殊的自然地形影響,工程區(qū)域岸線(xiàn)蝕退塌岸嚴(yán)重[1](圖2)。經(jīng)歷史演變,現(xiàn)已自然形成面向東南方向(強(qiáng)浪向)的凹灣岸線(xiàn),潮灘面積約30 hm2(圖3)。退蝕的海岸線(xiàn)距濱海公路最近處即為該路路基,如不及時(shí)采取工程措施予以整治和保護(hù),將危及濱海公路路基的安全。另外,由于工程區(qū)海域北側(cè)的南山國(guó)際會(huì)展度假城填筑鳳島的存在,阻礙了夏季偏東南方向的強(qiáng)浪向和常浪向的潮、波沿順岸(自然岸線(xiàn))向北偏東運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散。顯然,鳳島南側(cè)岸線(xiàn)和工程區(qū)的岸線(xiàn)自然形成了開(kāi)口狀的袋形地形(圖4)。當(dāng)東南方向的波浪和潮流進(jìn)入口袋狀地形后,因水體的不可壓縮性,這樣勢(shì)必會(huì)引起激浪和局部沖刷,影響灣內(nèi)海水的平穩(wěn)度,加劇灣內(nèi)自然岸線(xiàn)的蝕退,影響濱海公路在極端天氣條件下的運(yùn)行安全,時(shí)間越久,問(wèn)題越嚴(yán)重。

3 工程區(qū)岸線(xiàn)整治與保護(hù)方案分析

工程區(qū)岸線(xiàn)整治與保護(hù),當(dāng)?shù)卣扇?duì)該海域岸灘開(kāi)發(fā)利用,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,以發(fā)展促進(jìn)和帶動(dòng)岸線(xiàn)保護(hù)的模式進(jìn)行?，F(xiàn)即墨市政府引進(jìn)奧特萊斯名牌折扣城項(xiàng)目,在該地區(qū)濱海公路東、西兩側(cè)進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè),其海岸整治、開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)方案分為原海岸線(xiàn)的整治和防護(hù)工程兩部分。

3.1 工程區(qū)海岸線(xiàn)整治方案

工程區(qū)岸線(xiàn)整治經(jīng)方案比選,擬采用親水型帶消浪戧臺(tái)和反弧胸墻的斜坡堤結(jié)構(gòu)型式,其軸線(xiàn)走向布置遵循海洋動(dòng)力學(xué)原理,盡量做到曲直有致,順直流暢,避免較大的凹凸起伏易引起激浪和基礎(chǔ)沖刷,有利于波浪與潮流運(yùn)移和能量的擴(kuò)散,美化岸線(xiàn)和改善海灣的自然環(huán)境。

3.2 防護(hù)工程方案

為了更有效地保護(hù)工程區(qū)內(nèi)的海岸線(xiàn)蝕退,保護(hù)濱海公路路基免受波浪沖刷和運(yùn)行安全,減少和避免因鳳島與工程岸線(xiàn)形成的口袋狀地形,在偏東南向波浪作用下易導(dǎo)致激浪,保持灣內(nèi)水域的平穩(wěn)度,開(kāi)發(fā)建設(shè)游艇碼頭,保護(hù)旅游設(shè)施,促進(jìn)和帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展,需要在工程區(qū)海域東南方向建設(shè)扇形防浪、擋流設(shè)施,如：防波堤或人工島等防護(hù)工程。

3.2.1 人工島方案

經(jīng)過(guò)方案比選和綜合分析,建人工島方案要優(yōu)于建防波堤方案。建人工島方案不僅能兼顧到建防波堤方案的防浪擋流作用,掩護(hù)灣內(nèi)水域的平穩(wěn)度,防止激浪和防沖刷,而且能夠增加不可多得的用海岸線(xiàn),為游艇解決天然水深優(yōu)越,掩護(hù)條件好,進(jìn)出便捷的?？扛蹫?解決旅游設(shè)施用地,同時(shí)還解決了在原海岸線(xiàn)建游艇泊位的自然水深淺、掩護(hù)條件差、進(jìn)出需炸礁開(kāi)挖航道等諸多技術(shù)難題。另外,從該海洋岸線(xiàn)規(guī)劃和景觀(guān)效果來(lái)看,建造海上人工島方案(圖5),能夠和南山國(guó)際會(huì)展度假城已建成的鳳島協(xié)調(diào)和呼應(yīng),并且,人工島上可種植綠色植物,從濱海公路乘車(chē)或從空中觀(guān)賞,實(shí)為該海域美不勝收的一景(圖6)②青島騰遠(yuǎn)建筑事務(wù)所.青島中央休閑度假購(gòu)物中心概念設(shè)計(jì),2010.。

3.2.2 防波堤方案

建防波堤方案,雖然能夠起到和建人工島一樣的防護(hù)作用(圖7),但無(wú)法解決設(shè)游艇泊位等的后方場(chǎng)地問(wèn)題,亦不能增加可利用的岸線(xiàn),景觀(guān)效果也較差,從濱海公路乘車(chē)或從空中觀(guān)賞,海上是一道混凝土或砌石墻,給到此旅游的游客有一種添堵的感覺(jué)。

綜上方案比選和分析,在工程海域的海岸整治和岸灘開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)工程建設(shè)中,建議采用人工島方案。

圖5 人工島防護(hù)方案示意圖Fig.5 Sketch showing amanmade-island protection p lan

4 工程建設(shè)后泥沙沖淤分析

4.1 工程建設(shè)后鰲山灣沖淤變化

經(jīng)數(shù)模計(jì)算,該工程建成后,對(duì)鰲山灣潮流場(chǎng)和波浪場(chǎng)影響較小,不改變海灣泥沙來(lái)源及補(bǔ)給情況,因而不會(huì)對(duì)鰲山灣大區(qū)域的海底沖淤變化有影響,不會(huì)改變鰲山灣現(xiàn)狀沖淤平衡的總態(tài)勢(shì)。

4.2 工程區(qū)及臨近海域沖淤變化

4.2.1 海底沖淤變化

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,工程建設(shè)后人工島外側(cè)局部水域波浪作用增強(qiáng),流速增大,人工島間的水道流速稍有增大,人工島內(nèi)側(cè)受掩護(hù)水域波浪和海流作用顯著減弱,由此分析,工程建設(shè)后人工島外側(cè)前沿水域會(huì)有所沖刷,島內(nèi)側(cè)受掩護(hù)水域則會(huì)發(fā)生淤積,其中兩個(gè)人工島的后方和近岸凹入岸段會(huì)有一些淤積,但淤積量相對(duì)不會(huì)較大?？傮w來(lái)看,在工程建設(shè)后初期局部沖淤變化較為明顯,但經(jīng)海底地形自我調(diào)整將達(dá)到新的平衡。

4.2.2 海域及岸線(xiàn)沖淤變化

由國(guó)家海洋局第一海洋研究所對(duì)工程區(qū)海域采用波浪場(chǎng)潮流場(chǎng)的數(shù)模計(jì)算[2],選用陸上取土填島的技術(shù)措施和施工方法,工程對(duì)臨近的鳳島、龍島水域以及南鄰的港中旅項(xiàng)目外側(cè)水域海洋水動(dòng)力影響都較小,因而,工程建設(shè)后的海底沖淤變化只是該工程及工程區(qū)域內(nèi)外局部水域海底的自我調(diào)整,不會(huì)對(duì)臨近海域的泥沙運(yùn)動(dòng)及海底沖淤變化造成不利影響。

另對(duì)海岸的沖淤變化分析,由于該工程所占岸線(xiàn)長(zhǎng)度有限,修建人工島的尺度相對(duì)較小,且采取陸上取土筑島,基本不改變臨近岸段的水動(dòng)力作用方式和強(qiáng)度,所以也不會(huì)使臨近海岸發(fā)生明顯的沖淤變化,對(duì)于工程區(qū)域的岸線(xiàn),由于有人工島的掩護(hù)和工程建設(shè)后的海岸整治硬化,故工程區(qū)內(nèi)的岸線(xiàn)可有效防治蝕退,保持長(zhǎng)久穩(wěn)定③國(guó)家海洋局第一海洋研究所.海岸整治及人工島建設(shè)海洋水動(dòng)力及泥沙沖淤初步分析,2010.。

5 結(jié) 語(yǔ)

1)工程海域由于面對(duì)鰲山灣口東南方向常浪向和強(qiáng)浪向的波浪和潮流作用,海岸線(xiàn)蝕退嚴(yán)重,蝕退岸線(xiàn)最近處已危及濱海公路路基的安全;另由于鳳島的填筑,使其與工程海域自然海岸線(xiàn)形成面向強(qiáng)浪向的開(kāi)口狀袋形地形,大大降低了灣內(nèi)水體的平穩(wěn)度,在東南風(fēng)或偏東風(fēng)的惡劣天氣條件下,灣內(nèi)增水和激浪嚴(yán)重,加劇了海岸線(xiàn)的蝕退,需要采取工程措施進(jìn)行整治與保護(hù)[3]。

2)工程海域岸線(xiàn)整治采用人工親水護(hù)岸即斜坡堤護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式是較為合理的;岸灘防護(hù)工程在工程海域偏東南方向即強(qiáng)浪向的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)采用陸上取土填筑人工島方案是適宜的和可行的。

3)鰲山灣海域在一般天氣條件下,海洋水動(dòng)力作用不強(qiáng),泥沙運(yùn)動(dòng)不十分活躍。工程海域泥沙基本處于沖淤平穩(wěn)狀態(tài)。由于港中旅南側(cè)溫泉河河道整治,上游區(qū)域水土保持逐年變好,而且,在離河口較近處還修建橡膠壩,致使河口入海泥沙漸少,再加之灣內(nèi)特殊地形影響,夏季多受偏南季風(fēng)作用,泥沙基本向工程海域及以北區(qū)域運(yùn)動(dòng);冬季,在偏北季風(fēng)作用下,泥沙基本向工程海域及以南區(qū)域運(yùn)動(dòng),從大趨勢(shì)分析,因工程海域水動(dòng)力作用是夏季強(qiáng)于冬季,所以,泥沙運(yùn)動(dòng)方向還是以向北運(yùn)動(dòng)為主。分析其原因,主要水動(dòng)力作用還是波浪掀沙,潮流輸出[4]。但是,由于工程海域南有港中旅工程掩護(hù),北有南山國(guó)際會(huì)展城的鳳島阻擋,因此工程海域的岸線(xiàn)整治和岸灘開(kāi)發(fā)利用以及采用陸上取土填筑人工島保護(hù)方案,不會(huì)改變?cè)摵Ｓ蚰嗌车臎_淤變化,也不會(huì)對(duì)相鄰海域及岸線(xiàn)造成不利影響,所以該項(xiàng)目的建設(shè)方案,對(duì)保護(hù)該海域的海岸蝕退和自然環(huán)境及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展是有利的。另項(xiàng)目建設(shè)本身也符合國(guó)務(wù)院〈山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃〉的要求。所以,建議應(yīng)加快推進(jìn)該項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)程。

[1] 程義呈,高菁.萊州灣海域水文特征及沖淤變化分析[J].海岸工程,2006,25(3)：1-6.

[2] 王濤,尹寶樹(shù),陳兆林.海岸工程[M].濟(jì)南：山東教育出版社,2004.

[3] 鄒積山,梁端木,張正明,等.勝利油田海岸的退蝕與防治[J].海岸工程,2004,23(3)：1-6.

[4] 陳兆林,李衛(wèi)國(guó),劉銳,等.東營(yíng)港海區(qū)懸沙特征及沖淤分析[J].海洋工程,2009,27(2)：110-114.