山东省滨海沙滩防护工程环境灾害及防灾减灾对策研究

About 80% of sandy beaches are currently experiencing erosion problems on the coast of Shandong province, which have threaten people’s daily life, and resulted in enormous national and local economic losses. Currently, “Hard Engineering” beach protection method, which has been used to protect coastal sandy beaches in Shandong, has caused some environmental hazards problems, some protected beaches become more erosive, and some have even disappeared. On the other hand, “Soft Engineering” beach nourishment method, which has applied on the coast of Shandong, also has some problems with beach profile and engineering designs, resulting in losses of beach sand and poor beach protection results. Therefore, this proposed project is undertaken to collect long-term field data, carry out a series of laboratory tests, develop and refine theoretical models, and undertake numerical modelling to investigate mechanism of beach erosion initiation and development, discover the relationship between sediment transport rate inside and outside of surf zone and beach erosion intensity, especially impacts of wave runup on beach erosion during storm surges, propose protective mechanism on how to protect sandy beaches during storm events, develop evaluation method to evaluate the stability of protected beaches, develop new and ecological beach nourishment technology that will enable us to more easily nourish beaches, cost less, and achieve better nourishment results, and provide coastal hazard prevention and mitigation strategies and scientific methodologies to the national “Blue Bay Remediation” projects that are currently undertaken to remediate coastal bays including sandy beach protection along the coast of Shandong province.

山东沿海约有80%的滨海沙滩处于侵蚀状态，灾情已威胁到海岸带人类的正常生产生活，给国家及地方经济带来了巨大损失。目前山东沿海采用的硬工程沙滩防护方法导致了不同程度上的工程环境灾害，多数沙滩局部侵蚀加剧甚至沙滩消失；而采用的软工程沙滩养护方法由于工程设计和施工问题也导致沙滩抛沙流失，效果不佳。因此，本项目将通过系统地开展山东典型沙滩的长期现场数据采集、室内系列试验、理论研究和数值模拟相结合的研究方法，揭示滨海沙滩防护工程环境灾害的发生及发展机理，探索风暴波浪破碎区内外的泥沙输运量与沙滩冲淤演变规律，尤其风暴潮过程中的风暴波爬高对沙滩侵蚀的重要作用，提出滨海沙滩的风暴侵蚀防护机制，建立滨海沙滩防护稳定性的评估方法，研发一种施工简单、成本低、效果好的沙滩生态养护新技术，为山东沿海正在实施的国家“蓝色海湾整治”项目中的沙滩防护工程提供更合理有效的防灾减灾对策和科学方法。

海岸侵蚀是普遍存在的海岸带自然灾害，其随着海平面上涨而加剧，阻止或减缓海岸侵蚀成为当今学者的研究热点和难点。山东沿海约有80%的滨海沙滩处于侵蚀状态，而现今采用的“硬工程”沙滩防护方法诱发了不同程度上的工程环境灾害，“软工程”防护成本昂贵且效果欠佳。本项目研究内容包括：研究山东滨海沙滩工程环境灾害演变机理及防护机制，研究滨海沙滩防护稳定性与评估方法，研发沙质海岸防护新技术，提供更为合理有效的滨海沙滩防灾减灾对策和科学方法。.本项目每年采集了山东3000km海岸线的155个沙滩数据，每月采集了5个重点研究的滨海沙滩数据；采用实验波浪水槽模拟风暴浪作用下的沙滩侵蚀过程；应用耦合的数值模型（SWAN、FVCOM、XBeach）模拟风暴大浪和高水位下的沙滩演变过程；建立了国内首个侵蚀海岸防护的现场实验基站，研发“软工程”沙滩防护新技术。.项目研究发现：74%的沙滩受人工干预，26%的处于自然状态但侵蚀较为严重；山东沙滩防护主要采用“硬工程”防护方式，风暴/寒潮是导致沿海防护工程遭受破坏、沙滩侵蚀、环境灾害频发的主要原因；主要滨海海水浴场沙滩采用抛沙养滩防护方法，但泥沙流失严重，采用生态“水下沙龙”防护可有效消浪，阻止沙滩泥沙流失；研发的沙袋防护结构具有造价低、防护性能好、稳定性高、寿命长等优点。.本项目取得了良好的科研成果，完成或超额完成了项目拟定的各项任务指标：发表学术论文70篇，主编【海洋与湖沼】专刊1期，授权专利12项，登记软件著作权4件，培养年轻教师10名、研究生12名、博士生3名、博士后2名，举办研讨会3次，参加国际会议12人次，获批省部级以上纵向项目12项（¥1亿余元）、学生获得省级奖项3项，横向项目14项（¥740万元），开展了项目科普并建立了展示网站。.基于本项目取得的良好科研成果，项目负责人牵头申报并成功获批了山东省水利工程优势特色学科（1亿元/5年，2020-2024）、山东省高等学校“海岸与近海工程安全实验室”等学术平台，荣获山东省优秀硕士生导师称号，入选欧洲自然科学院院士。