翁宇斌 楊順良 趙東波

關(guān)鍵詞：海洋地質(zhì)學(xué);濱海沙灘;特大暴雨;侵蝕流失;沙灘修復(fù)

中圖分類號：P737.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-9857（2022）01-0082-06

0引言

沙灘是寶貴的自然資源，不僅具有消解波浪對海岸沖擊，減輕海岸侵蝕等天然防護(hù)作用，還具有濱海旅游休閑的娛樂功能，也是沿海生物棲息和繁衍的重要生境，是海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的前沿陣地[1-2]。沙灘的侵蝕則是目前地球科學(xué)研究的熱點之一。目前，在針對沙灘侵蝕的研究中，重點是放在潮汐和波浪作用下沙灘發(fā)生的沖淤變化，對于極端氣候的影響，也都是聚焦在臺風(fēng)及風(fēng)暴潮對灘面造成的影響。而2018年5月7日，廈門島內(nèi)東南部百年一遇的暴雨給沙灘造成極大的影響，多處沙灘出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷，其破壞程度不亞于臺風(fēng)對廈門沙灘造成的影響。本研究旨在通過分析暴雨對廈門沙灘影響的程度，探究沙灘沖刷原因，在此基礎(chǔ)上，提出受損沙灘的整治修復(fù)建議，供相關(guān)管理部門參考，為后期采取相應(yīng)的防范措施，減少或者避免極端暴雨對沙灘的破壞。

1研究區(qū)概況

廈門島位于福建省南部沿海，海島面積134.8km2，海岸線長度74.8km[3]。廈門島的砂質(zhì)海岸主要分布在東部和東南部，是寶貴的濱海旅游資源[2]。為更好地保護(hù)利用該區(qū)域濱海沙灘，廈門市投入大量資金對海岸帶雨水管網(wǎng)、植被綠化、沙灘修復(fù)養(yǎng)護(hù)、入海排洪管涵等進(jìn)行改建，取得了顯著的效果[4-8]，吸引大量國內(nèi)外游客，濱海旅游已成為廈門旅游的一張靚麗名片。

廈門屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，冬半年盛行NE-ENE風(fēng)，風(fēng)速較大，月平均風(fēng)速3.5～4.2m/s;夏半年以SE和S風(fēng)為主，風(fēng)速一般較小，月平均風(fēng)速2.9～3.1 m/s。年主要風(fēng)向為NE，頻率為15%[9]。氣候溫和多雨，每年5—8月雨量最多。一般在5月上旬中期，廈門開始進(jìn)入梅雨季，其間易遭連續(xù)性暴雨侵襲[10]。

2研究方法

2.1暴雨資料收集

2018年5月7日，廈門遭遇歷史罕見的局地超強(qiáng)降雨。5月7日08時至8日08時1天之內(nèi)，全市的平均降雨量為62.8mm，達(dá)到暴雨級別，但降雨量的空間分布并不均勻，呈現(xiàn)從沿海向內(nèi)陸快速遞減的趨勢，不同于廈門市全年降水量的分布特征。思明區(qū)的平均降雨量為179.6mm，達(dá)到大暴雨級別，而湖里區(qū)平均降雨量僅為60.9mm。全市有13個街道出現(xiàn)了100mm 以上的累計降水量，有8個在思明區(qū)。思明區(qū)濱海街道科技中學(xué)連續(xù)2小時降雨強(qiáng)度均達(dá)100 mm 以上，小時降雨強(qiáng)度最大107.5mm，3小時累積雨量274mm，24小時累積雨量320mm，3個值均刷新了廈門氣象水文觀測記錄的小時降雨強(qiáng)度，3小時、24小時累積雨量極值[11]。

其中，東渡監(jiān)測站最強(qiáng)3小時降水量、最強(qiáng)1小時降水量分別是該站歷史極值的2.5倍和1.2倍，均超百年一遇降水強(qiáng)度等級。由于受廈門島東南部東坪山地形的影響，短時強(qiáng)降雨無法快速滲入土壤而被消納，則很快形成地表徑流而朝沙灘低洼地區(qū)下泄，水流強(qiáng)烈沖刷，導(dǎo)致沙灘灘面嚴(yán)重變形，海砂流失，影響濱海沙灘的環(huán)境與功能。

2.2現(xiàn)場測量計算

廈門島東南部濱海沙灘從廈門大學(xué)白城至“一國兩制”標(biāo)語牌岸段全長10.78km，通過中海達(dá)V60型RTKGPS、皮尺、標(biāo)尺、現(xiàn)場拍照與無人機(jī)航拍等手段對受損沙灘進(jìn)行測量記錄，主要測量沙灘沖溝上部、中部及下部的寬度、深度，綜合計算得出沖溝寬度和深度的平均值，再結(jié)合沖溝長度統(tǒng)計沙灘沖刷量。

3結(jié)果與討論

3.1岸灘損毀總體情況

本次特大暴雨對廈門島東南部濱海沙灘的影響主要集中在廈門大學(xué)白城至“一國兩制”標(biāo)語牌岸段的10個岸段。岸線全長10.78km，受損沙灘共形成沖刷溝28條，受損岸灘累計長度為6.1km，沙灘侵蝕流失的面積為21166m，因暴雨導(dǎo)致的沙灘流失量超過了4萬m。受損最嚴(yán)重的為黃厝玩月坡沙灘，受損岸灘寬度最大，為115m，沖刷面積最大，達(dá)到了5980m，沙灘侵蝕流失最多，達(dá)到了17940m。沖刷深度最深的出現(xiàn)在亞洲海灣酒店東北側(cè)沙灘，平均深度3.0m，最深處達(dá)到了4.9m。沖刷長度最長的為“一國兩制”標(biāo)語牌南側(cè)沙灘，長度達(dá)到了100m。沖刷面積超過1000m的有6處，沖刷量超過1000m的有8處（表1）。

本研究根據(jù)受損岸段及其后方陸域地形、匯水范圍、排水條件與開發(fā)利用現(xiàn)狀等各種因素，綜合選取了5個岸段分別分析其受損情況及受損成因。

3.1.1胡里山炮臺沙灘

該處沙灘位于胡里山炮臺南側(cè)，長度共340m，灘面寬度約30m。沙灘后方原為一處荒地，后經(jīng)政府規(guī)劃建設(shè)為停車場，原本土質(zhì)的荒地基本上都改為硬質(zhì)的水泥地面。停車場向海一面有圍墻，在圍墻東西兩側(cè)分別各預(yù)留了1處寬度約5m 的行人出入口，場地自陸向海坡度為4°。在暴雨發(fā)生時，雨水均匯集在停車場內(nèi)，順硬化路面而下，于兩側(cè)出口排出，導(dǎo)致沙灘沖刷，形成4處沖溝（圖1）。

3.1.2亞洲海灣酒店東北側(cè)沙灘

該處受損沙灘位于亞洲海灣酒店東北側(cè)150m處。沙灘受損情況主要為：環(huán)島棧橋下沙灘沖刷形成沖溝1處、北側(cè)平臺外側(cè)形成沖溝1處。其中：環(huán)島棧橋下沙灘受損長度為30m，形成的沖刷溝寬度為40m，平均沖刷深度為3.0m，沖刷最大深度為4.9m，沖刷面積為1200m，沖刷量為3600m;平臺外側(cè)受損略輕，沙灘受損長度為25m，形成的沖刷溝寬度為8m，平均沖刷深度為1.5m，沖刷最大深度為2.3m，沖刷面積為200m，沖刷量為300m。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，環(huán)島棧橋下受損沙灘后方為一自然地勢形成的小排洪溝渠，溝內(nèi)有一管徑約0.4m 的排洪管涵。來自環(huán)島路內(nèi)道雨水，疊加排洪溝內(nèi)的排洪管涵來水，匯合后沖向海邊。直接作用于沙灘擋土墻，導(dǎo)致?lián)跬翂逅?，沙灘被沖刷。平臺外側(cè)由于暴雨形成的地表水流匯集在硬質(zhì)平臺，過水?dāng)嗝娴拿娣e較大，水于平臺處分散流出，形成的沖刷力較分散，因此沖刷程度較輕（圖2）。

3.1.3海韻臺沙灘

該處受損沙灘位于海韻臺東側(cè)海灘，受損沙灘沖刷形成沖溝3處，總受損長度為57m。其中中部受損最嚴(yán)重，沙灘受損長度為30m，形成的沖刷溝寬度為11m，沖刷平均深度為2.0m，最大深度為2.4m，沖刷面積為330m，沖刷量為660m。根據(jù)調(diào)查，在受損沙灘后方有一個2016年新建的水泥觀景平臺，該區(qū)地勢特征以環(huán)島路最高，順草坡而下至水泥平臺最低。當(dāng)暴雨發(fā)生時，環(huán)島路上的積水順坡而下，同時雨水也均往此低洼處匯集，當(dāng)積水漫過水泥平臺向海一側(cè)排放時，水泥平臺靠近草坪處修建了2座花壇，把平臺分割形成2處狹窄的出入口。水流經(jīng)過出入口時，流速加快，導(dǎo)致觀景平臺外側(cè)沙灘被沖刷流失。由于平臺修建在沙灘上，下方硬化地基只有0.15m，當(dāng)平臺下方沙子被流水沖走后，平臺石階失去支撐而出現(xiàn)垮塌（圖3）。

3.1.4黃厝玩月坡沙灘

該處受損沙灘位于黃厝玩月坡海灘受損情況主要為：沙灘灘面沖刷嚴(yán)重;沙灘后方草坪垮塌，部分路基受損。形成的沖刷溝寬度為115m，沖刷最大深度4.6m，沖刷面積為5980m，沖刷量為17940m。該處沙灘緊鄰環(huán)島路的路肩，沙灘下方有4根大的排洪涵管。以排洪涵管為中心，向兩側(cè)各有約55m的草坪及路基垮塌。從地形上看，道路護(hù)坡占據(jù)灘肩，高潮時潮水能直接作用到路基擋土墻。在暴雨形成的地表徑流沖刷下容易形成滑坡。該岸段兩側(cè)匯水至中部較低洼路段，順坡流向沙灘，水流沖毀地表草皮及素填土（30cm 厚）的同時，下覆沙子受到回流水流的沖刷進(jìn)一步加劇了岸坡的損毀（圖4）。

3.1.5“一國兩制”標(biāo)語牌南側(cè)沙灘

該處受損沙灘位于“一國兩制”標(biāo)語牌南側(cè)海灘，受損沙灘共有1處。沙灘灘面沖刷嚴(yán)重，形成寬度達(dá)22m的沖刷溝，沖刷面積為2200m，沖刷量為4400m（圖5）。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析，該處沖溝形成并不是由于本次暴雨才形成的，應(yīng)該一直都存在，只是由于之前水量較小，導(dǎo)致沖溝不明顯。在環(huán)島路向陸一側(cè)原為垃圾填埋場，初步判斷其排洪水溝可能為垃圾填埋場下滲的雨水通過環(huán)島路下的隱蔽工程，下穿環(huán)島路之后，直接排放在沙灘上，造成沙灘長期沖刷。

3.2沙灘侵蝕原因分析

胡里山炮臺沙灘。受損情況：形成4處沖溝，沙灘的受損長度為58m，沖刷面積1560m，沖刷量2020m;近岸市政設(shè)施損毀2處，石階被沖毀1處。侵蝕原因：短時強(qiáng)降雨，城市排水系統(tǒng)無法及時消納，地表不透水面增加，形成地表積水從陸向海排放，導(dǎo)致沙灘沖刷。

亞洲海灣酒店東北側(cè)沙灘。受損情況：形成2處沖溝，受損長度共55m，寬度最大40m，沖溝深度最大4.9 m，沖刷面積為1400m，沖刷量為3900m;棧橋下石質(zhì)護(hù)岸垮塌。侵蝕原因：①短時強(qiáng)降雨，城市排水系統(tǒng)無法及時消納，地表不透水面增加，形成地表積水從陸向海排放，導(dǎo)致沙灘沖刷;②短時強(qiáng)降雨，陸域排洪管涵未鋪設(shè)至深海排放，而是在沙灘后方陸域直排，導(dǎo)致沙灘沖刷。

海韻臺沙灘。受損情況：沙灘受損3處，受損長度57m，最大受損寬度15m，沖溝最大深度2.0m，沖刷面積為616m，沖刷量為1021m石階垮塌2處。侵蝕原因：短時強(qiáng)降雨，城市排水系統(tǒng)無法及時消納，地表不透水面增加，形成地表積水從陸向海排放，導(dǎo)致沙灘沖刷。

黃厝玩月坡沙灘。受損情況：沙灘受損長度為52m，沖溝寬度為115m，沖溝最大深度4.6m，沖刷面積為5980m2，沖刷量為17940m³;路基垮塌滑移，排洪管涵出露。侵蝕原因：①短時強(qiáng)降雨，城市排水系統(tǒng)無法及時消納，地表不透水面增加，形成地表積水從陸向海排放，導(dǎo)致沙灘沖刷;②道路護(hù)坡占據(jù)灘肩，海浪直接作用到路基擋土墻，加劇了岸坡的損毀。

“一國兩制”標(biāo)語牌南側(cè)沙灘。受損情況：沙灘灘面沖刷嚴(yán)重，形成長度達(dá)100m的沖刷溝，沖溝寬度22 m，沖溝最大深度2.0m，沖刷面積為2200m，沖刷量為4400m。侵蝕原因：修建環(huán)島路時埋設(shè)的排洪管涵，該管涵未鋪設(shè)至深海排放，長期排放，導(dǎo)致沙灘沖刷。

依據(jù)前文所述，造成本次廈門島東南部沙灘遭受暴雨沖刷侵蝕的原因主要有3個。①城市發(fā)展改變了原來的生態(tài)環(huán)境，地面硬化后喪失了天然的雨水蓄水功能，使得原本可以滲透的雨水被集中快速排放，導(dǎo)致雨水徑流量增大[12]。加之廈門島東南部區(qū)域與中部區(qū)域被東坪山所隔，東南部地勢自山向海逐漸降低，沙灘所在位置為地勢最低處，因此，當(dāng)遇上強(qiáng)降雨，城市排水系統(tǒng)無法及時消納，造成地表積水，雨水直接排海對沙灘形成沖刷，該原因是本次沙灘沖刷侵蝕的最主要的原因。②因陸域后方排洪管涵管理及維護(hù)不善，導(dǎo)致排洪管涵未鋪設(shè)至深海排放，而是直接在沙灘后方陸域直排，導(dǎo)致沙灘被沖刷。③城市設(shè)施直接占灘，高潮時，波浪可直接作用至該設(shè)施，在暴雨沖刷的同時，波浪也作用于該岸段，導(dǎo)致岸段沖刷加劇，造成更嚴(yán)重的破壞。

3.3暴雨后沙灘修復(fù)

3.3.1修復(fù)措施

在本次沙灘遭受暴雨沖刷后，根據(jù)本研究的調(diào)查結(jié)果，政府及時采取了修復(fù)措施，投入修復(fù)金額約350萬元，補(bǔ)沙量約29970m。其具體修復(fù)方案如下：①損毀程度較輕的17處：不補(bǔ)沙，只進(jìn)行人工加機(jī)械作業(yè)進(jìn)行修復(fù)，消除安全隱患。②涉及沙灘后方（市政綠化+擋墻）整體滑移：首先進(jìn)行人工加機(jī)械作業(yè)進(jìn)行修復(fù)，消除安全隱患;其次在后方擋墻修復(fù)完成后，進(jìn)行補(bǔ)沙作業(yè)，補(bǔ)沙量約17220m。③有暗埋管排水沖刷沙灘：首先進(jìn)行人工加機(jī)械作業(yè)進(jìn)行修復(fù)，先消除安全隱患;其次對沙灘進(jìn)行補(bǔ)沙作業(yè)，補(bǔ)沙量約12750m。

3.3.2修復(fù)成效

為了掌握廈門島東南部沙灘的沖淤變化情況，當(dāng)?shù)睾Ｑ笾鞴懿块T在該段沙灘布設(shè)有長期的固定觀測剖面，本研究收集了位于本次沖刷岸段的部分剖面資料（廈大白城、珍珠灣、海韻臺、黃厝），通過對這些剖面暴雨前及修復(fù)后的沙灘剖面形態(tài)進(jìn)行對比，可以判斷本次沙灘修復(fù)成效。根據(jù)對比，通過采取的修復(fù)措施，沖刷的沙灘基本上恢復(fù)到了暴雨沖刷前的灘面形態(tài)，甚至海韻臺沙灘修復(fù)后比之前的灘面高程更高，修復(fù)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

4討論

本次暴雨后，政府采取的沙灘修復(fù)措施雖及時有效，但仍屬于治標(biāo)不治本，僅僅是對沙灘侵蝕部分做了面上的修復(fù)，但對于造成沙灘沖刷的“罪魁禍?zhǔn)住眳s沒有從根源上解決問題。雖然廈門島東南部海灘已經(jīng)修建了多個地下排洪管涵，排洪管涵經(jīng)過延伸改造，極大改善了海灘后方城鎮(zhèn)的排洪需求，相比之前，沙灘遭受洪水侵襲的概率大大降低。但同時，由于城市建設(shè)的發(fā)展，不透水面逐漸增多，而能消納降雨的泥土地與草地的面積大大減少，以致出現(xiàn)區(qū)域性的暴雨積水現(xiàn)象。如環(huán)島路向海一側(cè)，硬質(zhì)路面范圍大，且沒有布設(shè)雨水井及泄洪通道等排洪設(shè)施，在坡度有利于地表水流匯集區(qū)域，水流破壞力增強(qiáng)，以致沖毀沙灘。

因此，從長遠(yuǎn)發(fā)展角度考慮，需要對東南部海岸帶雨水管網(wǎng)進(jìn)一步梳理，加緊對廈門市的排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級，避免城市內(nèi)澇以及地表水集聚對海灘的沖刷;對于局部地形匯水造成岸灘沖刷侵蝕的，應(yīng)對局部地形的匯水排放進(jìn)行改造，將其引入周邊已有入海排洪管涵，或者針對局部地形匯水建設(shè)新的入海排洪管涵，雨水排洪管進(jìn)入海域的需盡量埋深并延伸排洪管，減少對沙灘的沖刷和景觀影響。同時修復(fù)沙灘后，對后方的草地進(jìn)行清除，為防止風(fēng)沙對后方道路的影響，可考慮種植觀賞性的椰樹等喬木植物，一方面是增加沙灘后濱的空間;另一方面可提升后濱的景觀，同時為游客提供休閑歇息的場所。

5結(jié)語

廈門島東南部部分沙灘被強(qiáng)降雨沖毀，其原因主要包括：降雨量大;濱海區(qū)域不透水面多;適合的坡度形成匯水區(qū);低洼區(qū)域缺少排水管道;沙灘人工石階與觀景平臺設(shè)計沒有考慮排水影響;人工設(shè)施占灘等。因此，在進(jìn)行人工補(bǔ)沙修復(fù)沙灘時，還需要結(jié)合濱海一線的地勢坡度設(shè)計排水通道，在現(xiàn)有不透水面增加輸水管線，增厚草地土壤層，減少地表徑流的形成，雨水排洪管進(jìn)入海域的需盡量埋深及延伸排洪管，減少對沙灘沖刷和景觀影響。