解航，楊怡紅，朱龍海,3，張曉東,3，胡日軍,3，尹硯軍，冷星

1. 中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，青島 266100

2. 山東省海洋工程咨詢協(xié)會(huì)，濟(jì)南 250013

3. 中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266100

海岸帶是海洋與陸地相互作用的地帶，占全球岸線總長(zhǎng)約1/8 的砂質(zhì)海岸是海岸帶中最敏感的區(qū)域之一。海灘周圍的水動(dòng)力環(huán)境、泥沙條件及海灘沉積物特征共同塑造了海灘豐富的地形地貌特征[1-2]。海岸帶地區(qū)人口密度約為世界平均水平的3 倍；我國(guó)大陸海岸線總長(zhǎng)約18000 km，近半數(shù)的人口生活在沿海地區(qū)[3]。前人將海岸線類型概括為5 類：粉砂淤泥質(zhì)岸線、砂質(zhì)岸線、基巖岸線、生物岸線和人工岸線[4]。其中，占全球岸線總長(zhǎng)13%的砂質(zhì)岸線在全世界范圍內(nèi)的分布十分廣泛，我國(guó)砂質(zhì)海岸主要分布在東北部、東部和南部沿海地區(qū)[5]。山東擁有長(zhǎng)達(dá)3121 km 的海岸線，占全國(guó)海岸線總長(zhǎng)的1/6，濱海旅游業(yè)產(chǎn)值約占海洋產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的2/3[6]。在山東綿長(zhǎng)的岸線上，分布有百余處濱海海灘，空間分布均勻，海灘類型以沙壩潟湖海岸最多[1]。海陽(yáng)市位于山東半島東南部海岸線的中間處，其南部沿NE-SW 方向分布有綿延近30 km 的砂質(zhì)岸灘，偶有基巖岬角分布，著名的海陽(yáng)萬(wàn)米海灘旅游區(qū)便位于此處。該區(qū)域岸線周圍有河口、基巖岬角、港口、人工島等眾多自然和人工要素分布。

海灘是重要的濱海旅游資源，海灘的形態(tài)和表層沉積物變化與波浪等自然因素和海岸工程建設(shè)等人為因素有關(guān)，其所造成的影響往往可以作用于數(shù)百千米的海岸線[7]。自20 世紀(jì)初以來(lái)，不斷有國(guó)外學(xué)者對(duì)海灘剖面形態(tài)和表層沉積物的演化特征和控制因素進(jìn)行研究[8-14]，80 年代以來(lái)，諸多國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始通過(guò)調(diào)查分析對(duì)我國(guó)砂質(zhì)海岸分布特征、侵蝕現(xiàn)狀和侵蝕原因做了總結(jié)與概括[15-20]。對(duì)于山東半島砂質(zhì)海岸的研究更多集中于海灘的侵蝕現(xiàn)狀及原因，且選擇的典型區(qū)域相對(duì)集中在半島北部和東部[21-31]。前人對(duì)于海陽(yáng)南部砂質(zhì)岸灘的研究，主要是通過(guò)以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)測(cè)資料來(lái)探討近岸人工構(gòu)筑物對(duì)其周圍砂質(zhì)岸灘的影響[32-36]，或極端天氣對(duì)沙灘造成的短促破壞[37]。

綜上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)岸灘演化開(kāi)展了眾多研究，取得了豐碩成果。然而，海灘的演化受泥沙來(lái)源、海洋動(dòng)力和工程建設(shè)等共同影響，具有區(qū)域差異性，這些差異的形成和發(fā)育是海岸環(huán)境演變的一個(gè)重要組成部分[38]，既反映了海灘的地貌格局，同時(shí)也顯現(xiàn)出海岸動(dòng)力過(guò)程與海岸工程環(huán)境對(duì)海灘的共同作用。據(jù)此，本文以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)對(duì)研究區(qū)不同岸段海灘剖面形態(tài)和沉積物粒度特征的季節(jié)變化差異進(jìn)行研究，并根據(jù)研究區(qū)氣象水文資料和浪潮作用指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合前人成果對(duì)控制研究區(qū)海灘季節(jié)性變化和差異的原因進(jìn)行探討，以求對(duì)探究中國(guó)北方，尤其是山東半島東南部區(qū)域砂質(zhì)海岸的演化規(guī)律起到一定的指示作用。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東半島東南部、煙臺(tái)海陽(yáng)市南部的萬(wàn)米海灘區(qū)域，如圖1 所示，南臨黃海，介于海陽(yáng)港和丁字灣之間。海陽(yáng)萬(wàn)米海灘位于山東半島東南部海岸線的中間處，此處沿NE-SW 方向分布有綿延近30 km 的沙壩潟湖海岸[1]。海灘中部有東村河入海，為季節(jié)性河流，向海輸沙量較少，僅在豐水期有少量泥沙向海輸運(yùn)，枯水期流量微小或斷流，基本無(wú)泥沙向海輸運(yùn)[33]。研究區(qū)地處北溫帶，具有典型的大陸性海洋季風(fēng)氣候特征，各季節(jié)特征明顯。夏季多偏南風(fēng)，偶有臺(tái)風(fēng)天氣，平均每年1—2 次[39]；冬季則多偏北風(fēng)；春、秋兩季南北風(fēng)轉(zhuǎn)換交替出現(xiàn)。

圖1 研究區(qū)地理位置及取樣站位圖Fig.1 Location of the study area

研究區(qū)潮汐以規(guī)則半日潮為主，平均潮差2.24 m，四季變化不明顯。海流以潮流為主，主要為正規(guī)半日潮流，潮流運(yùn)動(dòng)形式為往復(fù)流，主流向?yàn)镋-W 向，大潮期間漲、落潮流最大平均流速分別為0.37、0.32 m/s；小潮期漲、落潮流最大平均流速分別為0.18 和0.17 m/s[36]。研究區(qū)海浪的主導(dǎo)波型呈現(xiàn)季節(jié)性交替變化，春季和冬季以風(fēng)浪為主、夏季以涌浪為主，秋季風(fēng)浪、涌浪頻率相當(dāng)[40]，常浪向?yàn)镾SW 向，次常浪向?yàn)镾 向和SW 向；強(qiáng)浪向?yàn)镾E 向，最大波高為5.8 m，次強(qiáng)浪向?yàn)镾SE 向，最大波高為3.9 m[41]。

研究區(qū)泥沙來(lái)源為研究區(qū)內(nèi)部的東村河和東側(cè)約11.7 km 的留格河，以及丁字灣和乳山口兩個(gè)海灣。其中位于研究區(qū)西側(cè)約12.7 km 的乳山口的泥沙受海流影響，主要向南輸運(yùn)，對(duì)研究區(qū)泥沙貢獻(xiàn)較弱；而位于研究區(qū)西側(cè)約10.4 km 的丁字灣，其泥沙受沿岸流影響，自西向東輸運(yùn)，為研究區(qū)最重要的泥沙供應(yīng)源[42]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 地形測(cè)量

海灘剖面監(jiān)測(cè)是研究海灘地形變化的重要手段 之 一[43]。2018 年10 月、2019 年1 月、5 月和8 月，中國(guó)海洋大學(xué)在海陽(yáng)萬(wàn)米海灘開(kāi)展了6 條剖面4 個(gè)季節(jié)的海灘地形測(cè)量，測(cè)線布設(shè)如圖2 所示。在以往的研究中，每個(gè)剖面通常采用單一測(cè)線的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行岸灘演化的分析。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來(lái)看，單一測(cè)線的測(cè)量具有一定的局限性，本次研究在主測(cè)線兩側(cè)各50 m 處分別布設(shè)一條測(cè)線進(jìn)行同步測(cè)量，通過(guò)3 條測(cè)線的綜合分析可更客觀地反映海灘地形變化特征。測(cè)量前，在各剖面靠陸側(cè)選擇人工構(gòu)筑物等相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)識(shí)物作為基準(zhǔn)點(diǎn)，以利于各期測(cè)量結(jié)果的對(duì)比。采用華測(cè)X90 雙頻RTK 進(jìn)行高程測(cè)量，水平精度±（10 +10-6）mm，垂直精度±（20 +10-6）mm。室內(nèi)采用Grapher、Hypack、AutoCAD 和Surfer 等軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和成圖。

圖2 研究區(qū)海灘地形測(cè)線Fig.2 Topographic lines and surface sediment stations in the study area

2.2 表層沉積物取樣及實(shí)驗(yàn)分析

沉積物粒度參數(shù)一定程度上可以指示岸灘的沉積動(dòng)力環(huán)境[44]，通過(guò)取樣分析海灘沉積物粒度變化是了解海灘動(dòng)態(tài)的重要手段[45]，因此在6 條海灘剖面測(cè)線位置，自岸向海每隔5～10 m 進(jìn)行表層沉積物取樣，取樣起止點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表1。取樣時(shí)采用RTK進(jìn)行定位，使用取樣鏟取表層2～3 cm 表層沉積物，樣品質(zhì)量均不少于500 g，并使用自封袋封裝編號(hào)。海灘樣品室內(nèi)實(shí)驗(yàn)采用篩析法，使用孔徑間隔為0.5Ф的標(biāo)準(zhǔn)篩和標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。此處選取水動(dòng)力環(huán)境差異明顯的灘肩和灘面的樣品進(jìn)行比較分析。

表1 研究區(qū)海灘灘肩表層沉積物取樣起止點(diǎn)坐標(biāo)Table 1 Coordinates of starting and ending points for surface sediments sampling on beach berms in the study area

3 結(jié)果

3.1 海灘剖面季節(jié)變化特征

本文獲得了2018—2019 年4 個(gè)季節(jié)的海灘地形測(cè)量結(jié)果，為便于定量分析和比較，將各剖面4 次觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制成剖面圖，在各剖面上標(biāo)示平均高潮線（MHW）、平均低潮線（MLW）等主要特征潮汐水位，如圖3 所示。從各剖面平面分布來(lái)看，受海陽(yáng)港和連理島影響，不同海灘剖面的季節(jié)變化存在較大的差異，如連理島-東村河河口以西的T1、T2 和T3 海灘剖面季節(jié)變化幅度較大，以東的T5 和T6 海灘灘肩季節(jié)變化幅度較大。因此，為了更好地分析海陽(yáng)萬(wàn)米海灘地形的變化特征，將6 條海灘測(cè)量剖面分成3 組（連理島西側(cè)的T1、T2、T3 剖面，連理島北側(cè)的T4 剖面，連理島東側(cè)的T5、T6 剖面）分別進(jìn)行詳細(xì)分析：

（1）連理島-東村河以西海灘剖面變化

連理島-東村河以西海灘長(zhǎng)約7.70 km，相鄰海域開(kāi)闊。從陸向海分別為養(yǎng)殖場(chǎng)、風(fēng)成沙丘、灘肩陡坎、灘面，部分養(yǎng)殖場(chǎng)外圍建筑有防護(hù)工程，風(fēng)成沙丘上有綠色植被覆蓋。海灘地形較為平緩，灘面坡度約1∶55～1∶40。該岸段海灘人類活動(dòng)較少，可較好地反映自然狀態(tài)下的海灘變化。如圖3 所示，各剖面變化特征為：秋季至冬季，灘肩以侵蝕為主，侵蝕量為0.11～0.37 m，侵蝕沉積物向海運(yùn)移，部分堆積在灘肩下部，形成高約0.22 ～0.66 m、寬約20～40 m 的沿岸沙壩；冬季至春季，沿岸沙壩消減，沉積物向岸輸運(yùn)沉積，灘肩處微弱淤積，淤積量約0.20～0.60 m；春季至夏季，受2019 年9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，海灘灘肩發(fā)生侵蝕，侵蝕量約0.21～0.46 m，其程度大于冬季，灘面下部發(fā)生淤積，同時(shí)在較之冬季離岸更遠(yuǎn)的位置（76～158 m）形成相對(duì)高度為0.21～0.64 m、寬度為28～53 m 的沿岸沙壩，以及多個(gè)規(guī)模較小的小型沙壩。

圖3 連理島-東村河以西、以北海灘剖面圖Fig.3 Beach profiles to the west and north of Dongcun River of Lianli Island

（2）連理島-東村河海灘剖面變化

連理島-東村河海灘剖面位于連理島以北，東村河入?？跂|側(cè)的一處荒灘，人類活動(dòng)稀少，該地位于人工島嶼“連理島”向岸側(cè)，原為東村河河口處發(fā)育的接岸沙嘴，整體地勢(shì)較之西側(cè)海灘略陡，灘面坡度約為1∶15。該處海灘后濱寬闊，灘肩上有大量低矮植被覆蓋，從陸向海分別為風(fēng)成沙丘、灘肩、灘面。從剖面形態(tài)的季節(jié)變化來(lái)看，測(cè)線T4-1 處呈現(xiàn)與西側(cè)海灘相似的季節(jié)性特點(diǎn)，但變化幅度略小，而T4-2 和T4-3 處則呈現(xiàn)不同的變化特征。如圖3 所示，該剖面季節(jié)變化特征為：秋季至冬季，T4-1 測(cè)線處灘肩微弱侵蝕，侵蝕量約為0.25～0.3 m，物質(zhì)向下搬運(yùn)，在灘面形成淤積，淤積厚度為0.21～0.24 m；冬季至春季，海灘剖面變化為“下沖上淤”，灘面被沖刷，物質(zhì)向岸輸運(yùn)塑造灘肩，淤積厚度為0.28～0.45 m；春季到夏季，受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，灘肩下部下蝕0.16～0.21 m，其程度大于冬季，灘面淤積0.24～0.28 m。測(cè)線T4-2 和T4-3 處則表現(xiàn)出不同的季節(jié)變化特征，其在強(qiáng)水動(dòng)力季節(jié)中海灘整體呈現(xiàn)淤積狀態(tài)。

（3）連理島-東村河以東海灘剖面變化

連理島-東村河以東海灘長(zhǎng)約4.67 km，附近海域分布有人工島和港口等人工構(gòu)筑物。從陸向海分別為人工娛樂(lè)設(shè)施、風(fēng)成沙丘、灘肩、灘面，沙丘上無(wú)植被覆蓋。該區(qū)域海灘灘肩高，后濱較為寬廣，灘面較窄，灘面坡度較之西側(cè)海灘略陡約為1∶15～1∶10。該岸段海灘人類活動(dòng)頻繁，分布有多處已開(kāi)發(fā)利用的濱海旅游設(shè)施，人類活動(dòng)對(duì)海灘的影響強(qiáng)烈，尤以T5 測(cè)線處海灘更為明顯。如圖4所示，各剖面變化特征如下：

圖4 連理島-東村河以東海灘剖面圖Fig.4 Beach profile to the east of Dongcun River on Lianli Island

T5 測(cè)線處海灘秋季至冬季，海灘剖面形態(tài)總體較為穩(wěn)定，灘肩上部有0.05～0.08 m 的微弱侵蝕，下部則有0.16～0.21 m 的微弱淤積，灘面則有0.12～0.18 m 的微弱淤積；冬季到春季，灘面均有不同程度的侵蝕，尤其以T5-2 測(cè)線處最為嚴(yán)重，最大侵蝕量可達(dá)0.8 m，其原因可能與當(dāng)?shù)芈糜瓮厩?，人類活?dòng)對(duì)該區(qū)域的改造有關(guān)；春季至夏季，受該地人類活動(dòng)和臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，海灘灘肩發(fā)生嚴(yán)重侵蝕，最大侵蝕量可達(dá)1.32 m，灘肩略有淤積，淤積量為0.17～0.24 m。經(jīng)過(guò)與前人對(duì)該區(qū)域受臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響情況的研究結(jié)果[37]對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，臺(tái)風(fēng)對(duì)該岸段的影響小于西側(cè)岸段，故而造成春季到夏季灘肩嚴(yán)重侵蝕的原因可能為當(dāng)?shù)芈糜瓮绢l繁的人類活動(dòng)。

T6 測(cè)線處海灘秋季到冬季，灘肩和灘面均發(fā)生侵蝕，侵蝕量為0.21～0.37 m；冬季至春季，沉積物向岸運(yùn)移沉積，灘肩處于微淤積狀態(tài)，淤積量約0.20 m；春季至夏季，受2019 年臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響，海灘灘肩發(fā)生侵蝕，侵蝕量為0.26～0.31 m，侵蝕沉積物向海運(yùn)移，部分堆積在灘肩下部和灘面處，淤積量為0.34～0.59 m。

3.2 海灘沉積物平面分布季節(jié)變化

沉積物粒度參數(shù)是描述沉積環(huán)境的一個(gè)重要指標(biāo)，其變化特征在一定程度上可以反映研究區(qū)沉積環(huán)境特點(diǎn)以及沉積物的輸運(yùn)過(guò)程。此處選取水動(dòng)力環(huán)境差異明顯的灘肩和灘面的樣品進(jìn)行比較分析。同時(shí)為方便描述，將各站位樣品以東村河河口為界分為西側(cè)（T1-T3）和東側(cè)（T4-T6）分別描述、分析。

（1）平均粒徑

如圖5 所示，研究區(qū)海灘表層沉積物樣品的平均粒徑（Mz）為0.29～2.94Ф，其季節(jié)變化整體呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

秋季平均粒徑呈現(xiàn)“西細(xì)東粗”的格局，其中西側(cè)灘肩樣品平均粒徑為1.57～2.35Ф，灘面樣品為2.09～2.44Ф，東側(cè)的灘肩樣品平均粒徑為1.13～1.20Ф，灘面樣品為1.74～2.94Ф；冬季整體變化趨勢(shì)為西側(cè)變粗而東側(cè)變細(xì)，其中西側(cè)灘肩樣品平均粒徑為0.60～1.19Ф，灘面樣品為0.95～1.43Ф，東側(cè)的灘肩樣品平均粒徑為1.28～1.71Ф，灘面樣品為1.81～1.93Ф；春季灘肩樣品平均粒徑除T1 站位相對(duì)較粗（Mz=0.83Ф）以外，其余站位均為0.97～1.36Ф，而灘面樣品除T4 站位相對(duì)較粗（Mz=1.08Ф）外，其余站位均為1.44～2.31Ф，其變化趨勢(shì)為西側(cè)變細(xì)而東側(cè)變粗；夏季受到臺(tái)風(fēng)影響，整體西側(cè)變粗而東側(cè)變細(xì)，其中西側(cè)灘肩樣品平均粒徑為0.29～1.04Ф，灘面樣品為0.33～0.77Ф，東側(cè)的灘肩樣品平均粒徑為1.06～2.01Ф，灘面樣品T4 站位相對(duì)較粗（Mz=0.74Ф），T5 和T6 站位為1.87～2.10Ф，其變化趨勢(shì)與冬季相似但程度有所不同。

（2）分選系數(shù)

如圖5 和表2 所示，研究區(qū)海灘表層沉積物樣品的分選系數(shù)為0.35～1.91，分選等級(jí)為好—較差。平面上，整體東側(cè)海灘表層沉積物分選好于西部，且隨季節(jié)變化，東側(cè)分選情況較之西側(cè)更為穩(wěn)定；季節(jié)變化上，秋季到冬季，西側(cè)海灘表層沉積物分選變差而東側(cè)基本不變，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了西側(cè)岸段海灘表層沉積物對(duì)強(qiáng)動(dòng)力條件的響應(yīng)較之東側(cè)更為敏感，西側(cè)海灘的灘面樣品尤為明顯；春季，除T2 站位的灘面樣品（δ1=1.37）和T6 站位的灘肩樣品（δ1=1.40）分選較差外，全岸段分選情況穩(wěn)定在“分選較好”；夏季西側(cè)海灘灘肩表層沉積物分選變差而灘面變好，東側(cè)除T6 站位分選變好外，其余站位分選情況基本不變，整體而言，除西側(cè)灘面外，夏季海灘表層沉積物分選系數(shù)變化趨勢(shì)與冬季相似，體現(xiàn)了海灘對(duì)不同動(dòng)力條件的響應(yīng)有所差異。

表2 研究區(qū)海灘灘肩表層沉積物分選等級(jí)季節(jié)變化Table 2 Seasonal variation of sorting coefficient of berm surface sediments in the study area

圖5 研究區(qū)海灘表層沉積物平均粒徑、分選系數(shù)季節(jié)變化圖Fig.5 Seasonal variation of mean grain size and sorting coefficient of beach surface sediments in the study area

4 討論

岸灘演化受波浪、潮汐和臺(tái)風(fēng)等自然因素以及工程建設(shè)等人為因素的共同影響（圖6），下面分別對(duì)各因素的影響進(jìn)行討論和分析。

圖6 研究區(qū)岸灘時(shí)空演化控制因素示意圖沿岸凈輸沙引自任智會(huì)等[34]。Fig.6 Schematic diagram of controlling factors of temporal and spatial evolution of shorelines in the study areaNet sediment transport along the coast was quote from Ren Zhihui et al[34].

4.1 自然因素

（1）波浪

波浪向岸傳播引起的質(zhì)量輸送流、破碎波產(chǎn)生的沿岸流及海岸水體堆積引起的離岸流等近岸流系是砂質(zhì)岸灘的形成和發(fā)育最具影響的動(dòng)力因素[38]。根據(jù)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）2018 年秋季至2019 年夏季的氣象水文數(shù)據(jù)（時(shí)間分辨率為6 h，空間分辨率為0.125°×0.125°）和《山東近海水文狀況》[40]可知，研究區(qū)受季風(fēng)氣候影響，冬季有效波高最大，其余三季有效波高相近；冬季平均波向?yàn)闁|北向，春季、秋季為常浪向交替時(shí)期，波向分別為西南偏南向和東北偏北向，夏季為東南偏南向；研究區(qū)全年海浪波型呈季節(jié)性變化，冬季以風(fēng)浪為主，夏季以涌浪為主，春、秋兩季則為風(fēng)浪涌浪混合作用。風(fēng)對(duì)于研究區(qū)海灘地形以及表層沉積物粒度的作用主要是通過(guò)對(duì)波浪強(qiáng)度和方向的影響。從表3 可以看出，全年季風(fēng)風(fēng)向與平均浪向大致相符，雖然波浪的主導(dǎo)波型會(huì)因季節(jié)不同而發(fā)生改變，但研究區(qū)的風(fēng)作為風(fēng)浪形成的重要?jiǎng)恿?lái)源之一，在一定程度上促進(jìn)了波浪對(duì)海灘的作用。同時(shí)由于陸地的遮擋，N 向和E 向波浪對(duì)研究區(qū)海域影響較小，S、W 向波浪影響較大。研究區(qū)浪向以S、SW 向?yàn)橹?，近岸海域有效波高呈自西向東、自北向南逐漸增大的趨勢(shì)。

表3 研究區(qū)海灘灘面表層沉積物分選系數(shù)季節(jié)變化Table 3 Seasonal variation of sorting coefficient of beach surface sediments in the study area

前濱是波浪、潮汐作用最活躍的地帶，海灘的變化主要發(fā)生在潮間帶[46]。從研究區(qū)剖面監(jiān)測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，在冬季風(fēng)盛行的2018 年冬季和受到臺(tái)風(fēng)侵襲的2019 年夏季，連理島-東村河以西海灘普遍出現(xiàn)“上蝕下淤”的特點(diǎn)，這是由于強(qiáng)動(dòng)力條件下波浪強(qiáng)度增大，水位增長(zhǎng)，不斷侵蝕灘肩，使得灘肩物質(zhì)向下輸運(yùn)并在水下堆積形成沙壩，海灘坡度降低。沙壩的形成可以減緩波浪對(duì)海灘的侵蝕，進(jìn)而形成“風(fēng)暴剖面”。同時(shí)波浪強(qiáng)度和方向的季節(jié)性變化引起的近岸流系的變化影響了海灘的沿岸輸沙和橫向輸沙狀態(tài)[47-48]，使得細(xì)顆粒物質(zhì)自岸向海垂向輸運(yùn)，同時(shí)沿岸線方向自NE 向SW 輸運(yùn)[34]。使得強(qiáng)動(dòng)力季節(jié)連理島-東村河以西海灘表層沉積物平均粒徑增大、偏態(tài)值增大、峰態(tài)值減小。而在波浪強(qiáng)度減弱、波型和波向處于交替狀態(tài)的春季和秋季，連理島-東村河以西海灘剖面形態(tài)逐漸向“常浪剖面”恢復(fù)，即沿岸沙壩消減、物質(zhì)向岸輸運(yùn)沉積、重塑灘肩，海灘坡度增大，而海灘表層沉積物粒度特征則表現(xiàn)為平均粒徑減小、分選系數(shù)穩(wěn)定、偏態(tài)值增大、峰態(tài)值降低。

（2）潮汐

潮汐對(duì)岸灘的影響體現(xiàn)在潮差大小調(diào)節(jié)波浪作用的范圍，因而潮汐的季節(jié)性變化間接地控制著岸灘剖面形態(tài)和表層沉積物。根據(jù)中國(guó)海域潮汐預(yù)報(bào)軟件Chinatide[49]所得到的研究區(qū)潮汐數(shù)據(jù)（表4），可以看出研究區(qū)潮差的季節(jié)變化較小，因此，潮汐作為相對(duì)固定的因素對(duì)研究區(qū)岸灘季節(jié)性演化特征貢獻(xiàn)較小。

為進(jìn)一步探究潮汐對(duì)研究區(qū)海灘演化的影響程度，此處引入浪潮作用指數(shù)K，其計(jì)算公式為：

式中H1/10為十分之一大波波高，R為平均潮差。當(dāng)K＞1 時(shí)，波浪作用是海岸地貌演變的主要?jiǎng)恿σ蛩兀划?dāng)K＜1 時(shí)，潮汐作用是海岸地貌演變的主要?jiǎng)恿σ蛩?；?dāng)K值接近于1 時(shí)，則海岸地貌屬于過(guò)渡類型。結(jié)合表4，計(jì)算出研究區(qū)2018 年秋季至2019年夏季浪潮作用指數(shù)K（表5）。

表4 2018 年秋季至2019 年冬季研究區(qū)波浪和風(fēng)場(chǎng)變化Table 4 Wave and wind field changes in the study area from autumn 2018 to winter 2019

表5 研究區(qū)2018 年秋季至2019 年冬季浪潮作用指數(shù)計(jì)算結(jié)果Table 5 Calculation results of wave action index from autumn 2018 to winter 2019 in the study area

從結(jié)果可以看出雖然研究區(qū)全年K值均大于1，但除冬季外其余3 個(gè)季節(jié)均接近于1，故而從波浪和潮汐的主次關(guān)系來(lái)看，研究區(qū)一般天氣下冬季為明顯的波浪作用為主，而其余三季則為波浪與潮汐共同作用的過(guò)渡階段。同時(shí)前人研究指出K值的大小與海灘表層沉積物的中值粒徑以及前濱灘面坡度有著很好的正相關(guān)關(guān)系[38]，與本文的觀測(cè)結(jié)果相符合，故而浪潮作用指數(shù)判別法適用于研究區(qū)及附近相似海岸環(huán)境的海灘。

（3）極端天氣

臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的短時(shí)間內(nèi)的迅速增水和其所造成的劇烈的水動(dòng)力環(huán)境改變使得海灘地貌遭受嚴(yán)重侵蝕，部分海灘地貌所遭受的破壞無(wú)法在短期內(nèi)恢復(fù)甚至是永久性的改變。本文中2019 年8 月的海灘觀測(cè)正是在2019 年第9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”過(guò)境后展開(kāi)的（圖7），觀測(cè)結(jié)果很好地展現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)“利奇馬”對(duì)研究區(qū)海灘造成的影響與破壞。

圖7 臺(tái)風(fēng)“利奇馬”過(guò)境期間研究區(qū)風(fēng)向變化[37]Fig.7 Wind direction change in the study area during the transit of Typhoon Lekima[37]

在海灘剖面形態(tài)的變化上，臺(tái)風(fēng)所造成的灘肩侵蝕較之冬季風(fēng)暴而言侵蝕量更大，其所形成的水下沙壩較之冬季風(fēng)暴而言規(guī)模較小，但數(shù)量更多，同時(shí)發(fā)育的距離更遠(yuǎn)。在海灘表層沉積物粒度變化上，臺(tái)風(fēng)所造成的研究區(qū)海灘表層沉積物粒度參數(shù)的橫向分異和垂向分異更加明顯，這體現(xiàn)了研究區(qū)對(duì)不同強(qiáng)度的動(dòng)力環(huán)境表現(xiàn)出的響應(yīng)差異，因此海灘的防護(hù)除了需關(guān)注正常天氣下的波浪和潮汐外，還需重視臺(tái)風(fēng)等極端天氣對(duì)海灘造成的劇烈而迅速的影響。

4.2 人為因素

除自然條件的變化外，以海岸工程為主的人為因素是造成研究區(qū)海灘地形剖面和表層沉積物粒度參數(shù)東西差異的另一重要原因。

通過(guò)研究區(qū)海灘剖面形態(tài)和海灘表層沉積物粒度特征季節(jié)變化的分析和討論，可以看出研究區(qū)海灘剖面形態(tài)和海灘表層沉積物粒度特征季節(jié)變化特征以連理島-東村河河口為界限東西分異。由于該人工島與東村河河口組成的特殊海岸地貌體系，使得從丁字灣自西向東而來(lái)的沿岸輸沙過(guò)程在該處受到阻礙，進(jìn)而使得部分沉積物淤積在其東側(cè)海灘，最終導(dǎo)致東西兩側(cè)季節(jié)變化特征分異。

根據(jù)前人對(duì)該區(qū)域附近的潮流和波浪數(shù)值模擬結(jié)果[33-34]可以看出，研究區(qū)近岸潮流較小，一般小于0.25 m/s，同時(shí)受到近岸人工構(gòu)筑物的影響使得近岸區(qū)域尤其海陽(yáng)港西部較之人工島建設(shè)前明顯減?。缓ｊ?yáng)港西港區(qū)和連理島之間海域，由于受到兩者掩護(hù)，其有效波高普遍小于1.4 m，海陽(yáng)港西港區(qū)西側(cè)掩護(hù)水域有效波高一般小于1.4 m，連理島后方水域有效波高一般小于1.0 m。由于陸地的遮擋，N 向和E 向波浪對(duì)研究區(qū)海域影響較小，S、W向波浪影響較大。研究區(qū)浪向以S、SW 向?yàn)橹?，近岸海域有效波高呈自西向東、自北向南逐漸增大的趨勢(shì)。因此，連理島的建設(shè)阻礙了研究區(qū)的沿岸輸沙過(guò)程，保護(hù)了東側(cè)海灘和水下岸坡，而海陽(yáng)港則攔截了繼續(xù)向西輸運(yùn)的泥沙，并在其西側(cè)產(chǎn)生淤積。

5 結(jié)論

（1）連理島-東村河口以西海灘剖面形態(tài)在強(qiáng)動(dòng)力和弱動(dòng)力條件下分別呈“上蝕下淤”和“下沖上塑”特征，夏季臺(tái)風(fēng)造成的灘肩侵蝕量大于冬季風(fēng)，在灘面形成的沙壩數(shù)量多、規(guī)模小且離岸距離較之冬季風(fēng)更遠(yuǎn)。連理島-東村河口處海灘剖面形態(tài)整體呈淤積狀態(tài)，且在強(qiáng)動(dòng)力條件下的淤積量大于弱動(dòng)力條件。連理島-東村河口以東海灘剖面形態(tài)的季節(jié)性變化幅度小于以西海灘，同時(shí)灘肩頂剖面形態(tài)在夏季出現(xiàn)明顯下凹特征。

（2）表層沉積物粒度特征變化同樣呈現(xiàn)東西差異的特點(diǎn)，秋季到冬季，西側(cè)海灘表層沉積物粒度變粗、分選變差，而東側(cè)海灘變細(xì)、分選基本不變；冬季到春季，海灘表層沉積物粒度總體變細(xì)、分選較好；夏季變化趨勢(shì)與冬季相似，但變化幅度有所差異。

（3）人工島和港口等海岸工程建設(shè)是導(dǎo)致海灘剖面形態(tài)和表層沉積物粒度東西差異的主導(dǎo)因素；波浪和臺(tái)風(fēng)事件等是控制砂質(zhì)岸灘季節(jié)性演化的主要?jiǎng)恿σ蛩?；潮汐作用、旅游開(kāi)發(fā)等人類活動(dòng)也會(huì)對(duì)岸灘演化造成一定影響。