砂质海滩冲淤特征范文

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《海洋地质与第四纪地质杂志》2016年第三期

摘要：

2013—2014年，在辽东湾六股河口两侧开展了海滩地形及海岸侵蚀的现场调查，于兴城至绥中沿海布设6处调查岸段及17条断面。结果表明，研究海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩－滩坎－消散型低潮滩，其中低潮滩多发育有近岸沙坝和水下沙坝。绥中南江屯、皮家屯及兴城新立屯海滩侵蚀明显，多数海滩持续侵蚀，调查期内最大平均下蚀速率达53．2cm／a。分析发现，海滩地形及断面蚀淤量有较明显的季节或区域差异。海滩冬季近岸沙坝消失、水下沙坝离岸距离小于夏季。六股河口南侧夏季海滩断面侵蚀量增加、淤积量减少，而六股河口北侧相反。研究认为，岸线自然形态差异及其造成的沿岸输沙差异是导致不同岸段蚀淤差异的主要自然原因。海岸封闭性建筑物（尤其是突堤）影响了海滩局部断面蚀淤变化。海滩地貌及蚀淤的季节或区域变化的主要原因为沿岸波浪特征等因素的季节性和区域性差异。

关键词：

海滩侵蚀；断面地形；沿岸输沙率；辽东湾西侧

海岸侵蚀是重要的海洋灾害之一，包括岸线后退、滩面冲刷下蚀、高滩稳定而低滩下蚀、沉积物粗化等形式。海岸侵蚀的现状特征［1－7］、侵蚀过程与模式［7－9］、侵蚀致灾因素［2－4，8，10－11］、侵蚀灾害评价与管理［11－13］已经得到了广泛研究，并应用于海岸侵蚀防治工作。辽东湾西侧砂质海岸是渤海沿岸的砂质海岸集中分布的主要地区之一，是辽宁乃至我国东北地区滨海旅游业发展的重要资源。近年王玉广等［14－15］、王伟伟等［16］、于德海等［17］、朱立俊等［18］对该地区海岸侵蚀情况进行了分析，讨论了该地区海岸侵蚀特征、侵蚀速率及减灾措施。这些研究多采用海图、遥感图像、现场监测资料或不同资料的对比分析方法，集中于该地区岸线变化分析，缺少对海滩地形冲淤变化的研究。本文采用海滩断面地形实地测量的办法，以期更进一步了解辽东湾西侧海滩地形冲淤变化特征及其影响因素，以为该地区海岸管理及防灾减灾工作提供理论参考。

1区域概况

本文研究的主要区域位于辽宁葫芦岛市长山寺湾至石河口（图1）。该区域位于辽西走廊，背靠松岭山脉，总体地势由西北向东南倾斜，地貌以冲洪积平原为主，地表岩性为浅黄色亚砂土、亚黏土，近海沉积环境属于渤海西岸水下岸坡沉积区，海底沉积物以细砂为主［19］，近海海流属于渤海环流体系［20］，由秦皇岛指向辽东湾顶方向。该区域为大陆性季风气候区，主风向SSW、SW，波浪以风浪为主，平均波高0．7m，常浪向及强浪向均为SSW，次浪向为SW［20－21］。潮汐特征为不正规半日潮，平均潮差0．95m［21］。海区潮流为往复流，往复方向为NNE—SSW，潮流流速最大可达0．98cm／a，平均达0．3～0．5cm／a，最大流速方向为NE。研究区域处于我国最长的连续自然砂质海岸分布区。近年来区域内海岸开发活动强度不断提高，多处自然海岸被开发为围填海项目或中小型码头（图1），自然砂质海岸连续性破坏明显。

2研究方法

本文主要的研究数据基于海滩现场踏勘及地形测量。为反映研究区域岸段海岸侵蚀灾害特征，在研究岸段内相对均匀地布设6处调查点，分别位于龙泉寺、新立屯、南江屯、西郭村、皮家屯以及杨家村。调查海岸附近的开发利用状况、沉积物特征见表1。出于真实反映海滩蚀淤变化特征、减少海滩地貌的平面调整带来的误差等方面的考虑，除在以上地点布设6条主断面之外，另在每条主断面左右两侧100m处增设辅断面（龙泉寺仅左侧设置断面）。每处调查海滩的主断面和左右两侧断面编为一组，分别编号为a、b、c，测量范围为后滨以上相对稳定的陆地位置至零米线附近，同断面地形测量点间距＜10m。断面位置见图1。2013年7月及12月、2014年7月及12月，研究组共对海滩进行了4次调查。现场调查主要使用Trimble5800RKTGPS进行测量，水平误差±10mm，垂直误差±20mm，平面坐标系采用WGS1984大地坐标系，高程基准为1985国家高程基准。

3结果

调查海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩－滩坎－消散型低潮滩（图2）。海滩附近陆地多为山前冲洪积平原及六股河冲积平原，部分海岸发育有海蚀陡坎。海滩高潮带大多宽30～50m，坡度为5％～7％。海滩低潮带多有沙坝发育，沙坝类型包括低潮时出露或紧邻滩坎发育的近岸沙坝以及距离高潮滩较远的水下沙坝。图3及表2给出了4次调查结果的断面示意图及变化情况统计数据，其中图3所示的各断面变化示意图从上至下依次为六股河口北侧的龙泉寺、新立屯以及六股河口南侧的南江屯、西郭村、皮家屯及杨家村。

3．1六股河口北侧海滩地形变化龙泉寺海滩为自然海滩，岸线无突堤等建筑。海滩后滨及滩肩发育，水下多岩石。2013年7月至2014年7月该海滩以淤积为主，2014年12月出现侵蚀。调查期内海滩平均变化仍以淤积为主，最大平均淤积速率达6．2cm／a。此外，冬季（指2013年12月及2014年12月，下同）a断面低潮带近岸沙坝消失，水下沙坝发育（图3）。新立屯海滩岸线南北两侧均建设有突堤。海滩a、c断面高潮带之上为当地民居，因此两海滩无滩肩及后滨，是典型的背叠式海滩，b断面滩肩发育明显。该海滩冬季海滩普遍出现侵蚀，夏季以淤积为主，不同断面间冲淤变化差异较大；其中a、c断面平均变化为侵蚀，b断面平均变化为淤积。夏季（指2013年7月及2014年7月，下同），海滩多发育有近岸沙坝，冬季消失（图3）。

3．2六股河口南侧海滩地形变化南江屯海滩为自然海滩，海蚀陡坎发育，滩坎发育不明显。调查期间，3条断面出现连续下蚀及整体后退，下蚀程度强烈，最大达53．2cm／a；海滩侵蚀宽度模数均超过50％，最大达92％；海滩地形的季节变化趋势不明显（图3）。西郭村海滩岸线北侧建设有突堤。a断面2014年7月及之前出现侵蚀，2014年12月出现小幅度淤积，调查期内平均蚀低8．9cm／a，侵蚀宽度模数达51％；该断面高潮带出现较明显的侵蚀后退，导致滩肩后退达0．55m／a。b断面及c断面调查期内多次变化均以淤积为主，仅c断面2014年12月有平均3．1cm／a的下蚀；冬季两条断面低潮带上部均有淤积，海滩坡度降低（图3）。皮家屯海滩岸线南侧建有突堤。海滩调查期内最大平均下蚀达4．8cm／a；相比于2013年7月，3条断面均出现下蚀；其中，冬季海滩以淤积为主，夏季3条断面均出现侵蚀。由图2可见，调查期间海滩高潮带持续蚀低，年蚀低达5cm。海滩低潮带地形变化的季节规律较明显：夏季，低潮带上部近岸沙坝发育较明显，下部多发育有水下沙坝；冬季低潮带上部成为台地，近岸沙坝消失，水下沙坝向岸运动；此外，海滩夏季侵蚀量明显大于冬季（图3）。杨家村海滩岸线北侧有填海造陆工程。调查期内该海滩3条断面蚀淤特征差异较大，a断面相对稳定，略有淤积，b断面持续淤积，c断面则持续侵蚀。海滩主要的地形变化源于高潮带，由图2可见，a断面高潮带相对稳定，b断面高潮带不断淤积且地形变化明显，c断面高潮带不断蚀低。海滩蚀淤量的季节变化特征明显，夏季b断面淤积量明显减小，而a、c等稳定及出现下蚀的断面，侵蚀量增加。3条断面侵蚀宽度模数均小于50％（图3）。

4讨论

4．1调查期内海滩蚀淤变化特征根据前文分析可见，调查期内，10条断面出现侵蚀，7条淤积（见图4）。具体到调查点，以兴城新立屯、绥中南江屯、绥中杨家村南侧等侵蚀现象明显。其中绥中南江屯、皮家屯多条断面出现持续侵蚀，南江屯岸段海滩后退明显，平均侵蚀量大，而兴城新立屯断面蚀淤量出现振荡，在2014年12月的调查中a、c断面高潮带出现明显的侵蚀后退。兴城龙泉寺、绥中西郭村及杨家村多数调查断面以淤积为主，仅有少数断面（如西郭村a、杨家村c）出现侵蚀。出现淤积的岸段中，只有西郭村b及杨家村b断面为持续淤积，其他断面均表现为以季节变化为主的振荡变化。海滩滩坎和沙坝地貌出现较明显的季节变化规律。夏季海滩紧邻滩坎的位置一般发育有近岸沙坝与槽谷。冬季，多数断面的近岸沙坝－槽谷消失，滩坎得以填充，高程增加。除南江屯外，调查海滩的蚀淤量值均呈现出一定的区域规律。六股河北测海滩夏季多以淤积为主，而持续侵蚀的岸段（新立屯c），其夏季侵蚀量则小于冬季。六股河南侧，发生侵蚀的断面（如西郭村a、皮家屯b）夏季侵蚀幅度增大；调查期内相对稳定的断面（如杨家村a），夏季则出现侵蚀；调查期内出现淤积的岸段（如杨家村b）夏季断面平均淤积量明显减小，淤积趋势减缓。

4．2沿岸输沙率空间变化及其对海滩的影响沿岸输沙特征是影响一个地区海滩及海岸蚀淤的重要因素。部分海滩由于岸线自然形态原因，其沿岸输沙率相对于下游出现亏损，导致本地海岸侵蚀。根据式1，使用止锚湾海洋站多年的波浪观测结果［21］计算得调查海滩各断面的沿岸输沙率。其中，以环辽东湾顺时针向北偏东方向为正。为更好地反映不同走向岸段的沿岸输沙情况，在上述已知调查点之外又增加了照山嘴等8处岸段。自然状态下各处海滩的计算结果见表3及图5。由图可见，研究区域沿岸输沙主要为自西南方至北偏东方向输移，与附近地区海流方向一致。由表3及图5可见，研究岸段沿岸总输沙率为（20～30）×104m3／a，净输沙率（25～35）×104m3／a，总体相对稳定。但受岸线自然形态影响，杨家村南（杨家村c断面位置）、南江屯、六股河口至新立屯等岸段的沿岸输沙率远小于其东偏北或北侧（＜15×104m3／a），导致岸段供沙不足及本岸段物质流失，最终海滩出现冲刷。这是这些岸段发生侵蚀的主要自然原因。

4．3海滩地貌及蚀淤特征的季节性变化海滩的季节变化特征与研究地区波能、波向的季节变化及其所导致的沿岸输沙变化有关。研究岸段南部和北部分别有芷锚湾和葫芦岛两个海洋站。徐啸［21］通过分析芷锚湾波浪资料指出，芷锚湾地区波浪以风浪为主。受风向影响，该海区3—8月份常浪向、强浪向均为SSW向且波高较大，而9月份之后，NE向波浪显著增加。刘恒魁［27］对葫芦岛波浪资料的研究则表明葫芦岛沿海地区波浪特征与芷锚湾地区相似。因此，可以认为本文研究区域波浪情况与芷锚湾地区相似。因此本地区夏季波浪能较高，输沙能力较强而导致侵蚀幅度较强。由于夏季波高较大、波浪能较强，低潮带上部、滩坎以下的地区由于进流退流的作用［28］易形成近岸沙坝，并造成高潮带坡脚掏蚀而形成滩坎。冬季，波高减小，不易于形成近岸沙坝，而高潮坡脚侵蚀减弱或停止，滩坎出现堆积。同样是因为波高的季节差异，波高较大易在深水处形成水下沙坝［29］，所以研究区夏季水下沙坝离岸较远。六股河口以南的杨家村至南江屯地区，海岸走向为SW—NE向。河口北侧岸线走向受地形和河口三角洲影响，以S—N向为主，夏季SSW向波浪易出现绕射而波浪能减小，而冬季受NE向波浪影响要大于河口南侧，因此，总体上河口北侧地区夏季波浪能弱于冬季，而由波浪方向所导致的输沙方向的变化，是河口北侧海岸地形季节性差异的主要原因。

4．4海岸建筑对海滩的影响海岸建筑对海滩的断面变化有明显影响。研究区中新立屯、皮家屯、杨家村等地多有填海造陆或渔港防波突堤等封闭性海岸建筑。紧邻海岸建筑南侧的断面（多为b断面）多以淤积为主，如杨家村b断面出现持续淤积（见图6），新立屯海滩北部也出现淤积。工程前的自然海岸，杨家村沿岸净输沙率为18．02×104m3／a，工程后可达25．43×104m3／a，而其北侧输沙率仅为17×104m3／a，导致杨家村处海滩淤积。根据遥感影像分析量算，2009年至今，杨家村紧邻海岸工程处岸线的最大淤积达84m。自然状态下皮家屯处海滩净输沙量大于其东北侧西李村，达19．52×104m3／a。但由于突堤等工程的阻拦，工程后净输沙率降至10．00×104m3／a，已低于西李村，海滩出现侵蚀。新立屯南侧海滩（a、c断面）由于其南部建有突堤的海滩断面均出现侵蚀，海蚀陡坎发育、海岸后退，部分岸段的侵蚀后退已造成沿岸居民建筑物的毁坏。分析可见，突堤类建筑在输沙拦截及改变局部地区海滩冲淤、岸线变化方面的作用明显。这使得封闭性海岸建筑割断了砂质海岸的连续性，拦截了沿岸泥沙正常的输移方向，导致泥沙在海岸工程建筑（尤其是突堤）上游堆积，其下游海滩因沉积物来源不足而发生侵蚀。加之本文除南江屯之外的大部分研究地区岸线平直、沿岸流较强，岸线形态及海滩地形容易在几年内甚至更短时间发生明显改变（图6），这将对海岸的旅游开发及近海生态环境产生一定的影响。协调海岸地区工业、港口、旅游业开发及生态环境保护是海岸、海滩管理的重要内容。为防止海岸工程建设对海滩旅游资源及生态环境造成不可恢复的损失，在海岸建筑建设之前，应当组织对海滩在旅游等相关产业的开发价值及潜力、海滩及近海生态价值、海岸建筑经济效益及其可能带来的海滩冲淤变化进行全面系统地评估，以做出最优的决策。

5结论

（1）研究区海滩地貌主要组成部分包括反射型高潮滩－滩坎－消散型低潮滩，其中低潮滩多发育有近岸沙坝和水下沙坝。2013年7月至2014年12月期间，六股河口南侧的南江屯、皮家屯及六股河口北侧的新立屯海滩侵蚀明显。其中南江屯、皮家屯海滩为持续侵蚀，海蚀陡坎后退严重，且以南江屯侵蚀情况最为严重，平均最大下蚀速率达53．2cm／a；而新立屯海滩出现侵蚀与淤积的振荡变化，但研究期内仍以侵蚀为主。（2）海滩断面的地形及平均蚀淤特征有较明显的季节性规律。冬季，海滩滩坎得到填充且近岸沙坝－槽谷地形消失，水下沙坝离岸距离稍近，而夏季相反。此外，夏季六股河口南侧，平均下蚀量增大、淤积量减少，冬季相反。而六股河口北侧断面的蚀淤量季节变化与南部相反。这种变化主要源于沿岸波浪特征、岸线形态特征等因素的季节性和区域性差异。（3）自然岸线形态的显著变化造成研究区域不同岸段的沿岸输沙率存在明显的差异，是造成研究区不同岸段蚀淤差异的主要自然原因。沿岸输沙率差异较大，部分岸段沿岸输沙相对于其下游出现亏损，导致海滩持续侵蚀。区域内海岸开发活动强度较大，海岸建筑物尤其是突堤等严重改变了自然岸线形态，对沉积物的沿岸输运的连续性影响明显，造成海滩局部断面蚀淤变化。（4）针对因不同原因导致的海滩侵蚀，采取不同的防护措施。首先，应做好海岸线利用及海岸线景观规划，保护稳定的自然岸线，加强对新建海岸工程等的论证、监测，综合协调不同类型的岸线开发模式及其与岸线保护的关系。对于因自然岸线形态导致的海岸侵蚀，视岸线使用类型和开发程度需求，可构建水下潜堤等消弱沿岸流，或可直接建设标准海堤等，以减少海岸侵蚀。

作者：程林 王伟伟 袁蕾 付元宾 马恭博 王艳霞 康婧 单位：国家海洋环境监测中心 河北省科学院 地理科学研究所