宋慶國，于定勇，郭 萍

(1.中國海洋大學(xué) 工程學(xué)院，山東 青島 266100； 2.青島港(集團)有限公司，山東 青島 266100)

我國70%左右的沙質(zhì)海岸線以及幾乎所有開闊的淤泥質(zhì)海岸線都存在海岸侵蝕現(xiàn)象，是侵蝕災(zāi)害最為嚴重的國家之一。隨著全球海平面的上升及人類在海岸帶的無序開發(fā)，給原本就脆弱不堪的海岸帶來了一系列負面影響[1]。海岸蝕退給海岸帶居民生活生產(chǎn)造成越來越大的威脅，海岸侵蝕研究與保護已經(jīng)引起各沿海國家的重視。美國、歐洲等國早已開展海岸侵蝕研究和防護工作，我國也已開展海岸帶侵蝕機理、發(fā)展趨勢和保護措施等方面的研究。目前，海岸侵蝕已成為我國海岸保護面臨的普遍問題[2-5]。

石島灣位于山東省威海榮成市，膠東半島東南端，東部與鏌铘島相臨，西依赤山山脈。近年來，石島灣沿岸受多種因素共同作用的影響，海岸侵蝕越來越嚴重，部分作為生活岸線和景觀岸線的岸段侵蝕，已經(jīng)嚴重影響到人們正常的生活。因此研究石島灣的岸線演變規(guī)律，分析演變致因，能為防治石島灣典型岸段的侵蝕和淤積提供重要依據(jù)。

1 石島灣岸線現(xiàn)狀

石島灣地區(qū)屬季風(fēng)暖溫帶氣候，年平均氣溫約11 ℃，夏無酷暑冬無嚴寒，風(fēng)景秀麗，四季分明[6]，海域海區(qū)底質(zhì)多泥沙，北面海域水深較淺，不超過10 m，東面、南面水深略深，但1 000 m海域以內(nèi)水深仍不超過10 m，5 000 m海域處水深始達20 m，岸邊多礁石，岸壁為陡峭的巖石海岸，近岸為巖石底，1 km以外為泥沙底，短期回淤不明顯[7]。

近十余年來，由于石島灣灣內(nèi)碼頭、漁港及修造船廠的建設(shè)，一定程度上改變了石島灣內(nèi)部的水動力條件，造成了灣內(nèi)地形、灘涂的沖淤變化。在短短幾年的時間內(nèi)，石島灣海區(qū)已亂石成堆，面目全非。本文章研究區(qū)域為赤山賓館-留口大橋-黃海造船廠約5 km岸段，通過實地考察發(fā)現(xiàn)，石島灣地區(qū)侵蝕非常嚴重，海岸風(fēng)成沙地已經(jīng)慢慢退化，泥沙流失嚴重，并且嚴重影響沿岸建筑物及防護設(shè)施，形勢十分嚴峻(圖1)。其中，留口大橋至赤山賓館之間海灘沖刷尤其嚴重，海灘坡度愈來愈陡。

圖1 石島灣部分岸段現(xiàn)狀圖Fig.1 Status map of the part coastal in Shidao Bay

2 石島灣典型岸段的演變過程

為了更好的研究石島灣岸線的變化，本研究采用石島灣沿岸150-02-01號海圖(2002年測)、石島灣12171號海圖(2005年測)、石島灣12171號海圖(2010年測)進行對比分析。將海圖中所標注的等深線、岸線以及水深數(shù)據(jù)信息采用數(shù)字化板矢量化導(dǎo)入Mapinfo中，將水深基準面和地圖投影轉(zhuǎn)換一致，提取等深線坐標值，然后分析計算，進行不同時期間海圖的對比分析[8]，由圖2可見2002、2005、2010年石島灣的0 m等深線分布圖。

將石島灣附近研究海區(qū)劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)域，均為淺水區(qū)，調(diào)查總結(jié)石島灣附近海區(qū)的沖淤情況。根據(jù)統(tǒng)計測量數(shù)據(jù)及圖2的結(jié)果，總結(jié)岸線變化情況如下表：

表1 岸線變化距離最大值(m)Table 1 Maximum distance of coastline changing (m)

注：“+”代表岸線后退，“-”代表岸線前進

圖2 石島灣0 m等深線分布圖Fig.2 Distribution of 0 m isobaths

由圖2和表1可知 ，石島灣研究岸段岸線普遍存在侵蝕或淤積的現(xiàn)象，并且岸線變化比較穩(wěn)定，不存在由于受特殊因素強烈影響而劇烈變化的地方。

為了研究岸線的變化速率，選取2005年0 m等深線為參照線，用Surfer軟件將研究岸段岸線對應(yīng)的2002、2005、2010年的研究岸段0 m等深線劃分為等距離小區(qū)間，在每條等深線上按等間距取200個點，提取數(shù)據(jù)計算2002年和2010年各點到2005年0 m等深線的距離變化數(shù)值，繪制等深線位置對比圖(圖3)，并計算等深線變化速率(表2)。

圖3 2002、2005、2010年0 m等深線對比圖Fig.3 Comparison chart of 0 m isobaths(2002,2005,2010)

等深線/m變化幅度變化速率(2002-2005年)侵蝕/cm·a-1淤積/cm·a-1變化速率(2005-2010年)侵蝕/cm·a-1淤積/cm·a-10最大值131.13-132.2246.63最小值64.67---平均值98.31---

注：“-”為未統(tǒng)計項。

由圖3及表2可知，該部分區(qū)域遭受到強烈的侵蝕剝蝕，處于強烈侵蝕狀態(tài)。2002-2005年期間，岸波以侵蝕為主，不存在淤積情況，侵蝕速率較大，0 m等深線平均后退速率約98.31 cm/a；2005-2010年期間，岸段以侵蝕為主，部分岸段存在淤積現(xiàn)象，0 m等深線最大后退速率132.22 cm/a，最大前進速率46.63 cm/a。通過上述研究，總結(jié)石島灣各區(qū)域岸線侵蝕狀況見表3，典型岸段區(qū)域Ⅰ和Ⅲ侵蝕較弱,區(qū)域Ⅱ侵蝕較強,區(qū)域Ⅳ侵蝕很強。

表3 石島灣海岸侵蝕狀況Table 3 Condition of coastal erosion in Shidao Bay

3 侵蝕原因分析

榮成沿海主要為砂質(zhì)海岸，侵蝕受自然條件和人類活動的影響，其中日益頻繁的人類活動是海岸侵蝕的主要原因。

3.1 自然因素

3.1.1 海岸地形、地貌的影響

石島灣地處鏌铘島與赤山山脈之間，屬于半封閉式港灣，一定程度上阻止了部分外海海浪進入海灣作用于海岸，同時也減弱了沖擊力，所以，石島灣的地形并沒有給侵蝕帶來很大的影響。

石島灣屬于砂質(zhì)海岸，海域岸邊多礁石[7]。首先，海區(qū)底質(zhì)多泥沙、岸壁陡峭，5 m等深線直逼海岸，侵蝕物直落崖下海底，波浪強力再次搬運；其次，成山角南面風(fēng)浪可沖擊海岸，風(fēng)速、波浪較大；第三，海灣寬緩，無風(fēng)浪時仍然受到侵蝕，海灣內(nèi)發(fā)育有袋狀海灘，所以地貌給侵蝕帶來了較大的影響。

3.1.2 波 浪

就統(tǒng)計情況來看，石島灣區(qū)域常浪向為SW向發(fā)生頻率為8%，次常浪向為SSW向和N向發(fā)生頻率均為7%，強浪向為SE向和SSE向Hmax為6.3 m，次強浪NE向，Hmax為6.2 m，SSE向最大平均周期為6.0 s。

通過上述分析可知，石島灣沿岸岸段直面波浪方向，入灣波浪可接近于垂直方向沖擊岸灘，造成強大的破壞力，加快了侵蝕速率及泥沙搬運速率，導(dǎo)致石島灣岸線遭受較大的侵蝕[9]。

3.1.3 海平面上升

世界范圍內(nèi)的氣候變暖、溫度上升，對海岸變遷的影響愈加嚴重，冰雪覆蓋減少、陸源冰川冰帽等融化，導(dǎo)致海平面上升，造成海底橫向供沙減少，使底部波浪對海岸帶的擾動作用逐漸減小，但在波浪上表面，對海灘的沖擊力加大，同時，減小了河流向海輸沙量，降低了河流坡降，岸線逐漸后退，近岸海洋動力增強，海岸侵蝕進一步加劇。

3.1.4 臺風(fēng)暴潮

造成海岸侵蝕的一個很重要的因素就是臺風(fēng)暴潮。在臺風(fēng)襲岸時，沿岸水量增加，波高增大，海水流速變大，泥沙急速向海搬運，在外濱形成沙壩。這種強烈破壞力的天氣，可在很短的時間改變沙灘面貌，而恢復(fù)卻需要很長的時間，影響力非常大[10]。石島灣地區(qū)一般在夏秋季多爆發(fā)臺風(fēng)，風(fēng)力可達8～12級，并伴有暴雨，對石島灣岸線侵蝕有較大影響。

3.2 人類活動

3.2.1 人工采砂

人工采砂造成近濱沙和沙灘沙大量流失，由于上游輸沙量的減少，人工采砂造成的損失無法得到及時補充，為了維持灘面的持續(xù)穩(wěn)定，灘面及后濱大量的沙會向近濱處運送，最終導(dǎo)致在現(xiàn)有的海洋環(huán)境下重新塑造海灘平衡，灘肩逐漸后退，海岸帶最終受到侵蝕。石島灣景觀區(qū)采砂現(xiàn)象非常嚴重，由于沙灘沙分選性好，是優(yōu)質(zhì)建筑材料，該地區(qū)一直存在嚴重的不合理的采砂情況，使得灘面高度很快下降，更快受到波浪的強力侵蝕，從而加劇了海岸的進一步侵蝕，留口大橋入?？谥脸嗌劫e館岸段因人工挖沙而遭到的破壞最為強烈。

3.2.2 河流上游建閘建壩

在上游建造堤壩，使得泥沙輸運受阻，以至于陸源砂石補充大幅度減少，對海岸侵蝕的影響是非常明顯的。據(jù)沽河年均輸沙量及流域面積推算[11]，榮成各河年均輸沙量巳從1958-1965年的108.59萬 t/a，降至1983-1984年的4.55萬 t/a。河流輸沙的持續(xù)減少，必將對榮成石島灣砂質(zhì)海岸的演變產(chǎn)生影響。

3.2.3 岸灘工程建設(shè)

石島灣研究岸段沿岸已經(jīng)修筑了堤壩、漁港、養(yǎng)殖池、護岸等，調(diào)查研究的5 km岸段中，約有3 km岸段為人工岸線，漁港缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，陸域條件、配套設(shè)施良莠不齊，部分碼頭設(shè)施較為落后，分布雜亂，資源配置不盡合理。雜亂無序的占用灘面面積，使得海灘結(jié)構(gòu)失衡，對岸灘系統(tǒng)平衡造成威脅。

石島灣已有的防護工程是在留口大橋至赤山賓館岸段修筑的人工護岸，采用了直立墻式結(jié)構(gòu)，在波浪襲來時，遇到護岸后反射，能量未及消散，便與來向波浪迭加，提高了波浪的能量，加強了水動力作用力，使海岸被強力沖刷、侵蝕，沙礫被波浪帶走，剩余灘面沉積物粒徑粗化，灘面位置下降。同時，因為護岸工程垂直于海岸，使得部分海上來砂受阻，局部堆積。此外，護岸根基不夠堅固，非常容易被侵蝕，在暴風(fēng)浪作用下最終可能導(dǎo)致崩塌[12]。

4 結(jié) 論

1)石島灣研究區(qū)域為赤山賓館-留口大橋-黃海造船廠約5 km岸段，通過研究得出以下結(jié)論：在2002-2005年，研究岸段岸線以侵蝕為主，平均后退2.95 m。2005-2010年，留口大橋東至赤山賓館之間岸段以侵蝕為主，岸線平均后退3.73 m;留口大橋外側(cè)岸段以淤積為主，岸線平均前進0.95 m；留口大橋西至黃海造船廠之間岸段既存在侵蝕又存在淤積，其中岸線侵蝕最大后退距離0.63 m，岸線淤積最大前進距離2.03 m?？傮w看來，2002-2010年，研究岸段岸線侵蝕現(xiàn)象嚴重，平均后退4.79 m。

2)石島灣砂質(zhì)海岸侵蝕狀況受其地貌類型影響較大，波浪、海平面上升對海岸侵蝕的影響是一個長期而緩慢的過程，而暴風(fēng)浪潮則會短時間內(nèi)造成海岸強烈侵蝕。

3)石島灣砂質(zhì)海岸侵蝕狀況受人類活動影響較大，人工采砂、河流建閘建壩使得泥沙供應(yīng)不足，不合理的海岸工程則改變了砂質(zhì)海岸的動力條件，加速了海岸侵蝕。

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