李明亮，楊磊，龔緒龍，薛文勇，楊旸，石勇，汪亞平

（1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018；2.國(guó)土資源部地裂縫地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210018；3.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023；4.國(guó)家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

圍墾工程影響下的淤漲型潮灘演化：以江蘇弶港潮灘為例

李明亮1，2，楊磊1，2，龔緒龍1，2，薛文勇1，楊旸3，石勇4，汪亞平3

（1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018；2.國(guó)土資源部地裂縫地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210018；3.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023；4.國(guó)家海洋技術(shù)中心，天津 300112）

通過(guò)對(duì)受到圍墾工程影響的江蘇弶港海岸兩條潮灘剖面的多期高精度實(shí)測(cè)高程及沉積物粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討淤漲型潮灘剖面對(duì)圍墾工程的響應(yīng)特征及剖面演化模式。結(jié)果表明，在物源充足的淤漲型潮灘圍墾，可導(dǎo)致沉積物在圍墾堤附近海域快速堆積、沉積物粒徑變細(xì)；離海堤越遠(yuǎn)，沉積速率及沉積物粒度參數(shù)的變化越不顯著。圍墾堤附近海域是潮灘低能區(qū)，沉積物在此匯聚，造成潮灘剖面凸點(diǎn)的向岸遷移及雙凸型剖面的塑造。另外，大型潮溝及其遷移也是影響剖面發(fā)育的重要因素。未來(lái)需結(jié)合海平面變化，研究圍墾背景下的長(zhǎng)周期潮灘演化趨勢(shì)。

圍墾工程；淤漲型潮灘；沉積物輸運(yùn)；沉積速率；潮灘剖面

潮灘是陸地與海洋過(guò)渡區(qū)域，受到多種海岸動(dòng)力的作用，如入海徑流、潮汐、波浪、沿岸流、風(fēng)暴潮等。潮灘也是重要的自然資源，具有提供經(jīng)濟(jì)型海產(chǎn)品、增加后備土地資源、維持海岸帶生態(tài)系統(tǒng)平衡等多種功能。淤漲型潮灘是在以潮汐為主要驅(qū)動(dòng)力影響下，由物源充足的細(xì)顆粒物質(zhì)形成的堆積體，是一種典型的海岸地貌類(lèi)型（Klein，1985；Gao，2009）；由于具有豐富的陸源或近海物質(zhì)供給，灘面表現(xiàn)出不斷加積抬高，持續(xù)向外海推進(jìn)的特征。江蘇中部海岸發(fā)育有寬廣的淤漲型潮灘，寬度達(dá)到8～13 km，坡度平緩，在10-3量級(jí)，沉積物分帶性明顯，自向?？煞譃椴轂⒛酁?、泥沙混合灘等（朱大奎等，1982），沉積物類(lèi)型以粉砂為主，由岸向海粒徑有粗化趨勢(shì)（王愛(ài)軍等，2004）。

有關(guān)沙質(zhì)海灘剖面已經(jīng)有較多具有廣泛適用性的研究成果（Dean et al，1983；Dean，1991；Lee，1994；Dubois，1999），而潮灘不同于沙灘，其組成物質(zhì)主要為粘性細(xì)顆粒物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生膠結(jié)、絮凝等沉積動(dòng)力行為，同時(shí)潮灘動(dòng)力過(guò)程復(fù)雜，潮汐波浪等造成沉積物的侵蝕、沉降、再懸浮，使得沙灘均衡剖面的研究成果在潮灘往往不具有適用性（Friedrichs et al，1996；Lee et al，1997）。有關(guān)潮灘剖面的研究成果較多，如Roberts等（2000a；2000b）采用數(shù)學(xué)模型研究了垂向潮流及波浪對(duì)淤泥質(zhì)潮灘剖面的塑造，并探討了不同潮差、沉積物供應(yīng)狀況下的潮灘平衡剖面情況；Pritchard等（2002；2003）研究了潮灘平衡剖面的特征及不同潮差、不同性質(zhì)的顆粒與沉積物供應(yīng)狀況對(duì)于平衡剖面的影響；高抒等（1988）研究了江蘇沿海的潮灘剖面，論述了堆積型剖面與侵蝕型剖面的形成機(jī)理與剖面形態(tài)特征；賀松林（1988）通過(guò)分析潮流的沖淤效應(yīng)，分析了潮灘“S型”剖面的形成機(jī)理與變異；劉秀娟等（2010）通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，模擬了淤漲型潮灘的剖面發(fā)育，論述了均衡態(tài)的特征及其與潮灘初始地貌、潮差、物源供給的關(guān)系；Zhou等（2015）通過(guò)數(shù)值模擬指出動(dòng)力條件（潮汐、風(fēng)浪）能夠影響潮灘剖面形態(tài)及泥質(zhì)沉積物的分布及動(dòng)力分選特性，突出了沉積物特性及絮凝對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)、剖面演化的影響。

影響潮灘剖面發(fā)育的因素較多，包括沿岸流、潮波、植被、底棲生物、海平面升降等。近年來(lái)，人們?cè)诮K潮灘上進(jìn)行大規(guī)模的圍墾開(kāi)發(fā)，極大的改變了潮灘的環(huán)境動(dòng)力狀況與自然演化趨勢(shì)（陳才俊，1990；吳小根等，2005；李加林等，2007；Wang et al，2012；杜景龍等，2013； 張琴等，2015）。以往有關(guān)江蘇潮灘剖面的研究，雖有過(guò)較多實(shí)測(cè)工作，但傳統(tǒng)儀器測(cè)量精度及連續(xù)性存在不足，尤其面臨人類(lèi)活動(dòng)影響劇烈、潮灘剖面演化迅速的現(xiàn)狀，因而獲取更新的、更高精度與分辨率的數(shù)據(jù)方能滿(mǎn)足科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的需要。因此，研究圍墾影響下潮灘剖面演化，可為數(shù)值模擬提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為人類(lèi)活動(dòng)影響下的潮灘演化模式研究奠定基礎(chǔ)，其研究成果還可用于潮灘資源的可持續(xù)利用、海岸帶災(zāi)害防護(hù)等。

1 研究區(qū)概況

江蘇中部海岸發(fā)育有一系列輻射狀的水下沙脊群（圖1A），南北長(zhǎng)約200 km，東西寬約140 km，面積約2.25×104km2（王穎，2002）。弶港條子泥沙洲（圍墾影響區(qū)，圖1B）位于輻射沙脊內(nèi)緣毗鄰大陸岸灘，北起梁垛河口，南至新川港，南北約40 km（衛(wèi)曉慶等，2013）。該區(qū)域主要受東海前進(jìn)潮波與南黃海旋轉(zhuǎn)潮波控制，南黃海旋轉(zhuǎn)潮波向南通過(guò)西洋、陳家塢槽進(jìn)入條子泥北、東側(cè)水域，東海潮波通過(guò)爛沙洋、黃沙洋、條魚(yú)港向北進(jìn)入條子泥南側(cè)水域（張正龍，2004）。

條子泥海域潮汐為正規(guī)半日潮，平均潮差介于2～4 m，潮差自北向南逐漸增大，淺海半日分潮明顯（張正龍等，2004），近期在新條魚(yú)港實(shí)測(cè)最大潮差9.39 m（丁賢榮等，2014），屬?gòu)?qiáng)潮海岸。該區(qū)潮灘寬廣，潮灘平坦，潮流作用強(qiáng)，潮水溝系統(tǒng)發(fā)育且活躍，同時(shí)潮溝的擺動(dòng)具有一定的周期性（張忍順等，1991）。輻射沙洲海域全年盛行偏北向浪，頻率約為63%，波高小于1 m的頻率為85%。而在條子泥沙洲區(qū)，由于外圍沙脊的掩護(hù)，波浪作用較弱（陳君，2002）。由于輻射沙脊豐富的物源供給，條子泥海域潮灘為典型的淤漲型潮灘。

條子泥灘涂圍墾始于20世紀(jì)70年代的漁舍墾區(qū)建設(shè)，截止2009年，已經(jīng)陸續(xù)圍墾約26.9萬(wàn)畝（王義剛等，2012）。新的條子泥沙洲圍墾工程位于梁垛河閘與方塘河閘之間，總的計(jì)劃圍墾面積達(dá)34.61萬(wàn)畝（230.73 km2），計(jì)劃按照7個(gè)作業(yè)區(qū)，分3期進(jìn)行圍墾（河海大學(xué)，2009）。截止2013年年底，第一期圍墾已經(jīng)將梁垛河口至方塘河閘北側(cè)的近岸灘涂圍墾，合計(jì)9.14萬(wàn)畝（60.93 km2），主要用于發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖（圖1B，綠線為最新圍堤），其中，J01斷面海堤于2013年10月份合龍，J02斷面海堤于2012年6月合龍，目前第二期工程尚未開(kāi)始施工。

圖1 研究區(qū)位圖

2 野外調(diào)查方法與數(shù)據(jù)處理

2014年8月15、16日（中潮）在條子泥圍墾工程外海堤線南北兩側(cè)分別布設(shè)了兩條垂直于海堤的測(cè)量斷面J01與J02（圖1B），兩斷面相距約10 km。在低潮期，利用Leica公司生產(chǎn)的GPS-RTK采用人工跑灘的方式進(jìn)行測(cè)量，測(cè)點(diǎn)平面精度誤差控制在1～2 cm，高程值誤差控制在1 cm以?xún)?nèi)，地形變化較大灘面測(cè)點(diǎn)間距控制在30～50 m，差異較小灘面測(cè)點(diǎn)間距控制在70～100 m。在進(jìn)行高程測(cè)量的同時(shí)，使用取樣薄片采集表層沉積物樣品，取樣深度控制在1～2 cm，取樣重量在30～100 g，共采樣表層樣53個(gè)。此后，分別在2015年1月14、15日（小潮）與5月13、14日（小潮）進(jìn)行了斷面重復(fù)測(cè)量。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取沉積物樣品3～10 g，加入質(zhì)量濃度為0.5%的六偏磷酸鈉溶液混合均勻，常溫放置24h至樣品完全分散。使用測(cè)量范圍為0.02～2000μm的Mastersizer 2000型激光粒度儀上機(jī)處理，輸出間距0.25 φ的粒徑頻率分布數(shù)據(jù)。粒度參數(shù)計(jì)算采用Mcmanus（1988）提出的方法，命名采用Wang等（2014）提出的方法，粒度參數(shù)的描述采用賈建軍等（2002）的方法。在粒度參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，使用Gao-Collins（1992）提出的沉積物粒徑趨勢(shì)分析方法分析了斷面的沉積物凈輸運(yùn)方向。

3 結(jié)果

3.1沉積速率及粒度特征

J01斷面位于圍墾區(qū)外圍北側(cè)，2014年8月實(shí)測(cè)灘面長(zhǎng)度1.98 km，由于受到大型潮溝遷移擺動(dòng)的影響，2015年5月實(shí)測(cè)長(zhǎng)度為1.43 km（圖2a），表明潮溝在9個(gè)月的時(shí)間內(nèi)向岸遷移了約0.55 km，向岸遷移速率達(dá)到0.73 km/a。3次測(cè)量期間潮灘的整體坡度分別為0.6‰、0.8‰、0.8‰，坡度稍有增大，主要與潮灘中上部加積增高，下部灘面侵蝕變低有關(guān)（圖2a）。潮灘的形態(tài)有較大調(diào)整，初始測(cè)量灘面為近乎斜線型，由于在上、中部沉積物持續(xù)沉積及下部潮溝遷移造成的持續(xù)侵蝕，形成了當(dāng)前的雙凸型剖面形態(tài)（圖2a）。

整個(gè)灘面的沉積速率變化較為復(fù)雜，在不同地段、不同季節(jié)表現(xiàn)出不同的特征。在2014年8月至2015年5月期間的潮灘平均沉積速率為41.06cm/a，沉積速率峰值集中在上部及中部潮灘低洼地帶，最大測(cè)點(diǎn)沉積速率為99.45 cm/a（圖2b）。在秋冬季期間（2014.08-2015.01），平均沉積速率為48.31 cm/a，沉積峰區(qū)基本沒(méi)有發(fā)生變化，上部及中部最大沉積速率分別為115.12 cm/a和176.86 cm/a。冬、春季期間（2015.01-2015.05），平均沉積速率為32.02cm/a，沉積速率峰值區(qū)集中在上部，最大沉積速率為79.80 cm/a。由于外部潮溝向岸遷移，潮灘下部侵蝕嚴(yán)重，近潮溝實(shí)測(cè)侵蝕速率達(dá)到57.58 cm/a。

通過(guò)計(jì)算得到了潮灘表層沉積物粒度參數(shù)與沉積物組分?jǐn)?shù)據(jù)（圖2c、d），平均粒徑從岸向海逐漸增大，最小值為14.17 μm，最大值為73.92 μm，平均值為58.84 μm。分選系數(shù)（σ）介于0.61與1.61之間，分別對(duì)應(yīng)分選較好與分選較差，中部潮灘的分選系數(shù)稍好于兩端，但總體上差別不大。偏態(tài)值（SK）介于0.55與1.68之間，絕大部分為正偏，極少為極正偏。峰態(tài)值（Kg）在1.27～2.11之間，為中等或?qū)挿?。在離岸300 m的距離內(nèi)，砂的含量極低（小于5%），沉積物組分主要為粉砂，粘土平均含量為9.15%，粉砂平均含量為89.63%。離岸越遠(yuǎn)，砂組分表現(xiàn)出明顯的增大趨勢(shì)，最大達(dá)到70.28%，粘土含量接近為0，沉積物主要為粉砂質(zhì)砂（圖2d）。

圖2 J01剖面及沉積物粒度特征

J02斷面在J01斷面以南約10 km，斷面實(shí)測(cè)長(zhǎng)度3.16 km（圖3a）。3次實(shí)測(cè)的灘面坡度分別為0.4‰、0.4‰及0.5‰，小于J01斷面，總體上看坡度沒(méi)有大的變化。以距大堤約1.3 km處為分界線，上部3次實(shí)測(cè)坡度分別為0.8‰、0.9‰、0.7‰，均大于平均坡度，表明堤前的快速堆積使上部灘面整體變陡，且隨著潮溝的淤積加高，坡度經(jīng)歷了由陡變緩的過(guò)程。J02的初始實(shí)測(cè)剖面（2014.08）形態(tài)與J01類(lèi)似，不同點(diǎn)在于J02上部發(fā)育的潮溝較多，形成多個(gè)低凹區(qū)（圖3a）。第2次實(shí)測(cè)剖面（2015.01）形態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)的反“S”形，大部分潮溝消失，灘面中部隆起明顯。第3次實(shí)測(cè)剖面（2015.05）大體呈斜線，中上部低凹區(qū)被沉積物填充，中部隆起消失，灘面平緩，無(wú)明顯隆起或凹陷。

J02灘面平均沉積速率（2014.08-2015.05）為33.56 cm/a，秋冬季（2014.08-2015.01）平均值為51.43 cm/a（圖3b），冬春季（2015.01-2015.05）平均值為25.82 cm/a。灘面的沉積速率以距離海堤約1.2 km處為界，上部與下部表現(xiàn)出不同的沉積規(guī)律。上部灘面（0～1.2 km）表現(xiàn)為持續(xù)性的加積增高，形態(tài)上表現(xiàn)為潮溝的淤平、消失，凹地持續(xù)抬升，平均沉積速率為63.29 cm/a，在潮溝發(fā)育的低洼地帶，最大沉積速率達(dá)到148.02 cm/a（圖3b）。下部灘面（距堤1.2～3.16 km）主要表現(xiàn)為先淤積（秋冬季）后侵蝕（冬春季），秋冬季期間的平均沉積速率為58.37 cm/a，冬春季平均侵蝕速率為36.67 cm/a。下部灘面的淤積與侵蝕主要發(fā)生在距岸1.2～2.1 km范圍內(nèi)，淤積造成灘面呈凸型隆起，侵蝕將灘面基本蝕平、下陷，最大的淤積與侵蝕速率分別為106.25 cm/a與112.40 cm/a。

J02斷面沉積物平均粒徑為48.85 μm，小于J01斷面平均粒徑，最小值為12.05 μm，位于最上部，最大值63.22 μm，位于斷面最下部，總體上從岸向海逐漸增大（圖3c）。分選系數(shù)介于0.67～ 1.55，與J01斷面類(lèi)似，中部斷面沉積物分選稍好（圖3c）。偏態(tài)值介于0.92～1.73，82%為正偏，其余為極正偏，偏態(tài)向海呈逐漸減小趨勢(shì)。峰態(tài)值介于1.46～2.21，絕大多數(shù)為寬峰，峰態(tài)值向海逐漸減小。與J01斷面不同，J02斷面主要沉積物類(lèi)型為粉砂質(zhì)粘土或砂質(zhì)粉砂（圖3d）。由岸向海，粘土含量逐漸降低甚至消失，最大粘土含量為17.65%，位于最上部。沉積物組分主要以粉砂和砂為主，平均含量分別達(dá)69.92%和28.10%，離岸越遠(yuǎn)，砂組分含量呈逐漸增大趨勢(shì)，最大達(dá)47.75%。

圖3 J02剖面及沉積物粒度特征

在潮灘圍墾后，海堤外出現(xiàn)了2個(gè)明顯的沉積峰區(qū)（圖2a，3a虛線框）。沉積峰區(qū)的形成與原始的地形有較大關(guān)系，原始地形不同，沉積峰區(qū)的形成過(guò)程存在差異。J01斷面圍墾后初始斷面由岸向海表現(xiàn)為凹-凸-凹-凸變化，即近似雙凸型剖面。圍墾后，沉積物受到海堤的反射作用會(huì)優(yōu)先在坡度較大的低洼地段堆積，表現(xiàn)在凹地不斷加積抬高，坡度由陡變緩，初始剖面重新發(fā)育以適應(yīng)新的水動(dòng)力特征，即在凹地形成新的沉積峰區(qū)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（約1～2年），之前的凹地堆積為凸點(diǎn)，即圍墾使原始的雙凸點(diǎn)向岸移動(dòng)新的雙凸型剖面（圖2a），另外，J01斷面外發(fā)育的大型潮溝能夠在一定程度上削減潮流、波浪的能量，促進(jìn)沉積物在潮溝內(nèi)緣灘面的堆積，從而加快了下部沉積峰區(qū)的形成過(guò)程。此外，潮溝的擺動(dòng)會(huì)在潮灘中下部、潮間帶外緣產(chǎn)生陡坎，也有可能在潮灘中上部、潮灘與潮溝相接的部位形成陡坎，但從其空間規(guī)模、坡度、高程變化來(lái)看，均不同于堆積峰區(qū)形成的凸點(diǎn)。J02初始剖面上部發(fā)育有3條潮溝，上部明顯凸起，坡度較陡，中下部高差較小，不是典型的雙凸型剖面。受到圍堤的反射及遮擋影響。加之較陡的地形對(duì)潮汐的削弱、反射效應(yīng)，上部低洼的潮溝迅速淤平，淤積速率遠(yuǎn)高于其他地段（圖3b），形成第一個(gè)沉積峰區(qū)。由于最外側(cè)海堤對(duì)潮波的反射作用，使得中部地段的海洋動(dòng)力弱于兩側(cè)，有利于沉積物堆積，沉積物在此快速堆積形成第2個(gè)沉積峰區(qū)，形成的剖面符合雙凸型剖面特征。當(dāng)中部形成明顯凸起后（圖3a），對(duì)落潮流產(chǎn)生阻擋效應(yīng)，同時(shí)能夠削弱漲潮流，有利于沉積物在凹陷區(qū)沉積，表現(xiàn)為剖面雙凸特征不明顯，堆積峰向岸移動(dòng)，由陸向海坡度變化更加平緩。此外，就下凸點(diǎn)的位置來(lái)看，由于海堤合龍時(shí)間的差異，J02目前斷面已經(jīng)處于形態(tài)調(diào)整的后期，其下凸點(diǎn)接近平均高潮線，浸潮時(shí)間逐漸減少，而J01斷面仍處于形態(tài)調(diào)整期，加之潮溝擺動(dòng)、地形、潮波、物源供給等的差異，其凸點(diǎn)不能作為衡量準(zhǔn)確平均潮位線的指標(biāo)，因此二者的下凸點(diǎn)位置會(huì)出現(xiàn)差異。

3.2沉積物凈輸運(yùn)趨勢(shì)

根據(jù)研究（高抒，2009），以下2種類(lèi)型的粒徑趨勢(shì)在凈輸運(yùn)方向上有較高的出現(xiàn)概率：第一，沉積物在輸運(yùn)方向上分選變好、粒徑變細(xì)、更加負(fù)偏；第二，在輸運(yùn)方向上分選變好、粒徑變粗、更加正偏。取斷面最大采樣間距為特征距離，將每個(gè)采樣點(diǎn)粒度參數(shù)與“相鄰”采樣點(diǎn)進(jìn)行比較，分析采樣斷面上沉積物的凈輸運(yùn)方向（圖4）。

圖4 J01、J02斷面沉積物凈輸運(yùn)趨勢(shì)

斷面沉積物凈輸運(yùn)趨勢(shì)分析結(jié)果顯示（圖4J01），在J01初始斷面（2014.08），中上部的沉積物凈輸運(yùn)方向?yàn)檠財(cái)嗝嫦虬?，而最下部的沉積物則表現(xiàn)為向海凈輸運(yùn)。J01斷面中上部（0～1.6 km）較為平坦，坡度僅為0.4‰，受到懸沙濃度高的優(yōu)勢(shì)漲潮流分選作用，細(xì)顆粒沉積物在堤前及低洼處沉降，沉積物向岸表現(xiàn)為粒徑變細(xì)，分選較好。而潮灘下部坡度陡，為2.5‰，地形對(duì)落潮流有利，越向海，沉積物顆粒越細(xì)（圖2a），沉積物的向海凈輸運(yùn)具有使潮下帶坡度變緩的趨勢(shì)，屬于地貌對(duì)圍墾的動(dòng)態(tài)調(diào)整，這與之前在大豐潮灘的研究一致（Wang et al，2012）。J02初始斷面（2014.08）的沉積物凈輸運(yùn)比較復(fù)雜（圖4J02），在上部（0～1.2 km段），受到地形、潮溝發(fā)育及海堤的遮擋作用（圖1b），沉積物一方面表現(xiàn)出向岸凈輸運(yùn)，一方面表現(xiàn)出向低洼的潮溝凈輸運(yùn)。這種凈輸運(yùn)模式主要由于大堤的遮擋，使得垂岸漲潮流成為優(yōu)勢(shì)潮流，加之地形坡度相對(duì)較陡（約2.5‰），對(duì)潮流能量削弱明顯，故沉積物優(yōu)先在潮溝及地形較平坦處沉積。中下部斷面出現(xiàn)了先向海后向岸的沉積物凈輸運(yùn)，這表明中部斷面北部附近海堤對(duì)于潮流的反射作用明顯，反射流與漲潮流在距岸1.5 km處匯聚，沉積物的凈輸運(yùn)在此形成堆積峰區(qū)（圖4J02虛線框）。

據(jù)Wang等（2012）在大豐潮灘的研究，發(fā)現(xiàn)在中低潮灘存在向岸的沉積物凈輸運(yùn)，同時(shí)在圍墾海堤附近存在向海的凈輸運(yùn)，使得距離海堤約1 km的區(qū)域成為沉積物輔聚區(qū)，形成堆積堤（沉積峰區(qū)）。在弶港海岸一方面表現(xiàn)出明顯的中低潮灘向岸的沉積物凈輸運(yùn)趨勢(shì)，同時(shí)由于動(dòng)力環(huán)境的差異使得沉積峰區(qū)分布在離岸約1.0～1.5 km范圍內(nèi)（圖4虛線框）。存在這種差異的主要原因在于圍墾使潮灘潮棱體體積減小，一定程度上削弱了中上部潮灘的潮流，加快了沉積物的淤積，加之淺水區(qū)潮波變形特征的差異，使得二者沉積物凈輸運(yùn)趨勢(shì)及沉積峰區(qū)的分布存在差異。

4 討論

4.1圍墾工程對(duì)潮灘沉積物粒度參數(shù)及沉積速率的影響

沉積物的粒度參數(shù)能夠指示具體的沉積環(huán)境及其變化特征。J01斷面的平均粒徑為4.17Φ（55.74μm），J02斷面平均粒徑為4.41Φ（47.04 μm），小于J01斷面。從斷面高程來(lái)看，J01平均高程為0.60 m，J02為2.02 m，后者顯著高于前者，即圍堤外地形呈南高北低。這種地形的差異對(duì)沿岸向潮汐能量有一定削弱作用，使較細(xì)的顆粒沉積在較高的南部沉積，稍粗的在較低北部沉積。據(jù)朱慶光等（2014）之前在圍墾區(qū)內(nèi)的采樣分析，平均粒徑介于4.5～ 5.5Φ，均細(xì)于J01、J02斷面，表明圍墾后的灘面沉積物會(huì)逐漸細(xì)化。在圍堤外，由于水動(dòng)力分選差異，J01、J02堤前500 m的沉積物特征與外部差異明顯，主要表現(xiàn)在粒徑更細(xì)，平均分別為5.05Φ、4.86Φ，峰態(tài)更寬，Zhou等（2015）的模型模擬結(jié)果顯示，在潮汐占主導(dǎo)的潮灘，圍墾后泥質(zhì)沉積物多分布在潮間上帶，粉砂、砂分布在潮間帶及潮下帶，剖面呈上凸型剖面，基本符合弶港海岸的特征。外部灘面沉積物粒度參數(shù)差異不明顯，在粒徑、組分等方面具有較好的一致性，表明其受到圍墾的影響較小，說(shuō)明距堤越遠(yuǎn)，沉積物粒度對(duì)圍墾響應(yīng)越不明顯。

沉積速率及其變化能夠反應(yīng)沉積物在灘面上的堆積與侵蝕過(guò)程。對(duì)于受到圍墾影響的潮灘而言，較高空間、時(shí)間分辨率的沉積速率值是了解潮灘動(dòng)力-地貌響應(yīng)特征的重要手段。在圍堤建成初期，水動(dòng)力格局改變，在原來(lái)剖面基礎(chǔ)上形成新的沉積峰區(qū)，沉積速率較以前有很大提高（表1），平均值能夠達(dá)到以往該區(qū)實(shí)測(cè)平均值的3.48倍，據(jù)在江蘇其他海岸的研究（陳才俊，1991），圍墾后的沉積速率最大能夠達(dá)到圍墾前的17倍。同時(shí)，在3次測(cè)量期間，沉積速率具有一定的季節(jié)性差異，J01、J02秋冬季沉積速率大于春季的實(shí)測(cè)值，分別為后者的1.51、1.99倍。據(jù)邢飛等（2010）的研究，江蘇海岸秋、冬季的近岸水體平均懸沙濃度較夏、春季大，弶港海岸受外部沙脊掩護(hù)，作為潮波輻聚中心，在秋冬季潮棱體的懸沙濃度相對(duì)較高，有可能在一定程度上導(dǎo)致沉積速率的年內(nèi)季節(jié)差異。另外，秋冬季江蘇沿海波浪作用較強(qiáng)，Wang等（2012）指出圍墾造成潮灘寬度的降低會(huì)使波能更多釋放在中低潮灘，造成水體懸沙濃度相對(duì)以前更高，而余流向岸凈輸運(yùn)導(dǎo)致的沉積物堆積也是影響沉積速率季節(jié)差異明顯的一個(gè)因素。從潮相來(lái)看，3次測(cè)量分別對(duì)應(yīng)中潮、小潮、小潮，據(jù)Shi等（2015）在大豐潮灘（弶港北部約40 km，潮波動(dòng)力特征相似）的觀測(cè)，10個(gè)連續(xù)潮周期內(nèi)灘面高程增加了6.5 cm，平均每個(gè)潮周期為0.65 cm，遠(yuǎn)小于本文的季節(jié)性沉積速率差異，故潮相的差異不是季節(jié)性變化的誘因。此外，根據(jù)Pethick-Allen模型（Pehick，1981；Allen，1990），隨著灘面高程不斷增加，沉積速率會(huì)不斷減小，二者具有一定的線性關(guān)系，這在以往的江蘇潮灘研究中得到驗(yàn)證（王愛(ài)軍等，2006）。因此，圍墾后潮灘高程迅速增加也是造成前（秋冬）、后（冬春）3次測(cè)量期間沉積速率出現(xiàn)差異的原因之一。從空間分布上看，圍墾后潮灘中上部沉積速率較下部大，如J02斷面離岸1.7 km外斷面沉積速率為19.07 cm/a，僅為整個(gè)斷面的57%，說(shuō)明距離圍堤越遠(yuǎn)，潮灘沉積速率對(duì)圍墾的響應(yīng)越不明顯。

表1 弶港海岸潮灘沉積速率統(tǒng)計(jì)

4.2圍墾工程影響下的潮灘剖面演化模式

在淤漲型潮灘，潮水溝是潮盆對(duì)于灘面地形及水動(dòng)力變化響應(yīng)的結(jié)果，弶港海岸位于輻射沙洲內(nèi)緣區(qū)，潮溝系統(tǒng)較為活躍。由于圍墾活動(dòng)的影響，改變了潮溝系統(tǒng)原有的均衡態(tài)，使其位置與規(guī)模均發(fā)生較大的改變。如在J01斷面附近，主潮溝在9個(gè)月期間向岸移動(dòng)了約0.55 km（圖2a），同時(shí)在近岸發(fā)育有較寬支潮溝（圖5）。潮溝的向岸移動(dòng)及次級(jí)潮溝的發(fā)育會(huì)對(duì)剖面的沉積速率、海堤及海灘的穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響，在臺(tái)風(fēng)、寒潮等影響下能造成海堤的損毀，江蘇沿海歷史上曾因此發(fā)生過(guò)數(shù)起海堤跨堤事件（陳才俊，2001）。另外，當(dāng)圍墾后灘面加積至平均潮位線以上時(shí)，一些鹽沼植物（如互花米草）開(kāi)始在灘面上繁衍、擴(kuò)展，其分布范圍大致在平均高潮位與小潮高潮位之間（張忍順等，2005）。海岸帶鹽沼對(duì)沉積物具有明顯的圈閉作用，通過(guò)削弱波能、降低底部切應(yīng)力、促進(jìn)沉積物絮凝沉降等方式提高了灘面的沉積速率，同時(shí)使灘面物質(zhì)變細(xì)。鹽沼的發(fā)育會(huì)使潮灘的高程變化脫離原來(lái)的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系，同時(shí)在一定程度上會(huì)影響潮水溝的發(fā)育（高抒等，2014），反過(guò)來(lái)又會(huì)對(duì)潮灘剖面的演化產(chǎn)生反饋效應(yīng)。

《世說(shuō)新語(yǔ)》中有個(gè)小故事：“殷中軍雖思慮通長(zhǎng)，然于才性偏精。忽言及四本，便若湯池鐵城，無(wú)可攻之勢(shì)。”意思是殷浩雖然思維能力一般，但對(duì)于才性之學(xué)特別精通。如果談到《四本論》，他就像鎮(zhèn)守著湯池鐵城，有堅(jiān)不可摧之勢(shì)。教學(xué)中是不是也存在同樣的問(wèn)題呢：作為教師的我，特長(zhǎng)在哪里？教學(xué)中如何將其發(fā)揮出來(lái)？

圖5 J01斷面附近潮溝分布

在過(guò)去的30年間，由于持續(xù)性的圍墾，弶港海岸的潮灘特征發(fā)生了明顯的變化。首先，潮灘寬度從20世紀(jì)80年代最大36 km（朱大奎等，1986）減小至目前的不足10 km，坡度明顯增大、墾區(qū)內(nèi)潮灘剖面上凸趨勢(shì)減緩、沉積物粒徑細(xì)化等（朱慶光等，2014）。其次，圍墾改變了原有的潮灘水動(dòng)力格局，使得潮汐不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象更加顯著，潮灘剖面形態(tài)也產(chǎn)生變化。

已有的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與數(shù)值模型（陳才俊，1991；龔政等，2013，2014；劉秀娟等，2010；Liu et al，2011，2015）表明，江蘇中部海岸淤漲型潮灘剖面均衡態(tài)一般表現(xiàn)為雙凸型（圖6a），即在物源供應(yīng)充足的情況下，由于漲落潮流在平均高、低潮位線附近的流速突變，造成沉積物落淤，從而形成上、下凸點(diǎn)。雙凸剖面的形成與潮灘動(dòng)力特征、沉積物供應(yīng)、地形等均有較大關(guān)系。目前有關(guān)“上凸型”潮灘剖面的研究成果較多（楊桂山等，2002；Yamada et al，2004；周良勇等，2006；Hunt et al，2015），“雙凸型”潮灘剖面的研究相對(duì)薄弱。前人研究表明，在潮灘圍墾初期，潮波在堤前發(fā)生變形，潮汐能量在堤前被削弱，原有的均衡剖面形態(tài)被破壞，細(xì)顆粒泥質(zhì)沉積物大量落淤，形成平均高潮位第一個(gè)凸點(diǎn)。由于潮棱體的減小，在初始剖面下凸點(diǎn)上的低洼潮灘在地形影響下成為潮灘的低能區(qū)，有利于沉積物沉積（圖6b），在潮灘的這兩個(gè)區(qū)域沉積物會(huì)持續(xù)性的加積，表現(xiàn)出沉積峰區(qū)的特征。圍墾后的潮灘經(jīng)過(guò)充分的地貌發(fā)育，重新表現(xiàn)出雙凸型剖面的特征（圖6c），坡度變緩，同時(shí)凸點(diǎn)表現(xiàn)出一定程度的向岸遷移，實(shí)質(zhì)上是圍墾影響下潮灘地形對(duì)于潮灘水動(dòng)力變化調(diào)整與適應(yīng)的結(jié)果。據(jù)王艷紅等（2006）的研究，弶港海岸潮灘圍墾后恢復(fù)1 km寬度所需時(shí)間大約在6 a左右；事實(shí)上，目前圍墾的速度遠(yuǎn)大于潮灘向外擴(kuò)展的速度。另?yè)?jù)Wang等（2012）在大豐潮灘的研究，由于持續(xù)性的圍墾，潮灘的寬度變小，坡度變陡，沉積物有細(xì)化趨勢(shì)，同時(shí)泥質(zhì)區(qū)從上部向外擴(kuò)展，較陡的坡度反而不利于沉積物沉積，從而影響了圍墾后潮灘的恢復(fù)。

圖6 淤漲型潮灘剖面圍墾演化理想模式

除圍墾外，淤漲型潮灘剖面的演化受到其它多種因素的影響。在不同時(shí)間尺度下（10～100a），理想情況下潮灘剖面能夠持續(xù)發(fā)育到雙凸型均衡態(tài)到（上部表現(xiàn)為上凸型，在平均低潮線附近存在凸點(diǎn)）并保持（Liu et al，2011，2015），這說(shuō)明雙凸型剖面的凸點(diǎn)存在統(tǒng)計(jì)意義上的穩(wěn)定態(tài)，實(shí)質(zhì)上是潮汐動(dòng)力與地貌相互影響的平衡態(tài)。從時(shí)間尺度看，短周期因素包括海岸動(dòng)力、沉積物供應(yīng)的季節(jié)、年際變化，長(zhǎng)周期因素包括十年至千年尺度的海平面上升以及不可預(yù)測(cè)的極端事件等。故潮灘剖面的均衡態(tài)屬于一定時(shí)間尺度下沉積物輸入、輸出形成的穩(wěn)定態(tài)。

5 結(jié)論

（1）在弶港海岸圍墾活動(dòng)發(fā)生后，潮灘的平均沉積速率約為37.31 cm/a，是以往觀測(cè)值的3.48倍。沉積速率的季節(jié)特征明顯，秋冬季顯著大于冬春季，離圍堤越遠(yuǎn)，沉積速率對(duì)潮灘圍墾的響應(yīng)越不顯著，潮灘沉積物的粒度參數(shù)變化也表現(xiàn)出類(lèi)似的規(guī)律，表明在物源充分的淤漲型潮灘圍墾能促進(jìn)沉積物在近岸側(cè)沉積及引起堤前沉積物粒徑的細(xì)化。粒徑趨勢(shì)分析模型表明沉積物具有向近堤側(cè)及潮灘低能區(qū)凈輸運(yùn)的特征，從而形成潮灘沉積物堆積峰區(qū)。

（2）淤漲型潮灘剖面的均衡態(tài)屬于一定時(shí)間尺度下的穩(wěn)定態(tài)，表現(xiàn)為雙凸型剖面，圍墾后剖面經(jīng)過(guò)持續(xù)性的形態(tài)調(diào)整，已有的沉積物堆積峰發(fā)生遷移，在此基礎(chǔ)上發(fā)育成新的均衡態(tài)剖面，這是潮灘地形對(duì)于圍墾后潮灘水動(dòng)力變化適應(yīng)的結(jié)果。

（3）未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)圍墾活動(dòng)對(duì)潮灘微觀地貌-動(dòng)力反饋機(jī)制的研究；另外，潮灘剖面的演化受到多種因素的影響，應(yīng)結(jié)合海平面變化開(kāi)展不同時(shí)間尺度下的潮灘剖面演化模擬預(yù)測(cè)研究。

致謝：本研究得到江蘇沿海綜合地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目支持，薛文勇、熊杰等參與了野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，特此致謝。

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（本文編輯:袁澤軼）

The geomorphologic response of accreting intertidal flat to reclamation：a case from Jianggang，Jiangsu

LI Ming-liang1,2,YANG Lei1,2,GONG Xu-long1,2,XUE Wen-yong1, YANG Yang3,SHI Yong4,WANG Ya-ping3
（1.Geological Survey of Jiangsu Province,Nanjing 210018,China;2.Key Laboratory of Earth FissuresGeological Disaster,Ministry of Land and Resources,Nanjing210018,China;3.School of GeographicandOceanic Sciences,Nanjing University,Nanjing210023,China; 4.National OceanTechnology Center,Tianjing300112,China）

On the basis of the high-resolution elevation and grain size data collected from intertidal flats at Jianggang（Jiangsu） coast,we distinguish the geomorphic response of accreting intertidal flat to reclamation,and also proposed a conceptual model.The results show that reclamation at upper accreting intertidal flat with sufficient sediment supply could result in fast fine sediment accumulation outside the sea wall.However,sedimentation rates and sediment grain size parameters change none significant far from the sea wall.The upper intertidal flat changes into low energy status due to the sea wall construction,which results in sediment accumulation with a maximum sedimentation rate.Thus,the convex point of tidal flat profile would move towards sea wall and then a dual convex profile could develop.In addition,large-scale tidal creeks and their migration are important factors changing the profile shape of intertidal flat.In the future,the long-term evolution of intertidal flat due to sea level changes is required the long-term climate change study.

Reclamation engineering;accreting intertidal flat;sediment transportation;sedimentation rate;intertidal profile

P748

A

1001-6932（2016）06-0683-11

10.11840/j.issn.1001-6392.2016.06.011

2015-07-16；

2015-10-14

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（1212011220005）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41376044）；江蘇省自然科學(xué)基金（BK2011012）。

李明亮（1988-），男，碩士，助理工程師，從事海岸帶地質(zhì)研究，電子郵箱：limingliang_vp@hotmail.com。

汪亞平，博士，教授，電子郵箱：ypwang@nju.edu.cn。