廣東省惠東縣小完山海岸侵蝕特征及原因分析*

張彤輝 ，劉春杉

(1. 熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國科學(xué)院南海海洋研究所 廣州 510301； 2. 廣東省海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心 廣州 510222； 3. 廣東省海域使用動態(tài)監(jiān)管中心 廣州 510222)

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廣東省惠東縣小完山海岸侵蝕特征及原因分析*

張彤輝1，2，3，劉春杉2，3

(1. 熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國科學(xué)院南海海洋研究所 廣州 510301； 2. 廣東省海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心 廣州 510222； 3. 廣東省海域使用動態(tài)監(jiān)管中心 廣州 510222)

基于海岸侵蝕現(xiàn)狀調(diào)查和多時相遙感影像，分析了廣東省惠州市惠東縣小完山附近海岸侵蝕狀況，并結(jié)合海岸動力學(xué)知識，對其原因進(jìn)行了初步探討。研究發(fā)現(xiàn)在選取的3個岸段內(nèi)呈現(xiàn)出3種不同的海岸變化狀態(tài)，自北向南依次為沙灘粗化、海岸堆積和海岸侵蝕后退。分析認(rèn)為在海平面上升的大背景下，臺風(fēng)和風(fēng)暴潮是造成海岸侵蝕的主要原因。

小完山；海岸侵蝕；臺風(fēng)；風(fēng)暴潮

海岸帶是海洋與陸地的過渡地帶，在內(nèi)外營力的共同作用下，海岸帶形態(tài)通過侵蝕、堆積等過程不斷改變[1]。海岸侵蝕作為一種海岸帶地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害，經(jīng)常伴隨臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害及不合理的人為開發(fā)活動發(fā)生。廣東省砂質(zhì)海岸普遍存在海岸侵蝕現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為海岸后退、土崖崩塌等，造成道路、養(yǎng)殖池塘、房屋和農(nóng)田破壞，以及防護(hù)林和旅游資源毀壞，嚴(yán)重威脅沿海居民的生活和生產(chǎn)活動[2]。

國外對砂質(zhì)海岸的研究起步于 20 世紀(jì)50年代。美國、日本、英國、澳大利亞等國都開展了海岸侵蝕的現(xiàn)場觀測、理論研究和防護(hù)工作。20世紀(jì)70年代后海岸理論研究有了較大發(fā)展， Wright和Thom在1977年提出“地形動力學(xué)”概念，并提出海灘地貌6種重要狀態(tài)及其在不同動力條件下相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律[3]。1983年Bryant提出影響海岸侵蝕的7項(xiàng)因素[4]。1990年Brunn提出6項(xiàng)侵蝕因素，自然因素包括海平面上升、地面沉降和潮汐港灣口減小等，人為因素為建設(shè)入海航道、海岸垂直人工建筑和開采海砂等[5]。Brunn指出海平面上升是各國海岸侵蝕的共同因素。我國海岸侵蝕研究始于20世紀(jì)80年代，王文海、李光天和莊振業(yè)分別對海岸侵蝕原因及其對策進(jìn)行了研究[6-8]。之后陸續(xù)有學(xué)者開始研究海岸侵蝕，吳桑云等研究了山東蓬萊海岸侵蝕與地貌環(huán)境的關(guān)系[9]；季子修等分析了海平面上升對長江三角洲和蘇北濱海平原海岸侵蝕的影響[10]；羅章仁等研究了海南島沙質(zhì)海岸侵蝕與人類活動的關(guān)系[11]；莊克琳等則提出了海岸侵蝕的解析模式[12]；季子修等將我國海岸侵蝕因素歸納成9項(xiàng)[1]。近年來人們對海岸侵蝕災(zāi)害的重視程度越來越高，涌現(xiàn)了大量研究成果。張帆等對漠陽江入?？跂|側(cè)海岸侵蝕現(xiàn)狀及成因進(jìn)行了分析[13]；姚子恒等對廣西潿洲島海岸侵蝕特征進(jìn)行了分析[14]；李兵等對研究了山東省砂質(zhì)海岸侵蝕特征并提出了保護(hù)對策[15]；莊振業(yè)等總結(jié)了環(huán)渤海砂質(zhì)岸侵蝕特征并提出海灘養(yǎng)護(hù)對策[16]；高偉等研究了海南省典型海島地質(zhì)災(zāi)害的特征和發(fā)展趨勢[17]。

筆者于2013年和2014年分別對小完山附近的海岸侵蝕狀況進(jìn)行了現(xiàn)場勘察，利用多時相遙感影像分析了海岸侵蝕變化規(guī)律，并對其原因進(jìn)行了初步探討，可為大亞灣地區(qū)海岸帶工程建設(shè)、海岸侵蝕防治以及海域使用管理提供參考。

1 研究區(qū)域及自然概況

1.1 研究范圍

惠東縣位于廣東省惠州市東部，惠東縣所轄稔平半島(又稱平海半島)東臨紅海灣，西靠大亞灣，海岸線曲折、多港灣和潟湖發(fā)育，半島多山地和短促河流，河流由山地向海岸放射性分布。小完山位于稔平半島西北部、范和港灣口南側(cè)。本文研究區(qū)域位于小完山旁，赤沙河口兩側(cè)共約400 m砂質(zhì)岸線(圖1)。在研究區(qū)域內(nèi)選取3段海岸分別進(jìn)行研究(圖2)，從北向南依次命名為Q1、Q2和Q3，Q1位于赤沙河口北側(cè)，Q2和Q3位于赤沙河口南側(cè)。

圖1 本文研究范圍

圖2 研究所選取的3段海岸

1.2 地質(zhì)概況

大亞灣是一個由南向北嵌入陸地約30 km 的大型山地溺谷海灣，灣口朝南，地形是北高南低。范和港屬于大亞灣的內(nèi)海灣，是大亞灣頂東北部的二級汊灣。地質(zhì)構(gòu)造上大亞灣地處新華夏第二復(fù)式隆起帶的塊斷隆起區(qū)，受新的華夏系“多”字形構(gòu)造的控制，使得該灣沿構(gòu)造線向西北和東北方向楔入陸地。根據(jù)王文介等研究，大亞灣表層沉積物有9種類型，在水動力相對較弱的啞鈴灣、范和港等地，沉積物主要為粉砂和黏土[18]。研究區(qū)域內(nèi)地貌向陸一側(cè)為海積平原，向海一側(cè)為砂質(zhì)海岸。

1.3 氣候條件

小完山地區(qū)全年常風(fēng)向?yàn)镹NE，全年平均風(fēng)速為2.5 m/s，最大風(fēng)速為33.8 m/s。大風(fēng)主要由臺風(fēng)(夏半年)或冷空氣南下(冬半年)造成。大亞灣海區(qū)熱帶氣旋活動頻繁，1949—2008年期間，登陸或影響大亞灣的熱帶氣旋共有81個，年平均1.4個，年最多為4個。根據(jù)大亞灣港口海洋站1975—2004年風(fēng)暴潮觀測記錄，實(shí)測最高風(fēng)暴潮潮位為1.60 m，最大增水為1.14 m，大亞灣灣頂增水效應(yīng)明顯。小完山附近區(qū)域?qū)俨灰?guī)則半日潮，平均高潮位1.50 m，平均低潮位-0.67 m，平均潮位1.13 m。范和港海流被各主要分潮流支配，漲潮流流向?yàn)硟?nèi)，落潮流流向?yàn)惩?，為略帶旋轉(zhuǎn)的往復(fù)流，除范和港灣口流速較大外，其他區(qū)域流速較小[19]。

2 小完山海岸侵蝕現(xiàn)狀

惠東縣范和港沿岸及稔平半島西側(cè)海岸有大量旅游開發(fā)用海項(xiàng)目，廣東省海域使用動態(tài)監(jiān)管中心在外業(yè)調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)在本文研究區(qū)域內(nèi)發(fā)生較嚴(yán)重的海岸侵蝕。2011年10月赤沙河口附近北側(cè)沙灘還有細(xì)沙覆蓋，但高潮線以下已有較大礫石出露。到2014年5月赤沙河口北側(cè)約100 m范圍內(nèi)已基本無細(xì)沙覆蓋。在岸邊發(fā)現(xiàn)有部分埋設(shè)在地下的電纜管線已出露在地表。

在現(xiàn)場勘查基礎(chǔ)上，結(jié)合衛(wèi)星影像可以對研究區(qū)域內(nèi)海岸變化情況有更全面的認(rèn)識。收集到的數(shù)據(jù)包括2002年、2009年、2010年、2013年Google Earth影像和2012年國產(chǎn)資源三號衛(wèi)星影像(圖3)。通過多年影像比對發(fā)現(xiàn)：

(1)赤沙河口北側(cè)Q1區(qū)域內(nèi)樹木覆蓋率2002—2012年變化不明顯，到2013年河口附近樹木明顯減少；現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的沙灘粗化及下蝕無法通過收集到的這部分影像檢測出來。

圖3 歷年影像圖比較

(2)赤沙河口南側(cè)的Q2區(qū)域發(fā)生明顯的泥沙堆積。2002年Q2區(qū)域外側(cè)為細(xì)長的沙壩，沙壩內(nèi)有小型潟湖，到2009年潟湖區(qū)域已經(jīng)變?yōu)橐黄碁?009—2013年Q2區(qū)域內(nèi)樹林面積不斷擴(kuò)大，從遙感影像觀察沙灘有從西南側(cè)向東北側(cè)搬運(yùn)的趨勢。

(3)最南部Q3區(qū)域的海岸線在12年間由較為平直逐漸變?yōu)橄騼?nèi)凹陷，應(yīng)為海岸侵蝕的結(jié)果。

3 海岸侵蝕原因分析

研究區(qū)域內(nèi)Q1、Q2和Q3 3個岸段呈現(xiàn)出不同的海岸演變狀態(tài)，Q1表現(xiàn)為沙灘下蝕和沙質(zhì)粗化，Q2為海岸堆積，Q3則呈現(xiàn)出海岸侵蝕、后退。目前這種海岸形態(tài)應(yīng)是多種因素共同作用的結(jié)果。

3.1 砂質(zhì)海岸

研究區(qū)域內(nèi)為砂質(zhì)海岸，砂質(zhì)海岸結(jié)構(gòu)疏松，容易在外動力條件下遷移、搬運(yùn)，因此在水動力條件增強(qiáng)時極易發(fā)生海岸侵蝕。

3.2 海平面上升

根據(jù)國家海洋局發(fā)布的《2013年中國海平面公報》，2013年廣東沿海海平面比常年高115 mm，比2012年低38 mm。預(yù)計(jì)未來30年，廣東沿海海平面將上升75～155 mm。 2013年，廣東東部沿海各月海平面均高于常年同期，4月、9月和10月海平面分別高140 mm、130 mm和130 mm，其中4月海平面為1980年以來同期最高值。海平面上升造成陸地相對下沉，又使岸外或海堤外水深加大，沿海海洋動力過程增強(qiáng)，導(dǎo)致海岸較高部位受侵蝕可能性增大。海平面上升可能加強(qiáng)了研究區(qū)域內(nèi)的海岸侵蝕作用。

3.3 風(fēng)暴潮影響

研究區(qū)域海岸后方在20世紀(jì)80年代以前已經(jīng)建成圍塘進(jìn)行養(yǎng)殖，圍塘向海一側(cè)1987年開始建設(shè)縣道210線。210線建成后于2000年和2008年進(jìn)行了2次維修改造，每次改造都在原基礎(chǔ)上進(jìn)行加寬、加高，在Q1區(qū)域形成直立陡坎。大亞灣海區(qū)易受臺風(fēng)及風(fēng)暴潮災(zāi)害影響，在風(fēng)暴潮或臺風(fēng)增水較大的情況下，潮位會大大升高，潮水達(dá)到陡坎。波浪遇到直立海岸會形成反射，對沙灘產(chǎn)生掏蝕、沖刷，將帶走大量泥沙，導(dǎo)致Q1區(qū)域內(nèi)沙灘不斷下蝕、砂質(zhì)粗化。風(fēng)暴潮對其他兩個岸段也會產(chǎn)生破壞作用。

3.4 工程因素

研究區(qū)域北側(cè)為在建范和港大橋工程。受范和港跨海特大橋橋墩的影響，特別是由于大橋南北兩側(cè)淺灘橋墩較密的原因，范和港灣口海峽處的流速將有明顯的增大趨勢，影響范圍為距橋兩側(cè)各300 m。工程建成后，范和港內(nèi)的高、低潮位及潮差都將有所減小[20]。范和港大橋工程造成的灣口流速增加是Q1和Q3區(qū)域發(fā)生海岸侵蝕的一個潛在因素，但目前尚無直接證據(jù)證明兩者之間的關(guān)系。

3.5 其他因素

公路及養(yǎng)殖魚塘建成后，沙灘后方沙源斷絕，同時赤沙河沿岸城鎮(zhèn)建設(shè)使赤沙河水量減少，也減少了河流入海泥沙量。沙源減少甚至斷絕都會使海岸侵蝕加劇。

3.6 討論

赤沙河口南側(cè)Q2區(qū)域表現(xiàn)為海岸堆積，這一過程發(fā)生在兩側(cè)的海岸侵蝕岸段之間，且根據(jù)衛(wèi)星影像，泥沙有從西南向東北搬運(yùn)的趨勢。這種現(xiàn)象目前無法給出合理解釋，需要對沿岸流場及沉積物情況做進(jìn)一步調(diào)查。

4 結(jié)論

研究區(qū)域內(nèi)為砂質(zhì)海岸，決定了本區(qū)域易發(fā)生海岸侵蝕災(zāi)害。在海平面上升這個基礎(chǔ)性因素條件下，公路建設(shè)形成的直立海岸和風(fēng)暴潮共同導(dǎo)致了海岸侵蝕加劇。范和港大橋建設(shè)使研究區(qū)域附近海流流速加快，可能是海岸侵蝕的一個潛在因素。而Q2區(qū)域的海岸堆積還需要做進(jìn)一步調(diào)查。

赤沙河口北側(cè)海岸侵蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，如果繼續(xù)發(fā)展下去可能威脅國道210線路基穩(wěn)定，因此提出以下建議：

(1)及早進(jìn)行海岸加固，或在區(qū)域內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行海岸工程建設(shè)，建設(shè)海岸工程后，也可起到保護(hù)后方公路及陸上建設(shè)的作用。

(2)鑒于大亞灣東北部及東部海岸已有多個位置發(fā)現(xiàn)小范圍的海岸侵蝕，應(yīng)開展大亞灣東岸及東北部海岸侵蝕調(diào)查，并對海岸侵蝕較嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行長期監(jiān)測。

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國家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)資助“我國典型海島地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警示范研究”(201005010).

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