海堤

海堤（或海墙）是一种沿海防御的一种形式，在海上和相关的沿海过程中直接影响沿海地面。海堤的目的是保护人类居住，保护和休闲活动的地区免受潮汐，海浪或海啸的作用。由于海堤是一个静态特征，它将与海岸的动态性质冲突，并阻碍土地和海洋之间的沉积物交换。

海堤设计在当地气候，沿海地位，波浪状态（由波浪特征和效应子决定）以及地面的价值（形态特征）中的因素。 Seawalls是基于硬工程海岸的结构，可保护海岸免受侵蚀。建造海堤可能会引起各种环境问题，包括破坏沉积物运动和运输方式。结合高建筑成本，这导致了其他软工程沿海管理选项（例如海滩补给）的使用越来越多。

海堤由各种材料建造，最常见的是钢筋混凝土，巨石，钢或gabions 。其他可能的建筑材料包括乙烯基，木材，铝，玻璃纤维复合材料以及用黄麻和椰壳制成的可生物降解沙袋。在英国， Seawall还指的是用于创建polder或堤防建筑的土库。假设用于建造的材料的类型被认为会影响沿海生物的沉降，尽管确切的机制尚未确定。

类型

海堤通过反射入射波能量回到海中的作用，从而减少了引起侵蚀的能量。海堤有两个特定的弱点。墙壁的波反射可能会导致流体动力的冲洗，并随后降低了边缘海滩的砂水平。海堤还可以通过影响沿海漂移过程来加速相邻，未受保护的沿海地区的侵蚀。

人造的海啸障碍的不同设计包括建造礁石和森林到地上和淹没的海堤。灾难发生在2005年1月的几周后，印度开始在其海岸上种植Casuarina和椰子树苗，作为对2004年印度洋地震等未来灾难的自然障碍。研究发现，海外海啸壁可将海啸波高度降低高达83％。

适当的海堤设计依赖于特定于位置的方面，包括周围的侵蚀过程。海堤有三种主要类型：垂直，弯曲，步进和土墩（请参见下表）。

海堤类型
类型	插图	优点	缺点
垂直的	垂直海堤建造在特别裸露的情况下。这些反映波浪能。在暴风雨条件下，非破裂的驻波图案会形成，导致固定的摇动波浪上下移动，但不会水平传播。这些波浪促进了墙壁脚趾的侵蚀，并可能对海堤造成严重破坏。在某些情况下，将桩放在墙的前面，以稍微减少波浪能。
垂直的		第一个实施，最容易设计和建造的海堤类型。垂直海堤将波浪能偏离海岸。松散的瓦砾可以吸收波浪能。	这些在短时间内可能会遭受很多昂贵的损失。垂直设计可以在很长一段时间内被高波能量环境削弱。
弯曲	弯曲或阶梯式的海堤旨在使波浪破裂以消散波浪能量并将波浪驱逐回海。曲线还可以防止波浪超过墙壁，并为墙壁的脚趾提供额外的保护。
弯曲		凹形结构引入了耗散元素。曲线可以防止海浪超过墙壁，并为墙壁的脚趾提供额外的保护弯曲的海堤旨在重新指导大多数入射能量，从而导致低反射波和大量湍流。	更复杂的工程和设计过程。偏转的波可以在墙壁的底部扫描材料，从而导致它们被破坏。
冢	使用cortetments或riprap的丘型海堤用于较少苛刻的能量侵蚀过程的少量设置。裸露的地点最少涉及沙袋或土工布的最低成本舱壁和装饰。这些用来装甲，使海岸侵蚀并最小化侵蚀，并且可以是水密或多孔的，这使得在波浪能消散后可以过滤水。
冢		当前的设计使用岩石，混凝土装甲的多孔设计。坡度和松动的材料确保波能的最大耗散。较低的成本选择。	预期寿命较短。无法有效地承受或防止高能条件。

自然障碍

联合国环境计划（UNEP）发表的一份报告表明，2004年12月26日的海啸在存在天然障碍的地区造成的破坏较小，例如红树林，珊瑚礁或沿海植被。日本对斯里兰卡海啸的研究使用卫星图像建模来建立沿海抗性的参数，这是不同类型的树木的函数。天然壁垒，例如珊瑚礁和红树林，防止海啸的蔓延和沿海水域的流动，并减轻水的洪水和水量。

权衡

成本效益方法是确定海堤是否合适以及收益是否值得花费的有效方法。除了控制侵蚀外，还必须考虑强化海岸线对自然沿海生态系统以及人类财产或活动的影响。海堤是一个静态特征，可以与海岸的动态性质冲突，并阻碍土地和海洋之间的沉积物交换。下表总结了海堤的一些积极和负面影响，这些影响可以在将其有效性与其他沿海管理选项（例如海滩营养）进行比较时使用。

根据Short（1999），海堤的优势和缺点
优点	缺点
与柔软的海滩营养相比，长期解决方案。有效地最大程度地减少了极端事件中的生命损失和侵蚀造成的财产损失。与“软”工程方法相比，在高能环境中可以存在更长的时间。可用于娱乐和观光。形成坚强而强大的沿海防御。	构造昂贵。可以被认为是美学上没有吸引力的。反映了导致基部冲刷的波的能量。可以破坏自然的海岸线过程，并破坏湿地和潮间带海滩等海岸线栖息地。变化的沉积物传输过程会破坏沙子运动，从而导致从结构中漂移的侵蚀增加。这可能会导致海滩消散，使它们对海滩游客毫无用处。

3D模拟海堤附近的波动运动。

通常，海堤可以是控制沿海侵蚀的成功方法，但前提是它们的构造良好并且用来承受持续波能量的材料。需要对沿海过程和特定于海堤位置的形态动力学的理解。海堤可能非常有帮助；与软工程选择相比，他们可以提供更长期的解决方案，并提供娱乐机会并保护极端事件以及日常侵蚀。极端的自然事件暴露了海堤性能中的弱点，并且这些分析可能会导致未来的改进和重新评估。

问题

海平面上升

海平面上升在全球范围内构成了一个问题，因为它同时提高了平均正常水位，又提高了极端天气事件的海浪高度，当前的海堤高度可能无法应付。对较长的，高质量的潮汐量规记录的最新分析（对GIA进行了纠正，以及全球定位系统的其他垂直土地运动，GPS）表明，海平面的平均速度为1.6-1.8 mm/yr。二十世纪。政府间气候变化小组（IPCC）（1997）表明，在未来50 - 100年中，海平面上升将加速，预计到2050年，全球平均海平面+18 cm的平均水平将增加。汉娜（Hannah，1990）加强了这些数据，他计算了类似的统计数据，包括整个1900– 1988年的 +16-19.3 cm之间的上升。 2012年的超级风暴桑迪（Superstorm Sandy）是在与完美风暴混合时，海平面上升的毁灭性影响的一个例子。超级风暴桑迪（Superstorm Sandy）向新泽西州和纽约的障碍岛和城市海岸线发出了4-5 m的风暴潮，估计损失了700亿美元。可以通过进一步建模和确定当前海堤的高度扩展和加强当前海堤的扩展，以确保在两种情况下都必须确保安全。海平面上升也将导致洪水泛滥和高潮的风险更高。

静液压水压

像所有固定墙一样，海堤必须减轻水压的积累。当没有从海堤后面排出地下水时，引起水压积聚。地下水可以是该地区的天然水桌，雨水渗入墙后的地面，并在墙壁上挥舞着。地下水位也可以在高水位时期（高潮）上升。缺乏足够的排水可能会导致海堤弯曲，移动，弓，裂纹或倒塌。随着逃逸的水压通过排水系统侵蚀土壤，污水坑也可能发展。

极端事件

极端事件也构成了一个问题，因为与正常的预期波模式相比，人们不容易预测或想像飓风或暴风雨引起的波浪的强度。极端的事件比日常波浪会消散数百倍的能量，并且很难计算出沿海风暴力量的结构，而且结果通常会变得无法承受。例如，新西兰的奥马哈海滩海堤旨在防止日常海浪侵蚀，而1976年的暴风雨在现有海墙落后十米时，整个结构被摧毁了。

生态系统影响

在海洋生态系统附近增加海堤会导致海堤周围水域的阴影效应增加。阴影降低了水中的光和可见度，这可能会破坏某些物种的分布和觅食能力。与天然海岸线相比，周围海堤周围的沉积物往往具有较不利的物理特性（钙化水平较高，结构性组织较少，结构性组织较低，矽含量低以及宏观的粗糙度）与天然海岸线相比，这可能会呈现出在海底上存在的物种的问题。

其他事宜

进一步的问题包括由于数据记录持续时间相对较短而缺乏海堤效应的长期趋势数据；由于海滩类型的不同，对不同项目及其影响的限制和比较是无效或不平等的；材料;电流；和环境。缺乏维护也是海堤的主要问题。 2013年，发现超过5,000英尺（1,500 m）的海堤在佛罗里达州的蓬塔·戈尔达（Punta Gorda）崩溃。该地区的居民每年为海堤维修计划支付数百美元。问题在于，大多数海堤都超过半个世纪，仅被沉重的倾盆大雨摧毁。如果不进行检查，海墙会失去效力，并变得昂贵。

历史和例子

自古以来就已经存在海堤结构。在公元前一世纪，罗马人在凯撒利亚马里塔马（ Caesarea Maritima ）建造了一个人工港（塞巴斯托斯港）的海堤或防波堤。该结构使用了与海水接触的火山灰混凝土。建造驳船并用混凝土填充。他们被漂浮在位置并沉没。最终的港口/防波堤/海堤今天仍然存在 - 超过2000年后。

据信，最古老的沿海防御是以色列沿海地区地中海中的100米巨石。巨石的位置是为了保护Tel Hreiz的沿海定居点在最后一次冰川最大值之后免受海上崛起。 Tel Hreiz于1960年通过潜水员寻找沉船事件发现，但是直到2012年风暴清除了沙子盖之前，才发现了一排巨石。

最近，当泰晤士河河口发生巨大洪水时，Seawalls于1623年在英国坎维岛建造，促使在这个容易洪水的地区建立保护以进行进一步的事件。从那时起，由于材料，技术的改善以及对沿海过程的运作方式的改善，海堤设计变得更加复杂和复杂。本节将按时间顺序概述海堤的一些关键案例研究，并描述它们在响应海啸或正在进行的自然过程以及它们在这些情况下的有效性。在严重的自然事件中分析海堤的成功和缺点会使它们的弱点暴露出来，并且可以看到未来改善的区域。

加拿大

温哥华海堤是一块石墙，围绕着不列颠哥伦比亚省温哥华的斯坦利公园的外围建造。海堤最初是由通过第一个狭窄的船只侵蚀了前景点和布罗克顿角之间的区域的船只所产生的。 Seawall的建设始于1917年，从那时起，这条道路已成为当地人和游客最常用的公园特征之一，现在总共延伸了22公里。在大萧条时期，海堤的建设还为救济人员提供了就业机会，以及在1950年代在Deadman's Island上发现的HMCS Discovery ，他们在Deadman's Island上发现了惩罚细节（Steele，1985年）。

总体而言，温哥华海堤是海堤如何同时提供海岸线保护和娱乐源的一个典型例子，从而增强了人类对沿海环境的享受。它还说明，尽管海岸线侵蚀是一个自然过程，但人类活动，与海岸的互动以及计划不良的海岸线开发项目可以加速自然侵蚀率。

印度

2004年12月26日， 2004年印度洋地震海啸的高耸的浪潮坠毁在印度东南海岸线，杀死了数千人。然而，前法国殖民地的庞德雪雪得飞地毫发无损地逃脱了。这主要是由于法国工程师在这座城市是法国殖民地时期建造（并维持）巨大的石墙。这座拥有300年历史的海墙有效地使庞迪切里的历史中心保持干燥，即使海啸波动驱动了正常高潮标记的水24英尺（7.3 m）。

障碍物最初于1735年完成，多年来，法国人继续强化墙壁，沿着其1.25英里（2公里）的海岸线堆积了巨大的巨石，以阻止爆发港口的海浪侵蚀。沿着水的边缘延伸的障碍在其最高处达到海拔约27英尺（8.2 m）。巨石，有些重达一吨，是黑色和棕色的。每年都会检查海堤，每当出现缝隙或石头沉入沙子时，政府都会增加更多的巨石以保持强壮。

庞迪克里的联合领土记录了大约600人死亡，巨大的海啸浪潮袭击了印度猛mm象的水下地震（在瞬间量表上达到9.0），袭击了印度的海岸，但大多数被杀的人都是居住在人造以外的村庄的渔民障碍物增强了海堤的有效性。

日本

日本29,751公里（18,486英里）的海岸线中至少有43％的海岸线衬有混凝土海墙或其他旨在保护该国免受高浪，少火甚至海啸的结构。在2011年Tōhoku地震和海啸期间，大多数地区的海堤都不知所措。在卡马西（Kamaishi），波浪（13英尺）的海浪覆盖了海堤（世界上最大的海堤），几年前在该市的港口建立了63 m（207英尺）的深度，长度为2 km（1.2 mi）和a耗资15亿美元 - 最终淹没了市中心。

在福岛大道（Fukushima dai-ichi）和福岛dai-dai核电站的危机中，依赖海堤的风险最为明显，这些核电站都位于地震带附近的海岸，因为海啸被认为可以保护的墙壁冲洗过植物。可以说，海堤提供的额外防御派出了额外的时间，使公民撤离并停止了一些全部能量，这会导致沿海山谷后面的浪潮更高。相比之下，海堤也以负面的方式作用，以捕获水并延迟其撤退。

世界上最大的海堤的失败（建造费用为15亿美元）表明，建造更强大的海堤以保护较大地区的成本效益更低。在核电厂持续的危机中，如果要在该地点建造发电厂，就应该建造更高和更强的海堤。从根本上讲，沿海地区的破坏和预计最终死亡人数将超过10,000，这可能会推动日本重新设计其海堤，或者考虑对极端事件的沿海保护方法的更有效的替代方法。在这种情况下，这种坚强的海岸线也可以为业主和当地居民提供错误的安全感。

日本海岸沿岸的海堤也因从海上砍伐定居点而使海滩无法使用，引起人们的眼光，令人不安的野生动植物和不必要的情况而受到批评。

美国

在2012年的桑迪飓风之后，纽约市市长比尔·德·布拉西奥（Bill de Blasio）向飓风恢复基金投资了30亿美元，其中一部分用于建造新的海墙和保护未来飓风的资金。已经提出了一个纽约港口的暴风雨障碍，但未由国会或纽约州投票或资助。

在佛罗里达州，老虎大坝用于保护海岸附近的房屋。

也可以看看

一般的：

沿海管理- 防止海岸线洪水和侵蚀
硬工程- 建造液压结构以减少沿海侵蚀