人工島建設對岸灘影響與修復

朱川林，周高銳

（三亞機場建設有限公司，海南 三亞 572000）

沙灘是濱海旅游城市重要資源，隨著人民生活水平日益提高，沙灘資源保護越來越受公眾所關(guān)注。近年來，隨著地方政府在近岸規(guī)劃開發(fā)的海洋項目增多，海岸的侵蝕日益嚴重。國家層面在2018 年之后收緊了圍填海政策，暫停地方填海項目審批，對已經(jīng)批復的填海項目開展生態(tài)修復工作。

海灘養(yǎng)護是通過人工措施將異地砂源運輸至需要增加泥沙的侵蝕岸段，增加岸線灘肩寬度，海灘養(yǎng)護能夠有效增加海灘范圍、減小海灘侵蝕的不利影響，在不改變岸線自然屬性條件有效改善海灘景觀。本項目離岸人工島實施本質(zhì)并未造成該區(qū)域岸線砂源流失，人工島實施造成近岸局部水動力發(fā)生改變，造成岸線砂源在項目波影區(qū)淤積，兩側(cè)沖刷的分布格局，根據(jù)目前國內(nèi)外岸灘修復經(jīng)驗，所采取的旁通輸沙海灘養(yǎng)護措施更加適合本項目的生態(tài)修復工作。

1 研究區(qū)概況

紅塘灣位于三亞市西側(cè)，海灣長度約20 公里，工程海域主要受南海前進潮波控制，屬于不規(guī)則日潮混合潮，海區(qū)的潮汐日不等現(xiàn)象顯著，全年最高潮位2.26m（當?shù)乩碚摶妫?，全年最低潮?.01m，潮差較小，屬于弱潮海域。根據(jù)擬建項目附近15m 水深海域2016-2017 年實測波浪資料，在觀測年中年最大波高Hm=4.57m、最大周期Tm=17s。在觀測年中全年最大浪的浪向為SW；全年次最大浪的浪向為WSW；全年常浪向為SSE，出現(xiàn)率為43.01%；全年次常浪向為S,出現(xiàn)率為29.21%。

工程區(qū)所在陸側(cè)的南山嶺等山丘，是新時代燕山運動伴發(fā)多期巖漿活動面構(gòu)成的花崗巖山地。在區(qū)域地質(zhì)背景和全球海平面上升過程中，塑造形成了本工程海域附近砂質(zhì)海灣、基巖岬角、巖灘和海灘等不同的岸線類型和地貌特征。從岸線類型看，工程附近海岸主要為砂質(zhì)岸線與海灘巖岸線。

本項目為離岸式人工島，離岸距離約700 米，一期工程約48 公頃。二期工程擬在一期基礎(chǔ)上擴建約418公頃，二期因無證施工，僅形成部分外圍堰護岸拋石施工，內(nèi)側(cè)吹填砂料形成4 處分區(qū)陸域。4 個區(qū)域均在低潮位以上，面積分別約為41 公頃、22 公頃、10 公頃和1.5 公頃左右。項目于2015 年12 月開始施工，2017 年6 月現(xiàn)場停工，人工島整體陸域未完成吹填，但外護岸拋石已出水面，人工島輪廓東西長度約3 公里，南北寬度約1.8 公里。

2 項目建設對岸線沖淤情況

2.1 模型預測分析

以2015 年岸線及已實施的臨空產(chǎn)業(yè)園一期為邊界條件的計算結(jié)果顯示，因已實施的臨空產(chǎn)業(yè)園人工島離岸距離最大只有2.5km，對波浪場的影響范圍相對有限，天涯海角沖刷段、天涯鎮(zhèn)以東的淤積段以及南山景區(qū)和三美灣附近均未受到明顯影響。但在人工島掩護區(qū)附近，天涯鎮(zhèn)至塔嶺岸段的沖淤影響相對較大，表現(xiàn)為人工島掩護區(qū)的淤積和掩護區(qū)兩側(cè)的沖刷。其中天涯鎮(zhèn)向西至人工島掩護區(qū)的約2.6km 岸段沖刷增強，30 年最大沖刷后退23m，流失泥沙總量約53 萬方。在一期臨空產(chǎn)業(yè)園掩護段長約1.7km 的岸段，30 年間岸線最大淤積幅度在139m 左右。在掩護區(qū)西側(cè)約1.2km 岸段為人工島掩護區(qū)西側(cè)的沖刷岸段，但因該岸段海灘巖早已出露，岸外海灘巖分布廣泛，沖刷后退相對較慢，1.2km岸段上30 年間最大沖刷后退約38.8m，泥沙流失總量在42.0 萬方左右?？梢?，已實施的臨空產(chǎn)業(yè)園人工島影響下的岸灘沖淤主要集中在人工島掩護區(qū)及其兩側(cè)約6km 岸段，表現(xiàn)為掩護區(qū)的淤積和兩側(cè)的沖刷，與人工島實施三年來的監(jiān)測沖淤變化情勢接近。

2.2 岸線監(jiān)測分析

根據(jù)工程實施以來工程區(qū)附近的岸灘斷面監(jiān)測結(jié)果，位于西側(cè)沖刷段的 H9 斷面在+1m 高程至+2m 高程附近沖刷明顯，因海灘巖掩護，其余部位沒出現(xiàn)明顯沖刷。

在一期人工島掩護區(qū)的 H10-1 斷面，因 2016 年首次測量時人工島一期已基本建成，且岸灘已發(fā)生一定淤積。之后，雖有所淤積，但幅度不大，也主要集中在0m 以上部位，2016 年 10 月以來淤積幅度在 10m 左右。

在擔油港口門附近的 10#斷面，因河口附近原為相對凹入岸段，人工島工程實施后的淤積較為明顯。2016年10 月至2017 年9 月的近1 年間，向海淤積約 20m。2017 年9 月以來淤積趨緩，至2018 年5 月又向海淤積約6m，淤積部位也主要集中在-2m 以上 。

在擔油港以東沖刷岸段的H11-1#斷面附近，2016年以來沖刷后退明顯，平均沖刷后退約10m。沖刷部位主要集中在-1m 以淺。另據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，岸灘的明顯沖刷主要在擔油港東側(cè)六橫路和七橫路之間岸段，在2017 年9 月臺風影響期間，沙壩淘刷后退嚴重，形成高度達2m 的陡坎，沙壩坍塌，局部樹木傾倒，已沖刷出較多黃色的沙壩底部半固結(jié)沉積物。

其次是在油碼頭東側(cè)約300m 岸段，該段海灘巖分布較少，形成缺口，泥沙流失嚴重，局部已建護岸損壞，沙壩后退明顯，出露較多半固結(jié)的沙壩沉積物。

3 岸線修復措施

紅塘灣人工島整體陸域吹填工程未完工，但項目整體外護岸輪廓已經(jīng)基本形成，并實際高出水面，項目整體已經(jīng)造成該海域水文動力發(fā)生改變。近幾年因項目停工，且護岸未形成完整斷面，護岸局部塊石受波浪沖擊塌落至坡腳，部分高程塌落至0 米線以下。

根據(jù)紅塘灣圍填海工程影響下岸灘沖淤影響評估分析，人工島建設本質(zhì)并未造成該區(qū)域岸段泥沙大面積流失，人工島構(gòu)筑物的存在造成近岸局部水動力改變，從而導致泥沙在人工島掩護區(qū)淤積，兩側(cè)岸線波浪作用受人工島阻擋，而形成沖刷格局。根據(jù)本項目對岸線沖淤的影響特征，主要采用旁通輸沙方案，輔助袋裝攔沙堤、利用岸邊現(xiàn)有礁盤拋石加高作為潛堤措施，對局部岸線進行修復與監(jiān)測。

實施方案：①西部侵蝕段補砂1.6 萬方，在海灘巖缺口部位在現(xiàn)有礁盤基礎(chǔ)上修建兩段離岸潛堤掩護海灘，堤頂高程0.5 米。②東部侵蝕段補砂1.4 萬方，補砂段西側(cè)新建68 米長的攔沙堤。③人工島掩護區(qū)的淤積區(qū)岸灘實施清表，清表泥沙作為侵蝕段人工補砂砂源，清表量為3 萬方，修復淤積岸段1300 米，清表和補砂總量平衡。

監(jiān)測分析：①在岸線修復后的2019—2022 年觀測分析，四年間西側(cè)油碼頭區(qū)域補砂岸段有部分淘刷流失，流失量約占原補砂量二分之一；②六橫路攔沙堤東側(cè)坡腳向海側(cè)最大淤積幅度約30 米，最大灘肩寬度約65 米；③攔沙堤西側(cè)坡腳岸線約有30 米岸線沖刷，攔沙堤整體結(jié)實穩(wěn)定；④擔油港口門淤積幅度有所減緩。紅塘灣局部岸線局部修復效果較好，修復后沖淤格局變化幅度緩慢，總體達到工程修復的預期效果，為類似工程提供較好借鑒經(jīng)驗。

4 結(jié)語

本項目生態(tài)修復是落實環(huán)保督察整改的部分修復措施，根據(jù)模型預測及岸灘監(jiān)測分析結(jié)果所采取的局部工程修復方案。①波浪作用是紅塘灣近岸泥沙運動主要動力，人工島建設改變了近岸局部水動力環(huán)境，目前該海域開發(fā)還相對較少，岸線環(huán)境相對復雜敏感，所采取因地制宜的旁通輸沙等配套措施較為合理。②海灘養(yǎng)護是系統(tǒng)的復雜工程，我國對海灘修復研究起步相對較晚，近些年隨著國家對生態(tài)環(huán)保重視以及公眾對優(yōu)質(zhì)沙灘需求提高，濱海旅游城市海灣海灘修復工程實施逐漸增多，但對沙灘養(yǎng)護的研究還處于探索與實踐階段，地域環(huán)境差異、近岸項目開發(fā)強度、研究制度建設等還待進一步探索與研究。