[科普中国]-人工海滩

为使海岸达到稳定的平衡状态，保护海岸免受波浪、潮流的冲蚀，通过人工方法，在某些岸段上促使沉积物的堆积，而塑造成海滩，称“人工海滩”。建造人工海滩，主要在岸外建立一定的人工建筑物，如防波堤、丁坝等，作为海岸的屏障。在海岸和人工屏障之间，因波浪的折射和绕射而产生波影区，波浪和海流的能量被消减，泥沙堆积逐渐发展成为海滩。

概述海滩是海岸带最活跃的始终处于变化状态的地貌单元，其剖面形态与沿岸波浪特征、泥沙补给和海滩物质的粒度等因素密切相关。由于集有3S（Sunlight，Sandbeach，Seafood）资源，海滩是最为人喜爱的旅游、休憩与水上活动场所。

海滩侵蚀主要是指海滩在波浪作用下海滩物质的流失，其主要特征是海滩变窄、变陡和滩面物质的粗化。伴随着世纪性的全球海面上升和人类活动的加强，世界上70%的砂质海滩遭受侵蚀，美国则高达90%。上个世纪70年代末期以来，随沿海城市大规模建设对砂石需求的猛增，我国砂质海岸侵蚀现象日益加剧。同时，随植树种草、水土保持工程的不断有效推进，以及大中型水库与堤坝的沿河不断建设，河流向海输水供沙量大大减少，这亦在相当程度上加剧了海滩遭受侵蚀的威胁。王颖等按海面上升50cm对中国东部重要海滨旅游海滩影响的理论计算表明：自然淹没和海滩侵蚀的累计损失率最高达到59.6%，平均为23.9%，其中海南岛大东海、亚龙湾和三亚湾3个旅游海滩的损失率平均36.5%，海岸线后退16.7m，海滩在自然淹没、海岸侵蚀影响下损失的总面积达1091583m2。

历史上曾一度广泛采用筑堤等固定工程方式抵御海滩侵蚀。实践表明，这导致波能集中在堤脚消散，导致泥沙的横向运动换衡，泥沙向深海漂移。长期作用淘空堤脚，并大大增加了原始海滩的坡度，滩面物质粗化，加重了海滩遭受侵蚀的威胁。暴风浪作用时造成堤坝坍塌，海滩迅速侵蚀后退。海滩喂养（Beachnourish-ment）是当海滩自然供沙相对不足时，对海滩进行人工补沙，也就是将异地一定粒级的砂石通过水力或机械搬运到某些遭受侵蚀的海滩的一定部位放置，迅速地增加海岸平均高潮位以上海滩后滨的宽度，并辅以导堤促淤或外防波堤（或潜堤）掩护。几十年的实践表明，这已成为当前防护海滩侵蚀最有效的措施。人工海滩（Artificialbeach）是在没有海滩的海岸，采用人工填沙的方法营造海滩。沙源来自附近海岸或外海，用船挖与管道输送，利用机械或水力方式填沙1。

美国人工海滩研究进展美国建造人工海滩始于纽约市1922年的柯尼岛公共岸滩计划。以佛罗里达州南端迈阿密旅游胜地的人工海滩规模最大，亦最成功，最具代表性，可抗拒中等强度的飓风，不仅改变了早期采用固定工程措施进行海岸防护时海滩遭受严重侵蚀，不断后退的状况，且极大地提高了其休闲价值。1978年利用这一海滩的人数为800万人，2000年猛增至2100万人，是黄石（Yellowstone）、大峡谷（GreatCanyon）和约塞米蒂（Yosemite）3个国家公园接待游客总数的两倍。15年间，人工海滩的收入已达到初期养护海滩投资费用的40倍，经济效益可观。1992年飓风亦未对此海滩造成显著的侵蚀，再次证明了海滩喂养的效果。1984年，美国海岸研究中心制订了《海滨防护手册》2。

20世纪80年代末，美国开始对其东海岸的海滩喂养和人工海滩工程进行调查，随后调查工作扩展至墨西哥湾沿岸、太平洋沿岸及大西洋沿岸，并开始进行对比研究。随着新的相关工程的不断进行，调查和研究工作亦不断延续，地区扩大，时间序列延长的同时，还不断替换原来调查中的错误，形成了包括工程位置、养护海滩的长度和费用、实施时间、投放砂石的体积、资金来源等在内的系统资料综观美国在大西洋、太平洋、墨西哥湾、五大湖沿岸的海滩（包含湖滩）喂养工程，一个显著特征是造滩与海岸保护密切结合。大规模的海滩喂养与人工海滩工程不仅有效保护了海岸免受侵蚀，降低了飓风带来的海岸带风暴潮灾害，而且在改善海岸环境，发展旅游业方面发挥了巨大的作用。

我国人工海滩研究进展我国的人工海滩实践以香港浅水湾为最早。1990年香港投资4500万港币，对香港岛南岸的浅水湾海滩进行了填沙补滩工程，以扩大海滩宽度，满足发展旅游业的需要。共填沙20万m3，来自于16km以外的海底，挖沙后，用海底管道输至浅水湾。其海滩喂养工程美化了城市环境，为旅游业的发展提供了必要条件。

随着旅游业的发展，青岛、北戴河、三亚小东海等地也曾作过一些相关的研究和工程实践。如由南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室于上个世纪90年代设计的三亚小东海与鹿回头湾人工海滩，其海滩长宽比2∶1～4∶1，铺沙范围介于-1.0～2.5m，人工海滩填沙选用三亚市以西30km处粒径为1～2mm的天然老沙坝沙。为尽可能减少今后人工海滩的维护性回填沙量，小东海人工海滩还设计有必要的丁坝及潜堤等起护滩作用的辅助工程设施。海南省桂林洋开发区的海滨旅游区内进行1km长的海滩整治，以改造和扩展原有的海滨浴场，涉及人工海滩补沙和离岸堤布置两项海岸防护措施。在海滩进行人工填沙，以改善海滩沙的质地，并适当增加海滩宽度。厦门岛东北部海滩回填重塑研究，在对海滩改造条件评价的基础上，对海滩平衡，上下限高程，回填宽度、长度、坡度，填沙量及辅助工程措施等进行了研究，提出了相应的海滩改造参数3。

人工海滩的设计建造人工海滩并非易事，国内曾建造过几处人工海滩，效果不佳。原因在于未能充分了解形成与控制“海滩”的动力机制，简单地将“人工海滩建设”理解为在水边铺沙，并不让其被冲走即成。

深圳原“海上世界”旁的小海湾，岸边开发建设了别墅区，湾内在上个世纪曾筑离岸堤，以期围出一片相对浪静安全的水域，形成浴场，促进对在原来湾顶天然海滩基础上经填沙改造的人工海滩的利用。虽离岸堤留有一定的口门，但由于其大大地消减了波浪作用，使人工海滩基本脱离了激浪的淘洗、分选和再搬运、再堆积作用。堤后成为泻湖水域，潮汐作用成为主要的海岸动力，与之相应，大量的细颗粒物质在湾内沉积，海滩坡度减小，海滩细化衰亡，渐向潮滩转化。最终导致整个泻湖水域的淤积并岸成陆。

天然的海滩剖面是波浪动力与泥沙供应间达到相对平衡状态下的结果。若缺乏激浪作用的淘洗，则海滩物质细化，滩面坡度减小，将会导致海滩的退化、衰亡；反之，若激浪作用过强，海滩会遭受冲刷侵蚀，亦会逐渐后退消失。海滩的宽度、坡度系激浪作用强度及海滩物质的粒度、比重等的函数。建造人工海滩必须遵循海岸演变的自然规律，依据该海域的水动力条件和泥沙补给及运动情况进行合理的设计。

充分理解和掌握地区性天然海滩的形态要素（海滩平面形态及宽度和坡度等）、物质组成和演变规律，形成天然的系列化物理模型，通过地理学的“类比法”原理，能够有效地为人工海滩的设计提供依据，以合理地确定海滩物质组成、颗粒大小和海滩的坡度、高度等关键参数，使人工海滩更快地达到平衡状态并维持相对的稳定性。

比如南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室设计的三亚湾白排人工岛人工海滩。依据对三亚湾及其周边的大东海、鹿回头湾、小东海等处现代海滩的观测与研究结果，结合白排人工岛空间特点，设计人工海滩总长度约400m，宽度40～50m，坡度4.5°～5.0°。自防波堤前缘开始填沙，至潮下带过渡到礁平台后仍在一定范围内铺沙，总设计填沙量约为48000m3。沙源选用三亚市以西30km处的平均中值粒径为0.5mm的老沙坝沙，并辅以保护潜堤等，以抵御海滩侵蚀，减少失沙量。同时利用数学模型，对滩面物质和坡度进行计算，以验证设计的人工海滩的稳定性1。

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学