黄河三角洲海堤堤前土体侵蚀研究
海岸带、三角洲地区是全球经济最发达的地区，也是地球环境动力系统最复杂的地带。海洋和陆地的交界带，尽管人们已经储备了丰富的建设经验，由于海洋环境的复杂，每年耗费在海堤保护、修建上的费用仍是十分惊人的。黄河三角洲是我国东部沿海重要的石油富集区，含油区主要分布在三角洲前缘的部分，所以胜利油田的石油开采处在一个海陆相交的区域中，海堤在海洋石油开发和沿海岸线区域居民的生命和财产保护中起到了至关重要的作用。由于此区域是海陆相交、由黄河带来的巨量泥沙迅速沉积形成的区域，处在海洋陆地河流三者共同作用下，整个区域的环境具有较强的复杂性。增强海堤稳定性，建立完善的沿海防潮体系是十分必要的。
本文是在国家自然科学基金面上项目“黄河口水下斜坡硬壳的形成与破坏”(项目号：40172088)研究的基础上，在国家自然科学基金面上项目“生物活动导致黄河口沉积物固结非均匀化研究”(项目号：40472137)的资助下侵蚀是土体颗粒被水流带走的过程，参与这一过程的两种物质为水和土，本文以东营港附近海堤为研究对象，在较小的空间尺度上更加精确地研究了海堤前区域内的冲淤状态，并分别从以下两方面：①带走土颗粒的水动力，②被水带走的土体的抗侵蚀性，为切入点探讨了现代黄河三角洲海堤堤前土体侵蚀的过程特点和机理以及对海堤稳定性的影响。侵蚀和液化均是海床土的对波浪作用的响应，以往的学者往往把它们分割开来单独研究，在研究海堤地基土侵蚀时忽略液化的影响。实际上，在自然状态下侵蚀和液化是同时发生的。
在研究区内选定一条测线，测线垂直来浪方向，通过测量波浪、潮汐或风暴潮等不同水动力作用下海堤前土体粒度成分的变化及滩面高程变化，得到容易被侵蚀搬运走的粒度成分以及推算总的侵蚀量。通过现场观测记录堤前波浪、潮汐、流速、浊度值，与室内测定的浊度和水中悬浮颗粒物含量对应值比较，分析计算浊度与现场测量潮高、波高、流速水动力因素间的相关性，得出引起堤前侵蚀的主要的水动力因素。选黄河三角洲海港区域原状样品，实验室配置成粘粒含量分别5﹪、10﹪、15﹪、20﹪的重塑样，利用振动三轴仪模拟波浪荷载的作用。选择抗冲性(抗冲刷系数)与崩解性(崩解试验)作为土体抗侵蚀性的指标，比较波浪荷载作用前后海床土体抗侵蚀指标的变化。通过对研究成果的分析，得到了如下一系列认识：
1．在研究区内泥沙运移以悬移质形式为主，水动力作用是滩面形态塑造的动力来源。在受到各种水动力包括波浪、潮汐、风暴潮的长期的日积月累的作用后，侵蚀在整体上表现为削高填低，使滩面变得更为平滑。虽然侵蚀的作用在整体上表现为削高填低，但是风暴潮引起的强烈紊流蜗旋作用下，滩面更加粗糙更加不平整。从侵蚀量的数值上看，一次风暴潮的侵蚀量大概相当于年侵蚀量的1/7，说明侵蚀与淤积是同时进行的，但是侵蚀量大于淤积的量。
2．海港岸段沉积物主要以粘土质粉砂和粉砂质粘土为主，以悬移质运移为主的情况下，波高与侵蚀强度表现出很高的相关性，且随着侵蚀烈度的增加相关程度亦有提高。
3．堤前复杂水动力条件下，流速与浊度的相关性较低，说明波浪破碎后产生的强烈紊流和漩涡是土体颗粒脱离骨架悬浮水中的动力来源。
4．粘粒含量从两个方面影响土体抗侵蚀能力：①粘粒含量大的土体颗粒间粘结力强，抵抗侵蚀力的能力强。②在波浪振动荷载作用下，粘粒含量愈大，愈不容易发生液化破坏，抗侵蚀力强。
5．振幅即波浪荷载越大，液化破坏越容易发生，土体抗侵蚀能力越弱。液化破坏对土体抗侵蚀性的影响是决定性的，无论是粘粒含量还是振幅都是通过影响液化进而影响抗侵蚀性的。说明波浪在引起表层下土体液化后，土体在渗流场的作用下也会被冲刷带走。
6．冲刷试验与崩解试验只是在总体上体显出了一些规律，而且没有相对较严格对应关系。所以寻求科学的、全面的抗侵蚀性指标是必要的。
黄河三角洲;海堤侵蚀;稳定性分析
中国海洋大学
硕士
环境工程
单红仙
2007
中文
P753
65
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）