劉毅飛，蔡廷祿，廖甜，時(shí)連強(qiáng)

(1.國(guó)家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國(guó)家海島開(kāi)發(fā)與管理研究中心 杭州 310012)

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近40余年來(lái)福建海壇島岸線變遷

劉毅飛1，2，蔡廷祿1，2，廖甜1，2，時(shí)連強(qiáng)1，2

(1.國(guó)家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012；2.國(guó)家海島開(kāi)發(fā)與管理研究中心 杭州 310012)

海島岸線標(biāo)志海島的位置與大小，是海島重要的自然要素。文章收集了1973—2015年間共5期遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查典型岸段的影像與位置信息，提取福建海壇島岸線并分析其近40余年的演變特征。結(jié)果表明，海壇島岸線類型包括人工岸線、基巖岸線、砂質(zhì)岸線與紅土岸線等4類，岸線的變遷主要體現(xiàn)在垂直于海岸方向的進(jìn)退與岸線長(zhǎng)度的變化，人類活動(dòng)對(duì)岸線變遷產(chǎn)生顯著影響。從維護(hù)海岸安全和合理開(kāi)發(fā)利用海岸的角度出發(fā)，結(jié)合海壇島不同類型岸線的演變特征，提出海岸保護(hù)及開(kāi)發(fā)利用的建議。

海岸線變遷；海島岸線；海島保護(hù)；平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)

1 引言

海岸線是海洋與陸地的分界線，對(duì)于海島而言，海島岸線是界定海島位置、區(qū)域范圍及面積大小的標(biāo)志線。海島岸線的重要作用體現(xiàn)在為海岸的規(guī)劃、開(kāi)發(fā)與管理等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，反之，海岸開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)也會(huì)影響對(duì)應(yīng)海島岸線的位置、類型、分布及長(zhǎng)度等特性。因此，開(kāi)展海島岸線歷史變遷尤其是在近幾十年人類活動(dòng)影響增強(qiáng)情況下的變化研究，可以了解自然環(huán)境與人類活動(dòng)影響下的海岸線演變特征，為海岸乃至整個(gè)海島的保護(hù)與合理開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

海岸線變遷研究需要多期歷史岸線數(shù)據(jù)支持。遙感數(shù)據(jù)具有多時(shí)相與覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，使其成為海岸線變遷研究的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外不同區(qū)域海岸線變遷分析[1-6]。

福建海壇島地理位置獨(dú)特，距離我國(guó)臺(tái)灣較近且兩岸交流歷史悠久。2009年5月14日，國(guó)務(wù)院正式下發(fā)《關(guān)于支持福建省加快建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的若干意見(jiàn)》，作為探索兩岸合作新模式的示范區(qū)和海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)科學(xué)發(fā)展的先行區(qū)，“平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)”正式成立，自此海壇島的開(kāi)發(fā)建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。海壇島的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用勢(shì)必會(huì)對(duì)海島岸線的分布格局產(chǎn)生影響，進(jìn)而會(huì)對(duì)岸線兩側(cè)的島陸與海岸的資源、生態(tài)環(huán)境和地形地貌等帶來(lái)影響。因此，研究海壇島岸線在人類活動(dòng)與自然因素共同作用下的歷史變遷過(guò)程，對(duì)于海壇島的科學(xué)開(kāi)發(fā)具有重要的參考意義。

目前對(duì)于海壇島岸線歷史變遷的研究較少，之前的研究多為對(duì)某段單種類型海岸的侵蝕過(guò)程進(jìn)行分析[7-9]。本文根據(jù)海壇島1973—2015年間5期遙感數(shù)據(jù)，分析海壇島岸線近40余年的總體演變過(guò)程和不同類型岸線的演變特征，并提出海壇島海岸保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用建議。

2 研究區(qū)概況

海壇島是福建省福州市平潭縣的主島，其東側(cè)與臺(tái)灣隔臺(tái)灣海峽相望，是福建省第一大海島、全國(guó)第五大海島，面積約為249.68 km2[10]；下轄13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝诩s為41.8萬(wàn)。

海壇島位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫為19.5℃；多大風(fēng)與臺(tái)風(fēng)，多年平均風(fēng)速為6.9 m/s，主風(fēng)向?yàn)楸北睎|向；降雨充沛，年降雨量達(dá)到900～1 200 mm；所在海區(qū)潮汐為正規(guī)半日潮，平均潮差為4.25 m；海浪的常浪向與強(qiáng)浪向均為東南方向[11]。

海壇島島陸地貌類型包括臺(tái)地、丘陵和平原等，其中臺(tái)地與丘陵主要分布于島陸周邊的基巖岬角，島陸中部以平原為主；潮間帶地貌類型有巖灘、沙灘及粉砂-淤泥質(zhì)灘，其中巖灘分布于基巖岬角，沙灘分布于島嶼東側(cè)與南側(cè)的海灣，粉砂-淤泥質(zhì)灘分布于島嶼西側(cè)海灣。

3 材料與方法

3.1 數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理

收集近40余年的5期遙感數(shù)據(jù)(表1)。利用Arc GIS 9.3軟件，首先對(duì)上述遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，統(tǒng)一至WGS-84坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影(120°中央經(jīng)線)。

表1 1973—2015年間5期遙感數(shù)據(jù)信息

3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在2012—2014年間先后4次對(duì)海壇島進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容為島陸與海岸的地質(zhì)災(zāi)害類型及分布，并對(duì)典型岸段的海岸侵蝕與沙灘退化的季節(jié)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，獲取海壇島海岸及岸線類型分布的影像資料；通過(guò)對(duì)海岸的短期監(jiān)測(cè)，獲取典型岸段海岸線的位置信息，可為遙感圖片提取岸線提供參考。

3.3 海岸線信息提取

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的典型岸段海岸線的位置，對(duì)不同時(shí)期不同類型的海壇島岸線進(jìn)行提取。不同類型海壇島岸線的提取方法為：基巖岸線相對(duì)穩(wěn)定，以2008年航空遙感圖像為主進(jìn)行提取，判別標(biāo)志為陡崖根部或基巖斜坡長(zhǎng)期水浸與未受水浸區(qū)域之間的痕跡線；人工岸線為人工建筑物(主要為圍堤)向海側(cè)的外沿；砂質(zhì)岸線為沙生植被向海側(cè)的邊緣線；紅土岸線為紅土海崖的根部。通過(guò)不同時(shí)期岸線的疊加，分析岸線的變遷特征；對(duì)同一時(shí)期不同類型岸線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析岸線長(zhǎng)度的變化。

4 結(jié)果與討論

4.1 海壇島岸線類型及分布現(xiàn)狀

海壇島岸線類型主要有4種，即基巖岸線、人工岸線、砂質(zhì)岸線和紅土岸線。不同類型岸線的主要分布特征為：基巖岸線主要分布于各基巖岬角；人工岸線主要分布于海壇島西部的竹嶼口和火燒港周圍，此外還零星分布于岬角間海灣或砂質(zhì)海岸；砂質(zhì)岸線主要分布于海島東部和南部的海灣。2015年海壇島岸線總長(zhǎng)度約為199.2 km，其中人工、基巖、砂質(zhì)和紅土岸線長(zhǎng)度分別約為33.9 km、127.1 km、34.1 km和4.1 km。

4.2 海壇島岸線變遷特征及影響因素

海壇島岸線的變遷特征主要體現(xiàn)在岸線在垂直于海岸方向的變化(向陸后退或向海外推)。在1973—2015年間，岸線向海外推的區(qū)域主要分布在海壇島西部、西南部的粉砂淤泥質(zhì)灘以及島嶼一些基巖岬角間的小海灣，最大外推岸段位于竹嶼口北部、外推約1.3～3.3 km，火燒港周圍外推約0.2～1 km，岸線外推的原因主要為人工堤壩與圍塘養(yǎng)殖壩的修建造成的圍海。海壇島東半部的砂質(zhì)岸線主要經(jīng)歷先向陸后退而后向海外推的變化過(guò)程，總蝕退距離小于50 m；在1973—1996年間砂質(zhì)岸線大致處于自然演變階段，以岸線的侵蝕后退為主要特征；而近20年來(lái)的變化特征為向海外推，主要原因是人工護(hù)岸設(shè)施的修建遏制沙灘的侵蝕后退，同時(shí)在一些岸段(海壇灣)為保護(hù)旅游沙灘資源采取人工補(bǔ)沙的工程措施。海壇島東南部的壇南灣和島嶼南部沙灘由于未修建護(hù)岸設(shè)施，砂質(zhì)岸線持續(xù)后退，后退距離超過(guò)50 m。位于大澳的紅土岸線在1973—2015年間持續(xù)侵蝕后退，蝕退距離達(dá)到50～100 m量級(jí)。分布于各基巖岬角的基巖岸線保持穩(wěn)定。

4.3 海壇島岸線長(zhǎng)度變化及影響因素

海壇島岸線長(zhǎng)度總體變幅不大(圖1)，在1996—2008年間最大變幅小于8 000 m。在1973—1996年間岸線長(zhǎng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明在人類活動(dòng)干預(yù)不大、岸線處于自然演變狀態(tài)下，砂質(zhì)海岸因侵蝕后退、弧度變大而長(zhǎng)度增長(zhǎng)；同時(shí)人類活動(dòng)干預(yù)主要發(fā)生在海島西側(cè)，圍凃造成岸線的曲折度增強(qiáng)，從而長(zhǎng)度增長(zhǎng)。在1996—2015年間岸線長(zhǎng)度有所減小，主要原因?yàn)槿祟惢顒?dòng)的影響，具體表現(xiàn)在海島西部與西南部圍凃造成基巖岸線減少，同時(shí)岸線曲折度降低、趨于平直化，從而長(zhǎng)度縮短；海島東部砂質(zhì)海岸人工護(hù)岸的修建遏制海岸的侵蝕后退，使岸線弧度變小從而長(zhǎng)度縮短。

圖1 海壇島岸線長(zhǎng)度變化

不同類型海岸線對(duì)應(yīng)不同的變化特征(表2)。在1973—2015年間人工岸線與紅土岸線持續(xù)增長(zhǎng)，而基巖岸線持續(xù)縮短；砂質(zhì)岸線在1973—1996年增長(zhǎng)，在1996—2008年間明顯縮短，而在2008—2015年間又有所增長(zhǎng)。

表2 不同類型岸線長(zhǎng)度變化 m

人工岸線的持續(xù)增長(zhǎng)表明海岸開(kāi)發(fā)活動(dòng)的增強(qiáng)，尤其是近10年來(lái)人工岸線增長(zhǎng)10 km余，主要體現(xiàn)在海壇島竹嶼口北側(cè)和火燒港周邊的灘涂圍墾。基巖岸線的縮短并非由于海岸的侵蝕，而同樣來(lái)自于灘涂圍墾，使得基巖岸線包圍于人工岸線之內(nèi)。砂質(zhì)岸線在1973—1996年處于自然演變狀態(tài)下，因砂質(zhì)海岸侵蝕后退而岸線長(zhǎng)度增長(zhǎng)；近20年期間出于保護(hù)旅游沙灘資源(海壇灣沿岸)和防風(fēng)沙災(zāi)害(長(zhǎng)江澳沿岸)的目的，該2處海岸修建海岸防護(hù)設(shè)施，有效遏制砂質(zhì)海岸的后退，從而岸線長(zhǎng)度縮短，但帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)為毗鄰沙灘寬度的縮窄。紅土岸線的持續(xù)增長(zhǎng)主要由紅土海岸的侵蝕后退造成，20世紀(jì)90年代該岸段局部修建護(hù)坡，適當(dāng)延緩局部的侵蝕后退，但隨時(shí)間推移，在風(fēng)雨及海水的侵蝕作用下護(hù)坡坍塌，也難逃侵蝕后退的命運(yùn)。

5 相關(guān)建議

人類活動(dòng)改變了海壇島岸線不同類型之間的比例，體現(xiàn)在人工岸線的增長(zhǎng)與基巖岸線的縮短。對(duì)應(yīng)的人類活動(dòng)為海島灘涂的圍墾，其增加海島土地面積，對(duì)于海島有限的土地資源來(lái)說(shuō)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但需注意圍墾對(duì)海岸生態(tài)環(huán)境和岸灘穩(wěn)定性的影響，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行專項(xiàng)研究，為今后圍墾的合理規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)支持。

人類活動(dòng)改變了砂質(zhì)海岸的自然演變過(guò)程，遏制砂質(zhì)岸線的侵蝕后退，但帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)為毗鄰沙灘的退化，表現(xiàn)為灘面縮窄和沙粒粗化。作為重要的旅游資源，沙灘的退化破壞海島海岸的美景和旅游文化，影響當(dāng)?shù)氐穆糜问杖?。建議加強(qiáng)海島沙灘修復(fù)技術(shù)的研究和修復(fù)工程的實(shí)施，通過(guò)人為手段有效維持沙灘健康。

紅土海岸在自然營(yíng)力作用下持續(xù)侵蝕后退，護(hù)岸工程可以短期延緩該趨勢(shì)，但長(zhǎng)期來(lái)看效果并不十分理想。建議加強(qiáng)紅土海岸侵蝕過(guò)程與機(jī)理研究，從侵蝕過(guò)程的階段性和不同侵蝕營(yíng)力的重要性角度入手，采取多種措施綜合應(yīng)用的方法，有效阻止或延緩紅土海岸的侵蝕后退。

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The Coastline Changes in Haitan Island，F(xiàn)ujian Province during the Last 40 Years

LIU Yifei1，2，CAI Tinglu1，2，LIAO Tian1，2，SHI Lianqiang1，2

(1.Second Institute of Oceanography，SOA，Hangzhou 310012，China；2.State Research Center for Island Exploitation and Management，Hangzhou 310012，China )

As an important natural factor of island，the coastline identifies the position and size of an island.In this paper，5 remote sensing images were collected between 1973 and 2015.Referring to the photos and location data obtaining from field investigation，the coastlines of Haitan Island were extracted from the images and evolution of the coastline was analyzed in the last 40 years.The results showed that the coastline of Haitan Island is classified into 4 types: artificial，rocky，sand and laterite coastline；the evolution of coastline is mainly embodied in offward advance or landward retreat and change in length；there was significant influence on the evolution of coastline from human activities.In term of coastal safety and rational exploitation，combined with the analysis on the evolution of coastline，the advices on protection and exploitation of coast in Haitan Island were given.

Changes of coastline，Island coastline，Island protection，Pingtan Comprehensive Pilot Zone

2016-06-14；

2016-08-11

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

劉毅飛，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)楹u、海岸帶地貌，電子信箱：sd_106108@sio.org.cn

P737.17

A

1005-9857(2016)10-0013-04