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VIMS帮助评估弗吉尼亚州的近海砂资源

Beach nourishment
海滩营养 沙子被从海上抽到沙桥海滩的海岸线上。照片由弗吉尼亚海滩市提供
Sand pumping
砂泵 沙子被泵到弗吉尼亚海滩的度假海滩上。照片由海岸线研究计划提供
Offshore sand resources
海上砂资源 在切萨皮克湾和弗吉尼亚海岸的州和联邦水域已知的沙子和重矿物资源地图。地图由Steve Kuehl提供
Sandy impact
桑迪的影响 飓风桑迪期间,海浪冲击着沙桥海滩。图片由比尔·加塞特提供
Shoreline erosion
海岸线侵蚀 在沙桥海滩,舱壁保护着海岸线,但持续的海岸线侵蚀减少了海滩的宽度。照片由海岸线研究计划提供
Sandbridge Beach
Sandbridge海滩 2003年疏浚工程前的沙桥海滩。小岛公园的海滩狭窄,沙丘受到侵蚀,北部海岸线在高水位时没有海滩。照片由弗吉尼亚海滩市提供
Beach nourishment
海滩营养 沿着沙桥海岸线,有一个宽阔的、保护性的、休闲的海滩。照片由弗吉尼亚海滩市提供
Virginia Beach
弗吉尼亚海滩 弗吉尼亚海滩的北端有宽阔的海滩和沙丘,这是由于从度假区运来的海滩再生沙。照片由海岸线研究计划提供

2012年10月,飓风桑迪(Sandy)经过东海岸,引发风暴潮和海浪,严重影响了弗吉尼亚州的海滩,包括桑德布里奇(Sandbridge)和沃洛普斯岛(Wallops Island)的海滩。

现在,随着2014年6月1日大西洋飓风季节的正式开始,提醒着这个国家对热带气旋的脆弱性,威廉玛丽弗吉尼亚海洋科学研究所的研究人员正在与州和联邦合作伙伴合作,评估海滨地区用来抵御飓风和其他沿海风暴影响并从中恢复的近海沙子资源。

Aerial view of beach nourishment underway at Virginia Beach. (Photo courtesy of Scott Hardaway)这一伙伴关系是奥巴马政府致力于帮助沿海社区从飓风桑迪中恢复并促进有复原力的沿海系统的一部分史蒂夫屈尔斯科特·哈达威在,唐娜Milligan和同事们一起弗吉尼亚矿业,矿物和能源部(DMME)和联邦海洋能源管理局,或BOEM。领导DMME团队的是经济地质项目经理William Lassetter和高级地质学家Rick Berquist。这两家公司都隶属于该机构的地质和矿产资源部门。

这个为期两年、耗资199,472美元的项目的目标是评估和绘制位于弗吉尼亚州外大陆架部分州和联邦水域下的沉积物。自20世纪40年代末以来,这些沉积物被开采用于弗吉尼亚海滩、Chincoteague岛和其他脆弱地点的海滩营养项目,但对它们的总体分布、厚度和组成没有充分的了解。

VIMS的物理科学教授Kuehl说:“我们的主要目标是为联邦和州机构以及地方提供他们所需的知识,以最具成本效益和环境可持续性的方式规划海岸保护和恢复项目。”

VIMS的海岸线研究项目负责人哈达威说,弗吉尼亚的海岸保护和恢复是一项具有重大经济影响的大规模工程。2012年,弗吉尼亚海滩的旅游收入超过12亿美元。自上世纪90年代中期以来,该海滩增加了600多万立方码的海砂,以稳定海岸线。美国国家航空航天局(NASA)的沃洛普斯飞行设施(Wallops Flight Facility)拥有超过10亿美元的联邦和国家资产,它刚刚增加了300万立方码的海洋沙子,这既是为了帮助补充在桑迪期间损失的20%的海滩和沙丘沙子,也是为了防止未来的风暴。

Sandbridge, Virginia (just south of Virginia Beach) before (left) and after (right) beach nourishment.科学团队将通过汇编之前在大陆架上进行的一些实地项目中收集的数据,包括与弗吉尼亚海上风能、石油和天然气资源的潜在开发相关的研究,来评估弗吉尼亚的海上砂矿。

Kuehl说:“我们和我们的州和联邦合作伙伴在20世纪70年代的研究中积累了大量的地质、地球物理和矿物学数据。”“数据包括超过4800个沉积物样本,大约150个海底地震剖面,以及超过400英里的侧面扫描声纳马赛克。”

科学家们将确定沉积物样本的粒度和组成,将目前仅以纸张形式存在的相当大比例的地震和声纳记录数字化,然后将数字数据迁移到可访问的网络GIS数据库中,用于资源规划和勘探。

研究沉积物样本的一个重要原因是确定它们的重矿物(如钛和锆)和稀土金属(如铈)的百分比。VIMS教授卡尔·霍布斯和研究生里克·伯奎斯特在1988年进行的一项研究表明,来自弗吉尼亚大陆架的大量沉积物样本中含有这些经济上重要的元素的可开采浓度。

Kuehl说:“更好地了解近海沉积物的组成可能会提供附加价值,这可能会潜在地抵消挖沙作业的巨大成本。”

Berquist指出,仅在2012年,弗吉尼亚州丁威迪县和格林维尔县的重矿砂陆上矿床开采就生产了超过356,000短吨富含钛和锆的重矿物,估计价值超过8,000万美元。

弗吉尼亚州的项目是与大西洋沿岸各州一系列合作伙伴关系的一部分,这些合作伙伴使用了2013年《救灾拨款法案》分配给BOEM的1360万美元的一部分。这项研究将有助于确定适合整个大西洋外大陆架海岸保护和恢复的砂石资源。

自飓风桑迪袭击以来,BOEM一直与美国陆军工程兵团、联邦政府飓风桑迪特别工作组的其他成员、州沿海规划机构、州地质调查局和其他实体合作,分析沿海恢复的需求,并制定恢复计划。