岳保靜, 廖 晶 高茂生, 周良勇, 白偉明

(1. 國(guó)土資源部油氣資源和環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島海洋地質(zhì)研究所, 山東 青島 266071; 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 3. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局濱海濕地生物地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島海洋地質(zhì)研究所, 山東 青島 266071)

山東半島砂質(zhì)海灘動(dòng)力地貌演化特征

岳保靜1,2,3, 廖 晶1,2, 高茂生1,2,3, 周良勇1,2,3, 白偉明1

(1. 國(guó)土資源部油氣資源和環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島海洋地質(zhì)研究所, 山東 青島 266071; 2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 3. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局濱海濕地生物地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島海洋地質(zhì)研究所, 山東 青島 266071)

為探討山東半島砂質(zhì)海灘的動(dòng)力地貌學(xué)特征, 利用波浪和潮汐資料計(jì)算了山東半島浪潮作用指數(shù)K和波浪-沉積物參數(shù)(Dean參數(shù)(Ω)), 并進(jìn)行了地貌類(lèi)型劃分; 結(jié)合2012～2015年對(duì)山東半島不同地理岸段砂質(zhì)海岸地形地貌、表層沉積物進(jìn)行的7次監(jiān)測(cè), 對(duì)海灘監(jiān)測(cè)剖面地形高程和表層沉積物粒度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明: 山東半島北部煙臺(tái)多處海灘為消散型, 局部過(guò)渡性; 威海東側(cè)和山東半島南部海灘屬于過(guò)渡型或反射型; 不同類(lèi)型沙灘季節(jié)變化差別明顯, 消散型海灘夏季容易形成沿岸沙壩, 冬季海灘沙壩明顯受到侵蝕; 而過(guò)渡型或反射型海灘變化趨勢(shì)相反, 冬季靠近高潮線(xiàn)的部位淤積, 形成灘肩, 夏季受到侵蝕消失。山東半島北部海灘粒徑較粗, 并呈現(xiàn)逐年變粗的趨勢(shì), 而山東半島南部粒徑較細(xì)且逐年變細(xì); 季節(jié)變化受到波浪條件和季節(jié)差異的控制, 招遠(yuǎn)、龍口、威海、日照地區(qū)較牟平、海陽(yáng)、青島等平直岸段冬季沉積物比夏季粗。山東半島砂質(zhì)海灘的地貌形態(tài)受海岸的地理位置、海洋動(dòng)力條件、岸線(xiàn)走向及沙源供給等多種沉積環(huán)境因素的影響, 人類(lèi)活動(dòng)的影響可在短期內(nèi)對(duì)海灘造成劇烈變化, 引起海岸嚴(yán)重侵蝕。

山東半島; 海灘剖面監(jiān)測(cè); 砂質(zhì)海岸; 動(dòng)力地貌

山東省海岸線(xiàn)總長(zhǎng)度為3 121 km[1], 砂質(zhì)海岸是山東省海岸的主要類(lèi)型, 長(zhǎng)度約占山東省岸線(xiàn)總長(zhǎng)度的2/3, 不同岸段的沙灘海岸地貌特征有著顯著區(qū)別, 這些沙灘的形成和發(fā)育是山東半島海岸環(huán)境演變的重要組成部分[2]。沙灘是海-陸-氣直接交互作用的敏感地帶, 受波、潮、風(fēng)等動(dòng)力因子和地形影響的剖面變化反映了海灘復(fù)雜的過(guò)程-響應(yīng)機(jī)制, 而人類(lèi)活動(dòng)在其中的作用愈發(fā)顯著[3]。海灘地形監(jiān)測(cè)剖面是研究海灘地形變化的直接有效手段之一, 對(duì)海灘剖面地形變化的連續(xù)監(jiān)測(cè)可以反映岸灘侵蝕淤積的程度, 同時(shí)海灘剖面沉積物的物質(zhì)組成及地貌形態(tài)的時(shí)空變化也在一定程度上反映海洋動(dòng)力對(duì)海岸帶地區(qū)的作用過(guò)程。眾多學(xué)者已經(jīng)在很多海灘開(kāi)展不同時(shí)空尺度的海灘地形監(jiān)測(cè)[4-9], 對(duì)山東半島海灘的監(jiān)測(cè)也開(kāi)展了部分工作, 但是前人的研究只是對(duì)部分岸段的研究, 對(duì)整個(gè)山東半島大尺度的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)工作還較少, 對(duì)岸灘侵蝕淤積中長(zhǎng)期尺度的變化認(rèn)識(shí)也嚴(yán)重不足, 人類(lèi)活動(dòng)影響下砂質(zhì)海灘灘面沖蝕的發(fā)生、演化特征及其形成機(jī)制有待深入研究。本文對(duì)海灘剖面進(jìn)行長(zhǎng)期持續(xù)監(jiān)測(cè), 從較大空間尺度上分析山東半島海灘的地貌類(lèi)型及現(xiàn)代海岸動(dòng)力環(huán)境的地域變化, 可以充分了解海灘的侵蝕現(xiàn)狀及海岸環(huán)境演變過(guò)程, 對(duì)保護(hù)山東半島的沙灘資源和環(huán)境具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

地質(zhì)構(gòu)造是海岸形態(tài)和地貌發(fā)育的基礎(chǔ), 對(duì)海岸帶地貌形態(tài)起明顯的控制作用。山東半島海岸線(xiàn)相對(duì)比較平直, 原生海灣均為開(kāi)闊的敞口灣[10]。按岸灘形態(tài)組合特征及成因?qū)⑸綎|半島砂質(zhì)海岸地貌劃分為岬灣海岸、沙壩-潟湖海岸和夷直海岸3種類(lèi)型。岬灣海岸分布在蓬萊-成山頭及青島以東地區(qū), 被基巖岬角分割成岬間袋狀海灘, 煙臺(tái)養(yǎng)馬島至雙島灣及龍口附近局部海灘為夷直海岸, 沙壩-潟湖海岸廣泛分布在山東半島開(kāi)敞、半開(kāi)敞海灣和基巖岬角海岸內(nèi)[11]。

波浪、潮汐、徑流和風(fēng)等外動(dòng)力是塑造海岸地貌的重要因素, 其中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)岸灘形成和發(fā)育最活躍的動(dòng)力因素, 而近岸波場(chǎng)中波能的分布又與潮差大小有關(guān)[7]。

本文利用波浪和潮汐的地域變化等資料分析山東半島砂質(zhì)海岸沿岸動(dòng)力環(huán)境的地域變化。研究區(qū)波浪以風(fēng)成浪為主, 平均波高為0.2～0.7 m, 平均波浪周期為2.3～5.5 s。北部海岸波浪特征不同于東部海岸, 山東半島北部以風(fēng)浪為主, 常浪向和強(qiáng)浪向?yàn)镹E-N向, 北部海岸最大月均波高在冬季, 夏季較小; 東部海岸波浪特征正相反, 冬季較小, 夏季較大,半島東南沿岸為NE-E; 南岸冬季幾乎全為風(fēng)浪, 夏季為以涌浪為主混合浪, 常浪向和強(qiáng)浪向?yàn)镹EE- SE向;極端波高出現(xiàn)在成山頭站, 波高達(dá)8.0 m[12-14]。風(fēng)暴潮是一種破壞性較強(qiáng)的自然災(zāi)害, 受冷鋒影響, 山東半島沿岸海域冬季經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣[15]。

研究區(qū)潮汐以正規(guī)和不正規(guī)半日潮為主, 潮差0.7～3.71 m, 從成山頭(附近海域存在無(wú)潮點(diǎn))向西, 山東半島北岸潮差為0.70～2.71 m, 南岸為0.79～3.71 m[12-14]。經(jīng)分析整理, 山東半島沿海各地盛行波浪向、十分之一大波波高(H1/10)、潮差(R)及波周期的年平均值(T)如圖1和表1所示。

圖1 山東半島砂質(zhì)海岸岸灘監(jiān)測(cè)剖面位置及波浪地域變化[2-14]Fig. 1 Position of beach monitoring profiles on sandy beaches of the Shandong Peninsula[2-14]

2 調(diào)查與方法

海灘監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容包括海灘監(jiān)測(cè)剖面地形高程測(cè)量、地貌調(diào)查和岸灘沉積物表層取樣。2012～2015年沿山東半島砂質(zhì)海岸帶布設(shè)13條主監(jiān)測(cè)剖面開(kāi)展海岸侵蝕淤積監(jiān)測(cè), 包括煙臺(tái)6條、威海3條、青島3條、日照1條, 位置見(jiàn)圖1, 在每個(gè)主監(jiān)測(cè)剖面兩側(cè)500～1 000 m處設(shè)置輔助監(jiān)測(cè)剖面2條, 命名規(guī)則以剖面YT1為例, 主剖面為YT1-0, 兩條輔助剖面為YT1-1, YT1-2, 2012-2015年度分別于冬夏兩季完成7次監(jiān)測(cè), 監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。調(diào)查儀器采用GPS RTK測(cè)量。另外, 在剖面不同位置采集表層樣品進(jìn)行沉積物粒度分析, 采用位置一般根據(jù)地形和灘面分帶選取高潮帶、中潮帶、低潮帶3個(gè)位置進(jìn)行采集。

表1 山東半島砂質(zhì)海岸海洋站海洋水文特征Tab. 1 Hydrologic characteristics of the Bohai Sea at oceanographic stations on sandy beaches of the Shandong Peninsula

砂質(zhì)海灘的剖面形態(tài)、灘面沙粒粒徑和演變趨勢(shì)主要取決于波浪和潮汐強(qiáng)弱及彼此消長(zhǎng)。根據(jù)波浪-沉積物參數(shù)(Dean參數(shù)(Ω))可對(duì)海灘類(lèi)型進(jìn)行劃分: Ω＜2時(shí)為反射型海灘, 2≤Ω≤5時(shí)為過(guò)渡型海灘, Ω＞5時(shí)為消散型海灘; 過(guò)渡型海灘進(jìn)一步可分為4種亞類(lèi): 沿岸壩-凹槽型、韻律沙壩型、橫向沙壩裂流型和脊槽型[16]。Ω[17-18]由波浪參數(shù)和沙粒的沉積速率決定, 計(jì)算公式:

其中Hb為破浪帶波高, T為波浪周期, ω為沉積物沉降速率。

通過(guò)海港水文規(guī)范估算有效波高H1/3, H1/3= 0.788 H1/10; 利用Kormar and Gauhan 的半經(jīng)驗(yàn)公式[16]計(jì)算Hb:

其中H0為深水波高, L0=gT2/2π為深水波長(zhǎng), H1/10近似于平均波高, H1/3近似于H0。

沉降速率根據(jù)Ferguson和Church的公式, 用中值粒徑進(jìn)行計(jì)算:

其中C1和C2為常數(shù), C1=18, C2=1.0[4]; D50為中值粒徑, g為重力加速度, R為沉積物密度(根據(jù)石英密度計(jì)算), v為運(yùn)動(dòng)黏度, v=1.00×10–6m2/s(水溫20℃時(shí))。

崔金瑞等[19]則引入浪潮作用指數(shù)(K)作為判別海灘狀態(tài)對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的響應(yīng)特征的定量指標(biāo), 定義H為H1/10平均波高, R為平均潮差, 同時(shí)得出K＞1時(shí)形成浪控地貌, K＜1時(shí)形成潮控地貌, K接近1時(shí)發(fā)育過(guò)渡型地貌。

3 結(jié)果

3.1 山東半島海岸動(dòng)力環(huán)境的地域變化

利用9個(gè)波浪站的波浪統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表1)和相應(yīng)剖面的沉積物D50計(jì)算得到的ω, 最終得出K和Ω, 列于表2。K和Ω顯示出山東半島海灘的差異, 大致可分為2部分: (1)山東半島北部, 煙臺(tái)多處海灘K＞1、Ω＞5, 屬于消散型海灘, 局部為過(guò)渡型; (2)威海東側(cè)和東部、南部青島、日照海灘K＜1、Ω＜5屬于過(guò)渡型或反射型。

3.2 海灘地形監(jiān)測(cè)

由于監(jiān)測(cè)剖面過(guò)多, 選擇了每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面2014年冬夏兩季的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比, 圖2較好地反應(yīng)了季節(jié)變化對(duì)海灘形態(tài)的影響, 特別是在海灘的前濱和后濱, 受到波浪影響, 地形變化明顯。北部海岸YT1、YT3、YT4、YT5剖面為消散型, 海灘剖面以下凹形態(tài)為主, 海灘坡度較小, 寬度較大。夏季容易形成沿岸沙壩, 冬季海灘沙壩明顯受到侵蝕, 在濱外堆積, 出現(xiàn)淤長(zhǎng), 海灘變平滑。東南部威海、海陽(yáng)、青島、日照一帶為反射型和過(guò)渡型, 剖面以平直或上凸為主, 變化趨勢(shì)較穩(wěn)定, 變化緩慢, 冬季靠近高潮線(xiàn)的部位淤積, 形成灘肩, 夏季受到侵蝕消失。冬季剖面與同年夏季剖面明顯都有不同程度的淤積現(xiàn)象,冬季較夏季相比剖面有所加長(zhǎng), 主要是由于這一帶潮灘廣闊平坦, 冬夏兩季天文潮潮期不同, 潮汐作用使冬季大潮期最低潮的海面遠(yuǎn)離岸堤。

將2012～2015年冬季監(jiān)測(cè)到的剖面進(jìn)行對(duì)比,分析岸灘監(jiān)測(cè)剖面年際沖淤變化(圖3), 對(duì)比結(jié)果顯示, 山東半島砂質(zhì)海灘的年際變化是波動(dòng)的, 灘面呈現(xiàn)侵蝕淤積交替變化的狀態(tài), 以侵蝕為主, 不同岸段侵蝕程度不同。

表2 山東半島砂質(zhì)海岸判別參數(shù)及海灘類(lèi)型Tab. 2 Parameters determining sandy beaches and beach types in the Shandong Peninsula

圖2 岸灘監(jiān)測(cè)剖面季節(jié)沖淤變化Fig. 2 Seasonal variation of siltation on the beach monitoring profile

剖面YT1、YT2岸段海灘灘面坡度較陡, 一般大于5°, 沉積物以黃色、黃褐色粗砂、中粗砂為主,少量細(xì)砂, 有貝殼, 礫石灘, 該岸段后濱常見(jiàn)養(yǎng)殖池或防護(hù)林, 常見(jiàn)永久性侵蝕陡坎。剖面YT1-2 2013年較2012年明顯侵蝕, 但到2014年、2015年逐年顯著淤積, 2015年較2012年淤積量達(dá)23 cm/a左右。經(jīng)了解, 這是由于受到東北側(cè)建設(shè)人工島的影響而淤積嚴(yán)重, 淤積速率較大。剖面YT2-0 2015年較2012年呈現(xiàn)逐年輕微侵蝕, 侵蝕量為4.4 cm/a, 2014年內(nèi)濱出現(xiàn)沙壩。

WH1剖面位于青磯島以西紋石寶灘, 呈月牙狀。剖面WH1-2后濱帶輕微侵蝕, 前濱帶輕微淤積,內(nèi)濱帶顯著淤積, 淤積量超過(guò)5 cm/a。WH3位于天鵝湖海灘, 是一個(gè)沙嘴型灣頂潟湖, 歷史上數(shù)次因人類(lèi)活動(dòng)遭到破壞。WH3剖面向海一側(cè)較向潟湖一側(cè)坡度大, 海灘以黃色粗沙和礫為主。剖面WH3-2顯示2015年較2012年逐年淤積, 淤積量大約為7.9 cm/a。該岸段海岸侵蝕淤積主要與潟湖清淤和海灘的季節(jié)性變化有關(guān)。

剖面YT4-1、YT5-2、RZ1-1侵蝕情況比較嚴(yán)重,侵蝕速率10 cm/a, 濱外水下部分輕微淤積, 但是侵蝕陡坎近年來(lái)明顯后退。剖面YT4、YT5位于牟平北部的養(yǎng)馬島-雙島灣海灘, 此段海灘弧度較小, 中間一段平直, 開(kāi)敞向外海, 為夷直海灘, 沉積物以細(xì)砂為主, 后濱沙丘發(fā)育, 灘面緩, 海灘上出現(xiàn)許多侵蝕現(xiàn)象, 后濱沙丘常見(jiàn)侵蝕陡坎, 高者可達(dá)1.5 m左右, 灘面侵蝕后退和沙灘高程下降, 海灘水下部分則出現(xiàn)淤積。該岸段潮上帶建有大量養(yǎng)殖池, 且有許多丁壩、碼頭延伸入海, 因此人為影響較大。剖面RZ1位于日照市嵐山海水浴場(chǎng), 沉積物為黃褐色細(xì)砂。由于北部修建了西潘漁港的大堤, 而南面有嵐山港的大堤, 海岸平面形態(tài)由平直逐漸向弧形轉(zhuǎn)變,海灘有侵蝕現(xiàn)象發(fā)生。

剖面YT3、WH2、YT6、QD2、QD3、QD4總體上較穩(wěn)定(圖3), 這些剖面大多廣闊平坦, 沉積物以黃色或灰色細(xì)砂為主, 有貝殼, 剖面變化輕微, 前濱侵蝕,水下出現(xiàn)淤積, 海灘剖面變化幅度一般小于5 cm/a。

圖3 岸灘監(jiān)測(cè)剖面年際沖淤變化Fig. 3 Inter-annual siltation variation in beach monitoring profile

3.3 海灘剖面沉積物粒度監(jiān)測(cè)

山東半島海灘沉積物組分主要為粗砂和細(xì)砂,主要礦物成分是石英和長(zhǎng)石, 還有少量鈣質(zhì)貝殼碎片, 主要海岸灘沉積物來(lái)自河流和海岸花崗巖風(fēng)化產(chǎn)物。剖面沉積物粒徑對(duì)比時(shí)取其沉積物中值粒徑, 剖面粒徑為高、中、低潮位所采集表層沉積物中值粒徑的平均值, 對(duì)比空間上岸灘沉積物粒度變化和年度、季節(jié)性變化見(jiàn)圖4。由圖4a看出,煙臺(tái)招遠(yuǎn)、龍口、威海成山頭附近海灘粒度比較粗,中值粒徑為0.42～1.81 mm, 有些礫石灘是大于2 mm的礫石構(gòu)成的, 其他岸段海灘粒徑為0.14～0.70 mm。山東半島北部, 煙臺(tái)招遠(yuǎn)至威海成山頭以北地區(qū)海灘呈現(xiàn)變粗的趨勢(shì), 而山東半島南部威海成山頭以南、海陽(yáng)、青島岸段則變細(xì)。圖4b中藍(lán)色代表2013年夏季監(jiān)測(cè)結(jié)果, 紅色代表2013年冬季監(jiān)測(cè)結(jié)果,可見(jiàn)山東半島兩翼招遠(yuǎn)、龍口、威海、日照地區(qū)較煙臺(tái)牟平、海陽(yáng)、青島等平直岸段的海灘粒度在季節(jié)上差異較大, 表現(xiàn)為兩翼冬季沉積物比夏季粗、變化顯著, 說(shuō)明冬季風(fēng)動(dòng)力沉積作用較夏季略強(qiáng), 平直岸段則正好相反, 且變化比較輕微。從每條剖面粒度變化趨勢(shì)看, 海灘靠岸一段陡的部分粒度較粗, 粒徑向海變細(xì)。

圖4 山東半島監(jiān)測(cè)剖面D50年際變化及季節(jié)變化圖Fig. 4 Inter-annual variation and seasonal variation of D50in monitoring profiles of the Shandong Peninsulaa. D50年際變化; b.D50季節(jié)變化a. Inter-annual variation of D50; b. seasonal variation of D50

4 討論

在自然因素、人為因素或二者共同作用下, 海岸泥沙收入小于支出則發(fā)生侵蝕, 侵蝕強(qiáng)度取決于海岸動(dòng)力和海灘穩(wěn)定性之間的平衡狀態(tài), 短期突發(fā)性和長(zhǎng)期趨勢(shì)性海岸侵蝕是海岸在低能和高能環(huán)境下調(diào)整方式的體現(xiàn)[20]。20世紀(jì)50年代以來(lái), 山東省眾多優(yōu)質(zhì)的沙灘資源遭到嚴(yán)重破壞, 其中有海平面上升、河流入海泥沙減少等自然因素的影響, 但更多的是源于挖砂、養(yǎng)殖和海岸工程建設(shè)等人為因素破壞了沙灘體系的動(dòng)態(tài)平衡, 從而導(dǎo)致了沙灘侵蝕和衰亡[21]。

4.1 長(zhǎng)期趨勢(shì)性侵蝕因素

海岸長(zhǎng)期趨勢(shì)性侵蝕因素主要有地質(zhì)構(gòu)造、海岸地形地貌與水動(dòng)力及海平面變化。山東半島新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有階段性的總體抬升特征, 并不利于海岸侵蝕[22]; 山東半島近岸北部較中部、南部海底地形起伏明顯, 坡度大[23], 因此北部較南部侵蝕嚴(yán)重可能與近岸海底地形陡變使海浪能量主要耗散在灘面有關(guān)。

海岸動(dòng)力條件對(duì)海灘地貌起決定性影響, 浪潮作用指數(shù)和Dean參數(shù)是重要的影響指標(biāo), 這與蔡鋒等[7]對(duì)華南砂質(zhì)海灘動(dòng)力地貌分析一致。整體上, 北部海岸平均浪高大于南部, 北部較東南部受到的風(fēng)浪作用強(qiáng)。北部海岸受到N向風(fēng)浪影響, 冬季浪高大, 夏季浪高小; 東南部海岸則受到SE和E向風(fēng)浪影響, 冬季浪高小, 夏季浪高大。消散型海灘與反射型、過(guò)渡型海灘的冬夏變化趨勢(shì)相反。年際變化顯示, 山東半島砂質(zhì)海岸普遍遭受侵蝕, 其中煙臺(tái)、威海等地侵蝕嚴(yán)重, 青島、日照岸段較微弱。

蓬萊以東海灘朝向NE, 蓬萊以西的海灘一般朝向?yàn)镹或NW, 威海、青島、日照一帶海灘為E、SE。蓬萊以東各岸段以橫向輸沙為主, 蓬萊以西、山東半島南部岸段則以縱向輸沙為主。不同岸段海灘侵蝕機(jī)制不同, 橫向輸沙為主的岸段, 被侵蝕沉積物向外海輸運(yùn), 因此采砂和河流輸沙減少成為海岸侵蝕的主要原因; 縱向輸沙為主的岸段, 被侵蝕沉積物除了向外海輸移外, 更主要的是形成泥沙流沿岸向下游輸移[23]。

海平面上升會(huì)加大潮波變形、增加潮差, 岸灘破波點(diǎn)上移, 致使高潮灘變窄, 造成灘面消浪和抗沖能力減小, 引起海岸侵蝕[24], 根據(jù)莊振業(yè)等對(duì)日照附近沙質(zhì)海岸的研究, 海平面上升造成侵蝕占總侵蝕量的比例約為10%, 推測(cè)山東半島海平面上升造成岸線(xiàn)年際尺度的蝕退量較小, 但是百年尺度的累積量不容忽視。

4.2 短期突發(fā)性侵蝕因素

山東半島氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候, 年均約有1.1次臺(tái)風(fēng), 3.2次寒潮過(guò)境, 特別是秋冬季節(jié)的寒潮大風(fēng)要比夏季頻, 持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)[4]。本次調(diào)查并沒(méi)有選在極端天氣、風(fēng)暴潮出現(xiàn)后對(duì)海灘立即進(jìn)行監(jiān)測(cè), 因此監(jiān)測(cè)結(jié)果不能很好的顯示風(fēng)暴潮對(duì)海灘造成的影響。王楠[25]等對(duì)山東榮成海灘調(diào)查時(shí), 監(jiān)測(cè)了1109號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”對(duì)山東半島東部海域過(guò)境期間,風(fēng)暴潮對(duì)海灘造成的影響, 結(jié)果顯示海灘快速侵蝕,灘面窄, 臺(tái)風(fēng)浪直接作用于灘后陸地, 防風(fēng)林和沿岸房屋受損較重, 此外, 臺(tái)風(fēng)過(guò)后的一個(gè)月內(nèi), 海灘繼續(xù)蝕退。風(fēng)暴潮帶來(lái)的增水和大浪會(huì)在短期內(nèi)增強(qiáng)海洋動(dòng)力, 使波浪影響范圍擴(kuò)大到沙灘后濱帶,岸線(xiàn)發(fā)生后退并發(fā)育侵蝕陡坎, 冬季風(fēng)暴潮造成的侵蝕大多可以在夏季得以恢復(fù), 但是在人類(lèi)開(kāi)發(fā)程度高或與之垂直的海灘侵蝕強(qiáng)烈, 當(dāng)風(fēng)暴潮造成的侵蝕無(wú)法得到恢復(fù), 岸線(xiàn)發(fā)生凈侵蝕和后退。

4.3 人類(lèi)活動(dòng)影響

人類(lèi)活動(dòng)是影響海岸地貌岸灘變化的重要因素。人工建筑的沙源攔截、人為海灘采砂、海水浴場(chǎng)沙灘景觀的改建、入海河道的疏浚、養(yǎng)殖區(qū)建設(shè)等都是導(dǎo)致海灘地貌在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較大的變化的主要原因, 尤其在自然侵蝕嚴(yán)重的岸段, 如果疊加了人類(lèi)活動(dòng)影響, 沙灘遭受的破壞將很?chē)?yán)重[26]。剖面YT1、YT2、YT4、YT5后濱多為搭建的養(yǎng)殖區(qū)和廠房, 侵蝕速率為5～10 cm/a, 明顯大于自然岸段(圖3),且侵蝕難以恢復(fù), 圖5a拍攝于剖面YT4-0, 2014年夏季, 該區(qū)域經(jīng)歷連年侵蝕, 早年建設(shè)的房屋遭受?chē)?yán)重侵蝕, 地基破損嚴(yán)重面臨坍塌; 剖面RZ1一帶則是受到人為挖沙和漁港建設(shè)的影響, 侵蝕嚴(yán)重, 圖5b拍攝于剖面RZ1-0, 2013年夏季, 后濱受到嚴(yán)重侵蝕連年后退, 樹(shù)根裸露, 植被受到破壞。在這些受到嚴(yán)重侵蝕的岸段, 沉積物粒徑逐年增大, 明顯粗化,見(jiàn)圖4a。

5 結(jié)論

圖5 濱海沙灘侵蝕現(xiàn)狀Fig. 5 Coastal erosion condition of sandy beaches

山東半島砂質(zhì)海灘的地貌形態(tài)受海岸的地理位置、海洋動(dòng)力條件、岸線(xiàn)走向及沙源供給等多種沉積環(huán)境因素的影響。海岸動(dòng)力條件對(duì)海灘季節(jié)性沖淤變化有顯著影響, 北部海岸為消散型, 海灘剖面以下凹形態(tài)為主, 夏季容易形成沿岸沙壩, 冬季海灘沙壩明顯受到侵蝕; 東南部威海、海陽(yáng)、青島、日照一帶為反射型和過(guò)渡型, 剖面以平直或上凸為主,變化趨勢(shì)較穩(wěn)定, 冬季靠近高潮線(xiàn)的部位淤積, 形成灘肩, 夏季受到侵蝕消失。年際變化上看, 山東半島砂質(zhì)海岸普遍遭受侵蝕, 其中煙臺(tái)、威海等地侵蝕嚴(yán)重, 青島、日照岸段較微弱。自然因素和人為因素是山東半島砂質(zhì)海岸年際變化的重要因素, 人類(lèi)活動(dòng)的影響可在短期內(nèi)對(duì)海灘造成劇烈變化, 并引起海岸嚴(yán)重侵蝕。海岸動(dòng)力條件對(duì)海灘地貌起決定性影響, 浪潮作用指數(shù)K和波浪-沉積物參數(shù)(Dean參數(shù))是重要的影響指標(biāo)。

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Evolutionary features of morphodynamics of sandy beaches on the Shandong Peninsula

YUE Bao-jing1,2,3, LIAO Jing1,2, GAO Mao-sheng1,2,3, ZHOU Liang-yong1,2,3, BAI Wei-ming1
(1. Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071, China; 2. Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266071, China; 3. Key Laboratory of Coastal Wetland Biogeosciences, China Geological Survey, Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071, China)

Nov. 7, 2016

the Shandong Peninsula; monitoring beach profiles; sandy beach; morphodynamics

Wave and tide data are used to calculate the wave function index, K, and the wave-sediment parameter (Dean parameter (Ω)) for the sandy coast along the Shandong Peninsula and divided beaches into geomorphological types. Results of seven surveys measuring the terrain elevation on the beach monitoring profile are combined with results of surface sampling of beach sediments on sandy coasts of different geographic segments of the Shandong Peninsula during 2012–2015, and the morphodynamics of these beaches are discussed. The following results are found: most beaches north of the Shandong Peninsula are dissipative beaches but several are intermediate beaches; beaches to the east of Weihai and south of the Shandong Peninsula are either intermediate or reflective beaches. There are clear seasonal variations for each of the different beach types. Dissipative beaches are prone to forming offshore bars in the summer and beach bars clearly erode in winter. The trend for intermediate or reflective beaches is the opposite to that of dissipative beaches: siltation is present in the part near the high-tide line during winter, forming beach berms, which disappear in the summer due to corrosion. The results of sediments granularity monitoring indicate that the granularity of the beaches sediments in the northern Shandong Peninsula is relatively coarse and gradually becomes coarser, whereas sediment granularity in the southern Shandong Peninsula is relatively fine and gradually becomes finer; seasonal variations are controlled by wave conditions and seasonal differences. The morphological forms of sandy beaches in the Shandong Peninsula are affected by a number of sedimentary environmental factors occurring in the coastal geographic locations. In addition, marine dynamic conditions, direction of the shoreline, input from sand sources, and impact of human activities cause dramatic changes and serious coastal erosion to beaches.

P737.14

A

1000-3096(2017)04-0118-10

10.11759/hykx20161107001

(本文編輯: 劉珊珊)

2016-11-07;

2016-12-14

國(guó)家自然科學(xué)基金(41106060, 41406080); 海洋地質(zhì)保障工程(DD20160144, GZH201200505)

[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.41106060, No. 41406080; Governmental Public Research Funds of China, No.DD20160144, No.GZH201200505]

岳保靜(1981-), 女, 山東煙臺(tái)人, 助理研究員, 碩士, 從事海洋地質(zhì)研究, 電話(huà): 0532-85731632, E-mail: selinayue1022@hotmail.com;廖晶(1984-), 通信作者, 男, 湖北荊州人, 助理研究員, 碩士, 從事海洋地質(zhì)研究, 電話(huà): 0532-80778323, E-mail: liaojing@cgs.cn