海岸防砂墻簡介

海岸防護工程指的是保護沿海城鎮(zhèn)、農(nóng)田、鹽場和岸灘，防止風暴潮的泛濫淹沒，抵御波浪、水流的侵襲與淘刷的各種工程設(shè)施，包括海堤、護岸和保灘工程。海岸防砂墻屬于海岸工程建筑物的一種。通常分為斜坡式、直墻式、透空式、浮式等4種。前兩種為傳統(tǒng)的重型結(jié)構(gòu)，由塊石、混凝土或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成；后兩種為輕型結(jié)構(gòu)，由木材、鋼材或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成。重型結(jié)構(gòu)一般能取得較好的工程效益，但也給周圍環(huán)境帶來顯著的影響。例如采用傳統(tǒng)的防波堤能獲得較平穩(wěn)的海港水域，但也能造成海港泥沙淤積及周圍岸灘新的沖淤演變。輕型結(jié)構(gòu)可減少對周圍環(huán)境的影響，在較深的水域也可減少工程造價，但工程效果和耐久性往往較差。由于海岸帶水文、地質(zhì)條件的復雜性，海岸工程的布置及其建筑物結(jié)構(gòu)型式，常需要通過室內(nèi)模型試驗、數(shù)學模型和現(xiàn)場測驗等手段進行研究論證。

海岸侵蝕是一種全球性的自然危害， 近年來， 受到人類活動的影響， 全球變暖的趨勢逐漸增強， 這就使得海平面逐漸上升， 海岸侵蝕的范圍越來越大， 侵蝕效果越來越嚴重。 海岸侵蝕會造成海岸的水土流失， 使得海岸上的房屋、 海岸工程、 旅游設(shè)施等遭到損毀， 從而給沿海地區(qū)的社會發(fā)展及經(jīng)濟發(fā)展帶來了嚴重的負面影響。海岸侵蝕的原因有很多， 以我國沿海為例， 主要的海岸侵蝕原因有以下幾個方面 ：

①河流泥沙輸移減少： 海岸上的海灘沙主要來源于河流的泥沙輸移， 但就目前來看， 我國河流泥沙輸移量正逐漸減少， 以黃河為例， 黃河改道后， 其對海岸的泥沙輸移減少， 海岸線受到侵蝕逐漸后退；

②水動力作用： 水動力能夠塑造河口形態(tài)地貌， 水動力包括河流水動力和海洋水動力， 海平面的上升使得海洋水動力增強， 出現(xiàn)風暴潮、 潮流的概率增加， 海灘受到長年累月的沖刷加劇了海岸的侵蝕；

③人為因素： 人為因素指的造成海岸侵蝕的人類活動， 例如不合理的水利工程中， 由于盲目的挖沙工作使得海灘面降低， 海岸受到的海浪沖擊越來越嚴重， 從而導致海岸侵蝕的嚴重， 此外， 一些水利工程還會阻礙河流泥沙的輸移， 這也會導致海岸受到侵蝕。

海堤及其防護效果

海堤一般建設(shè)在河口海岸地區(qū)， 其主要功能是防止海浪、 海潮對海岸的侵襲， 海堤是海岸堤防的簡稱， 海堤也稱為是海 塘。 海堤在海岸地面上修建， 建筑物的形狀為壟狀， 其建設(shè)位 置一般在平原岸段的高潮線附近， 海堤是一種相對傳統(tǒng)、 古老 的防護措施， 其不僅有著防止海岸遭受侵蝕后退的作用， 同時 對于防洪也有著一定的作用。 以長江口崇明島南岸海堤為例， 其修建于上世紀六十年代， 對于崇明島南海岸的防護作用十分 重大， 此外， 黃河三角洲勝利油田北側(cè)修建了孤東海堤建筑 物， 其能夠有效防止海潮對油田的侵蝕。 海堤的防護作用十分明顯， 但其本身也有著一定的缺陷， 首先， 海堤的地基一般是粉沙和軟泥， 因此地基不牢固， 很容 易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象， 在海浪襲來很容易導致護坡塌陷， 從而導致 海灘下方受到侵蝕， 而常年的維護也需要大量的費用； 第二， 海堤的建造也會一定程度阻斷河流泥沙， 對于海岸的外岸灘來 說不僅不會起到防侵蝕作用， 還會適得其反加重侵蝕。 由于以上缺陷， 海堤經(jīng)常一般與其他防護工程建筑物配合使用， 從而加強保護海岸效果。

丁壩及其防護效果

丁壩建筑物是一種十分常見且使用廣泛的保灘促淤工程，丁壩有著攔流截沙的作用， 同時能夠?qū)φ娴臎_擊能量進行消耗， 從而降低海岸受到的侵蝕效果。 對于促淤來說， 丁壩的促淤效果與丁壩的高度、 長度、 建設(shè)方向以及丁壩之間的距離等因素息息相關(guān)， 為了保證丁壩保攤促淤的效果， 丁壩的建設(shè)長度一般為地破波帶寬度的 40% －60%， 丁壩軸線與主波向線之間的夾角也有著一定的要求。 海岸線通常長度較長， 這就對丁壩的防護效果提出了更高的要求，為了保證丁壩能夠?qū)０毒€全線進行防護， 會成群的建設(shè)丁壩，從而形成丁壩群， 而相鄰兩個丁壩之間的距離應當為單個丁壩長度的1倍到3倍之間 。 丁壩群能夠攔截泥沙， 使泥沙在上游側(cè)以及灘面上沉積， 從而使海岸免受侵蝕。 例如我國長江口的長興島、 橫沙島都建設(shè)有丁壩， 且保攤促淤的效果十分明顯。

離岸堤及其防護效果

離岸堤與水邊線有著一定距離， 但與岸線平行， 離岸堤有的露出水面， 有的在水下形成潛壩， 離岸堤一般成組出現(xiàn)， 其能夠有效阻攔海浪， 使海浪繞開海岸或發(fā)生反射和折射， 從而消耗海浪能量， 實現(xiàn)對海岸的保護。 離岸堤能夠在堤壩后方形成一個波影區(qū)域， 泥沙會在此區(qū)域淤積， 這就能夠有效保護海岸免受侵蝕。 在我國杭州灣北岸、 黃河飛雁灘等地都大量使用了離岸堤來保護海岸。

填沙護灘及其防護效果填沙護灘指的是從海中或陸地上采集泥沙補充到海岸岸灘上的一種海岸防護形式， 這種防護形式是一種自然的防護形式， 效果良好， 且十分經(jīng)濟， 相較于其他防護形式而言， 填沙護灘不會對下游的海岸造成過于嚴重的影響， 需要注意的是，為了保證防護效果， 填沙護灘的周期應當與自然侵蝕造成的泥沙損耗速率相一致 。

生物護岸及其防護效果

生物護岸指的是通過在海岸潮灘或水下栽種植物來防治侵蝕的方式， 生物護岸能夠有效消耗海浪、 潮汐的能量， 從而對海岸起到了很好的防護作用， 有效避免了海岸受到侵蝕。 例如江蘇淤泥質(zhì)海岸大多種植了互花米草這種植物， 有效降低了海岸受到的侵蝕效果2100433B

防砂壩是建在泥石流形成區(qū)或形成-流通區(qū)溝谷內(nèi)的一種橫斷溝床的人工建筑物，是防治泥石流最具重要性和有效性的工程建筑物之一。其主要的功能在于攔蓄河道泥沙、調(diào)節(jié)泥沙輸送、防止侵蝕、控制流心及抑止土石流等。我國興建了超過數(shù)千座的防砂壩，但這些防砂壩的攔砂壽命通常都很短，當大量的砂石被防砂壩攔阻后，防砂壩將漸漸淤滿，最后無法繼續(xù)攔砂，只好在下游繼續(xù)建新的防砂壩，最后使得山區(qū)到處都建滿了防砂壩。加上過去的工程建設(shè)過于注重安全性與實用性，忽略了對生態(tài)環(huán)境所造成的沖擊，大大破壞了原本的自然環(huán)境。近年來，由于生態(tài)保育的觀念提升，國內(nèi)外都有壩體改善或拆除工程的研究，例如：美國為了保護瀕臨絕種生物及恢復河流環(huán)境或其他種種原因，而開始壩體移除的行動，為全球最早開始進行壩體移除的國家；在法國也先后為了恢復鮭魚的棲地進行了壩體移除；日本則是凍結(jié)許多水壩建設(shè)計劃，面臨計劃終止的水庫就有 92 座。

防砂完井選擇方法

1．經(jīng)驗分析方法

目前采用經(jīng)驗方法對具體井進行防砂方法選擇仍占主導地位，綜合分析油藏地質(zhì)、生產(chǎn)、完井等因素，借鑒實驗研究成果及油田多年防砂完井實踐經(jīng)驗，形成了比較完善的防砂方法選擇體系。該方法實施起來比較簡單易行，成功的關(guān)鍵取決于工程技術(shù)人員豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。

2．防砂方法評價模型

1)綜合模糊評判

對現(xiàn)有的各種防砂方法的適應性進行歸納分析，建立防砂方法適應條件知識數(shù)據(jù)庫，作為綜合模糊評判模型的基本依據(jù)。根據(jù)專家經(jīng)驗和實踐經(jīng)驗，建立各因素的權(quán)重系數(shù)數(shù)據(jù)庫，表達各因素在防砂方法優(yōu)選中的重要程度。引入隸屬系數(shù)和隸屬度計算各防砂方法對井的適應性，最后可得到各種防砂方法的評判因子，根據(jù)評判因子優(yōu)詵出防砂方法。

技術(shù)評判指標的計算步驟：

①讀取選定井對應于全部因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用隸屬函數(shù)計算具體井數(shù)對各個因素的全部模糊集合的隸屬度；

②讀取防砂方法適應條件知識數(shù)據(jù)庫，獲取全部防砂工藝對全部因素的適應模糊的標識；

③利用隸屬函數(shù)計算給定井的數(shù)據(jù)對各適應模糊集合的隸屬度；

④考慮各因素的權(quán)重系數(shù)計算綜合評判指標。綜合評判指標中，評判系數(shù)越大表示對應的防砂方法對給定的井技術(shù)上越可行。選出前若干種評判系數(shù)較大的防砂方法后可以繼續(xù)對其進行相對經(jīng)濟對比，從而優(yōu)選出技術(shù)上和經(jīng)濟上都最優(yōu)的防砂方法。　

2)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前應用最廣泛的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是反向傳播(B-P)網(wǎng)絡(luò)，利用若干防砂方法選擇正確范例作為樣本輸入網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)進行學習訓練，訓練結(jié)果保存在各結(jié)點的權(quán)系數(shù)和閾值上。向網(wǎng)絡(luò)輸入待識別的防砂井的基本參數(shù)進行識別計算，輸出向量中最大元素對應的防砂方法應該是最優(yōu)的防砂方法。因此，輸出結(jié)點數(shù)等于所有備選防砂方法的總數(shù)。

防砂完井選擇原則

①立足于先期防砂。根據(jù)油藏地質(zhì)和試采資料，結(jié)合出砂預測，一旦判定地層出砂，立足于先期防砂完井。

②結(jié)合油藏地質(zhì)特征，綜合考慮工藝、技術(shù)條件和防砂費用，選擇最優(yōu)的防砂方法。

③立足于保護油層，減少傷害，又保持油井獲得最大產(chǎn)能為目標，進行方法優(yōu)選。

防砂完井考慮的因素

防砂方法決策需考慮的因素主要有完井類型、完井井段長度、井身狀況、油層物性、油藏流體物性、產(chǎn)能損失、成本費用。 2100433B

按照目前國際上通行的分類方法，把防砂完仆分為獨市篩管防砂和礫石允填防砂兩個大類。根據(jù)儲層特征和工藝要求，派生出很多種類型的防砂完井系列，比如割縫襯管完井、繞絲篩管完井、金屬纖維篩管完井、燒結(jié)陶瓷篩管完井、金屬氈篩管完井、管內(nèi)繞絲篩管完井、管內(nèi)金屬纖維篩管完井、管內(nèi)燒結(jié)陶瓷篩管完井、管內(nèi)金屬氈篩管完井、多孔冶金粉末防砂篩管完井、管內(nèi)多孔冶金粉末防砂篩管完井、各種復合篩管完井、裸眼礫石充填完井、管內(nèi)礫石充填完井等等。

(1)繞絲篩管礫石充填防砂完井技術(shù)

繞絲篩管由篩筒、接頭、扶正器和基管等部件組成，篩筒是用特殊截面的不銹鋼絲在專用設(shè)備上采用先進工藝技術(shù)燒焊制造而成的。該技術(shù)的防砂原理是通過防砂管柱將礫石砂漿送人套管與篩管的環(huán)形空間，借助于篩管阻擋礫石進入井筒，而礫石層則充當砂墻，成為阻擋地層出砂的可靠屏障，從而達到既保持油井高產(chǎn)又能控制地層出砂的目的。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點是防砂可靠、有效期長；對油層傷害小、滲流面積大、油井采油指數(shù)高；適應強，可通過礫石防不同粒徑的地層砂。缺點是施工復雜、車組動用多、現(xiàn)場指揮困難；施工費用高；只能地面選擇礫石直徑、一旦防砂失敗，不易補救，打撈十分困難。

(2)割縫管防砂完井技術(shù)

割縫襯管是在管壁上利用銑刀在銑床上銑削而成，其縫寬度取決于能通過襯管的砂粒粒徑大小，因此，針對不同砂粒，可選擇不同的割縫寬度來進行防砂，從而達到防止地層出砂的目的。由于銑刀強度的限制，0.3mm以下的割縫寬度難以加工，因此割縫襯管只適用于中一粗粒徑油砂儲層。根據(jù)割縫管剖面來看，可分為平行割縫和梯形割縫，目前通常采用橫向梯形割縫結(jié)構(gòu)。

這種防砂技術(shù)的優(yōu)點是加工制造簡單、成本低、內(nèi)徑大、打撈簡單、施工容易；缺點是縫隙尺寸易受腐蝕而變大，導致防砂效果差，流通面積相應較小，“自潔”能力較弱。

(3)裸眼膨脹管完井技術(shù)

依賴于井下測量和旋轉(zhuǎn)導向工具的進步以及完井技術(shù)的逐步成熟，裸眼膨脹管完井技術(shù)得以迅速發(fā)展，該項技術(shù)包括膨脹尾管掛完井技術(shù)和膨脹篩管完井技術(shù)。前者主要是通過投球?qū)⑺嘧⑷肴缓蟊飰鹤鴴?，由于膨脹尾管取代了通常的卡瓦式尾管掛，使得注水泥與坐掛可一次完成。對于在完井過程中存在多套油水體系及泥巖夾層的情況，可以采用膨脹篩管完井技術(shù)，該技術(shù)除了類似于割縫管完井技術(shù)無需礫石充填、減少完井花費外，最主要的是能夠減小生產(chǎn)壓差，增大油井過流面積，并能明顯延長油氣井壽命。

(4)金屬纖維篩管防砂完井技術(shù)

金屬纖維篩管的基本結(jié)構(gòu)主要由基管、保護管、內(nèi)外網(wǎng)、不銹鋼纖維充填層等組成。不銹鋼纖維的作用是選擇性過濾作用，其防砂參數(shù)主要是金屬纖維的尺寸、厚度、壓縮系數(shù)等。正確選擇防砂參數(shù)是防砂成敗的關(guān)鍵。液體攜帶的大部分砂被外層金屬纖維網(wǎng)擋住，在篩管外形呈穩(wěn)定的砂拱，地層出的砂也主要靠這個砂拱來阻擋過濾，中部的金屬纖維由于其排列是無規(guī)則的，具有一定的彈性，它叮以阻擋和大量吸附透過外網(wǎng)進來的砂，從而起到擋砂的作用。該方法具有施工工藝簡單、成本低廉、成功率高，抗腐蝕能力強，孔滲性好，使用壽命長，適用范圍廣等特點。

(5)多分支防砂完井技術(shù)

在含重油的砂巖儲層中，砂質(zhì)顆粒具有固有的在重油中呈懸浮狀態(tài)的特征，因此必須實施有效的防砂完井技術(shù)，確保砂質(zhì)顆?？梢噪S重油一起采出到地表，又能很容易地實現(xiàn)分離。目前多分支鉆井技術(shù)在許多重油油藏的開發(fā)項目中都得到了廣泛應用，并獲得了最大化的儲層產(chǎn)出。