青岛即墨月亮湾岸滩开发利用与岸线整治保护工程方案分析＊

陈兆林,盖方杰,王 芸,卢 东,李国章

(1.海军工程设计研究院工程综合试验研究中心,山东青岛 266100;

2.青岛奥特莱斯名牌折扣城有限公司,山东青岛 266071;

3.山东省航运工程设计院有限公司,山东青岛 266061)

1 工程区域概况

1.1 地理位理及概况

本工程所及的月亮湾海岸岸段位于即墨市温泉镇东北部,滨海大道以东,南侧为港中旅青岛海泉湾度假区,北临南山国际会展度假城,西为青岛奥特莱斯名牌折扣城项目,东面黄海,地理位置见图1。

工程区域海底的地形较为平缓,退潮后露滩较大,约为31.8 hm2,其中礁石(局部基岩裸露)和粗砾石滩为22.2 hm2,沙滩为9.62 hm2.地表覆盖层残积物绝大部分为陆域侵蚀剥蚀砾石和剥夷砾砂层及粗砾砂亚层,局部细砂层,在潮间带形成大片潮滩。滩面随处可见砾石和砂层交错,部分区域由于潮波作用形成东、西方向的条状沙波纹。滩面与陆上接壤处的海岸线侵蚀严重,需要采取工程措施加以整治与保护。

1.2 海洋动力情况

工程区域在鳌山湾内,鳌山湾湾口朝南,呈C字形,湾口宽约12 km,南北长约9 km。鳌山湾属于M2分潮为主的正规半日潮海区,潮流基本属于往复流类型,涨潮时海水从东南口流入,西南口流出,落潮时流向正好相反。湾内流速一般为25 cm/s,东南口流速最大为85 cm/s①青岛市工程咨询院.青岛奥特莱斯月亮岛项目申请报告,2010.。由于工程区域离湾顶较近,根据国家海洋局第一海洋研究所数值模拟结果,工程海域海流流速为5～10 cm/s。鳌山湾海域平均水深约4 m,最大水深13 m。工程区域的强浪向春季为SSE,最大波高为2.2 m,夏季为NNE向和SE向,最大波高分别为2.5m和2.4m,秋季为ENE向和SE向,最大波高均为1.9m。工程区域的波浪主要来自于湾外的外海,多数为涌浪或以涌浪为主,风浪为副的混合浪。

图1 工程项目地理位置示意图Fig.1 Sketch showing geological location for engineering project

2 海岸蚀退情况及危害

由于海洋动力作用和特殊的自然地形影响,工程区域岸线蚀退塌岸严重[1](图2)。经历史演变,现已自然形成面向东南方向(强浪向)的凹湾岸线,潮滩面积约30 hm2(图3)。退蚀的海岸线距滨海公路最近处即为该路路基,如不及时采取工程措施予以整治和保护,将危及滨海公路路基的安全。另外,由于工程区海域北侧的南山国际会展度假城填筑凤岛的存在,阻碍了夏季偏东南方向的强浪向和常浪向的潮、波沿顺岸(自然岸线)向北偏东运动和扩散。显然,凤岛南侧岸线和工程区的岸线自然形成了开口状的袋形地形(图4)。当东南方向的波浪和潮流进入口袋状地形后,因水体的不可压缩性,这样势必会引起激浪和局部冲刷,影响湾内海水的平稳度,加剧湾内自然岸线的蚀退,影响滨海公路在极端天气条件下的运行安全,时间越久,问题越严重。

3 工程区岸线整治与保护方案分析

工程区岸线整治与保护,当地政府采取对该海域岸滩开发利用,促进地方经济快速发展,以发展促进和带动岸线保护的模式进行。现即墨市政府引进奥特莱斯名牌折扣城项目,在该地区滨海公路东、西两侧进行规划和建设,其海岸整治、开发利用与保护方案分为原海岸线的整治和防护工程两部分。

3.1 工程区海岸线整治方案

工程区岸线整治经方案比选,拟采用亲水型带消浪戗台和反弧胸墙的斜坡堤结构型式,其轴线走向布置遵循海洋动力学原理,尽量做到曲直有致,顺直流畅,避免较大的凹凸起伏易引起激浪和基础冲刷,有利于波浪与潮流运移和能量的扩散,美化岸线和改善海湾的自然环境。

3.2 防护工程方案

为了更有效地保护工程区内的海岸线蚀退,保护滨海公路路基免受波浪冲刷和运行安全,减少和避免因凤岛与工程岸线形成的口袋状地形,在偏东南向波浪作用下易导致激浪,保持湾内水域的平稳度,开发建设游艇码头,保护旅游设施,促进和带动当地经济发展,需要在工程区海域东南方向建设扇形防浪、挡流设施,如：防波堤或人工岛等防护工程。

3.2.1 人工岛方案

经过方案比选和综合分析,建人工岛方案要优于建防波堤方案。建人工岛方案不仅能兼顾到建防波堤方案的防浪挡流作用,掩护湾内水域的平稳度,防止激浪和防冲刷,而且能够增加不可多得的用海岸线,为游艇解决天然水深优越,掩护条件好,进出便捷的停靠港湾;解决旅游设施用地,同时还解决了在原海岸线建游艇泊位的自然水深浅、掩护条件差、进出需炸礁开挖航道等诸多技术难题。另外,从该海洋岸线规划和景观效果来看,建造海上人工岛方案(图5),能够和南山国际会展度假城已建成的凤岛协调和呼应,并且,人工岛上可种植绿色植物,从滨海公路乘车或从空中观赏,实为该海域美不胜收的一景(图6)②青岛腾远建筑事务所.青岛中央休闲度假购物中心概念设计,2010.。

3.2.2 防波堤方案

建防波堤方案,虽然能够起到和建人工岛一样的防护作用(图7),但无法解决设游艇泊位等的后方场地问题,亦不能增加可利用的岸线,景观效果也较差,从滨海公路乘车或从空中观赏,海上是一道混凝土或砌石墙,给到此旅游的游客有一种添堵的感觉。

综上方案比选和分析,在工程海域的海岸整治和岸滩开发利用与保护工程建设中,建议采用人工岛方案。

图5 人工岛防护方案示意图Fig.5 Sketch showing amanmade-island protection p lan

4 工程建设后泥沙冲淤分析

4.1 工程建设后鳌山湾冲淤变化

经数模计算,该工程建成后,对鳌山湾潮流场和波浪场影响较小,不改变海湾泥沙来源及补给情况,因而不会对鳌山湾大区域的海底冲淤变化有影响,不会改变鳌山湾现状冲淤平衡的总态势。

4.2 工程区及临近海域冲淤变化

4.2.1 海底冲淤变化

根据数值模拟结果,工程建设后人工岛外侧局部水域波浪作用增强,流速增大,人工岛间的水道流速稍有增大,人工岛内侧受掩护水域波浪和海流作用显著减弱,由此分析,工程建设后人工岛外侧前沿水域会有所冲刷,岛内侧受掩护水域则会发生淤积,其中两个人工岛的后方和近岸凹入岸段会有一些淤积,但淤积量相对不会较大。总体来看,在工程建设后初期局部冲淤变化较为明显,但经海底地形自我调整将达到新的平衡。

4.2.2 海域及岸线冲淤变化

由国家海洋局第一海洋研究所对工程区海域采用波浪场潮流场的数模计算[2],选用陆上取土填岛的技术措施和施工方法,工程对临近的凤岛、龙岛水域以及南邻的港中旅项目外侧水域海洋水动力影响都较小,因而,工程建设后的海底冲淤变化只是该工程及工程区域内外局部水域海底的自我调整,不会对临近海域的泥沙运动及海底冲淤变化造成不利影响。

另对海岸的冲淤变化分析,由于该工程所占岸线长度有限,修建人工岛的尺度相对较小,且采取陆上取土筑岛,基本不改变临近岸段的水动力作用方式和强度,所以也不会使临近海岸发生明显的冲淤变化,对于工程区域的岸线,由于有人工岛的掩护和工程建设后的海岸整治硬化,故工程区内的岸线可有效防治蚀退,保持长久稳定③国家海洋局第一海洋研究所.海岸整治及人工岛建设海洋水动力及泥沙冲淤初步分析,2010.。

5 结 语

1)工程海域由于面对鳌山湾口东南方向常浪向和强浪向的波浪和潮流作用,海岸线蚀退严重,蚀退岸线最近处已危及滨海公路路基的安全;另由于凤岛的填筑,使其与工程海域自然海岸线形成面向强浪向的开口状袋形地形,大大降低了湾内水体的平稳度,在东南风或偏东风的恶劣天气条件下,湾内增水和激浪严重,加剧了海岸线的蚀退,需要采取工程措施进行整治与保护[3]。

2)工程海域岸线整治采用人工亲水护岸即斜坡堤护岸结构形式是较为合理的;岸滩防护工程在工程海域偏东南方向即强浪向的适当地点采用陆上取土填筑人工岛方案是适宜的和可行的。

3)鳌山湾海域在一般天气条件下,海洋水动力作用不强,泥沙运动不十分活跃。工程海域泥沙基本处于冲淤平稳状态。由于港中旅南侧温泉河河道整治,上游区域水土保持逐年变好,而且,在离河口较近处还修建橡胶坝,致使河口入海泥沙渐少,再加之湾内特殊地形影响,夏季多受偏南季风作用,泥沙基本向工程海域及以北区域运动;冬季,在偏北季风作用下,泥沙基本向工程海域及以南区域运动,从大趋势分析,因工程海域水动力作用是夏季强于冬季,所以,泥沙运动方向还是以向北运动为主。分析其原因,主要水动力作用还是波浪掀沙,潮流输出[4]。但是,由于工程海域南有港中旅工程掩护,北有南山国际会展城的凤岛阻挡,因此工程海域的岸线整治和岸滩开发利用以及采用陆上取土填筑人工岛保护方案,不会改变该海域泥沙的冲淤变化,也不会对相邻海域及岸线造成不利影响,所以该项目的建设方案,对保护该海域的海岸蚀退和自然环境及当地经济发展是有利的。另项目建设本身也符合国务院〈山东半岛蓝色经济区发展规划〉的要求。所以,建议应加快推进该项目的实施进程。

[1] 程义呈,高菁.莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析[J].海岸工程,2006,25(3)：1-6.

[2] 王涛,尹宝树,陈兆林.海岸工程[M].济南：山东教育出版社,2004.

[3] 邹积山,梁端木,张正明,等.胜利油田海岸的退蚀与防治[J].海岸工程,2004,23(3)：1-6.

[4] 陈兆林,李卫国,刘锐,等.东营港海区悬沙特征及冲淤分析[J].海洋工程,2009,27(2)：110-114.