李 平

(國(guó)家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島 266061)

近幾十年來，在全球海平面上升、河流入海物質(zhì)減少和海岸工程建設(shè)日益增長(zhǎng)的綜合影響下，沙灘系統(tǒng)內(nèi)的沉積動(dòng)力過程發(fā)生變化，致使許多沙灘發(fā)生侵蝕退化現(xiàn)象。我國(guó)目前有70%的沙灘遭受侵蝕，絕大部分都是侵蝕的重災(zāi)段，岸線蝕退率達(dá)1.0 m/a以上，嚴(yán)重者達(dá)15 m/a，如秦皇島旅游海岸遭受侵蝕，北戴河西黃金海岸沙灘所受侵蝕尤為嚴(yán)重，1954年以來部分岸段侵蝕后退近百米，灘面下蝕2～3 m。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)沙灘休閑度假的需求日益增長(zhǎng)，如何保護(hù)沙灘，已是我國(guó)海岸工作者和海洋行政管理部門的重要課題，借鑒國(guó)外對(duì)受損沙灘養(yǎng)護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，并針對(duì)我國(guó)的國(guó)情，制定相關(guān)的保護(hù)規(guī)范迫在眉睫。我國(guó)學(xué)者多注重從機(jī)理上，探討沙灘變化機(jī)理，其中沿岸輸沙是開展砂質(zhì)海岸研究的熱點(diǎn)問題之一，諸多學(xué)者在此方面開展過研究[1-5]。實(shí)施工程措施開展沙灘養(yǎng)護(hù)、修復(fù)整治應(yīng)是目前緊迫的任務(wù)，而且海灘養(yǎng)護(hù)是應(yīng)對(duì)海岸侵蝕最為經(jīng)濟(jì)的工程措施，不僅可以用于侵蝕岸段的應(yīng)急處理，而且能長(zhǎng)效地防治海岸侵蝕。目前，海灘養(yǎng)護(hù)作為海灘的軟性防護(hù)方法逐漸被國(guó)內(nèi)外海岸工程學(xué)家用于海岸防護(hù)和海灘保護(hù)。

本研究基于兩年4季重復(fù)監(jiān)測(cè)的沙灘變化特征，分析了萊州三山島黃金海岸沙灘形成過程及近期演變特征，并提出了以沙灘養(yǎng)護(hù)為主的修復(fù)方案，以期為萊州三山島黃金海岸沙灘管理借鑒參考。

1 沙灘概況及研究方法

萊州灣東岸位于郯廬大斷裂東側(cè)，為上升區(qū)，屬于膠東隆起及膠北臺(tái)凸的西北翼，沿岸多低緩丘陵，沙嘴、沙壩和瀉湖十分發(fā)育。萊州三山島—刁龍咀砂質(zhì)岸段，長(zhǎng)度12 km左右，是山東半島北部一段典型的平直岸段，位于萊州淺灘北部，是萊州淺灘的重要組成部分(圖1)。萊州淺灘及其附近區(qū)域最典型的地貌類型包括沙咀和水下淺灘，沙咀地貌主要分布于屺坶島南側(cè)及刁龍咀附近，與岸線斜交，刁龍咀是復(fù)式羽狀沙咀。水下淺灘以萊州淺灘最為典型，走向NW，分布于水深5 m等深線以內(nèi)，最淺處水深僅0.8 m。在刁龍咀外側(cè)形成“入”字形水下淺灘，水深10 m，方向偏西，中細(xì)砂組成。

萊州淺灘擁有優(yōu)質(zhì)石英砂資源，從20世紀(jì)80年代中期淺灘附近的過西鎮(zhèn)(今屬三山島鎮(zhèn))開始小規(guī)模采挖建筑用沙開始，人為挖沙活動(dòng)猖獗，加之由于水庫和碼頭等的修建導(dǎo)致的泥沙虧損，萊州淺灘處于侵蝕、解體狀態(tài)，不同地貌部位沖淤狀態(tài)存在差異，岸線擴(kuò)漲趨于緩和，甚至局部呈現(xiàn)侵蝕后退的趨勢(shì)，黃金海岸沙灘蝕低變窄，灘坡變陡，砂粒粗化。海岸侵蝕較為明顯，尤其是對(duì)于旅游造成了顯著影響。

圖1 萊州三山島黃金海岸沙灘位置Fig.1 Location of Laizhou Sanshandao sands

本研究沙灘形成過程及變化過程研究涉及長(zhǎng)期演變研究和短期岸灘變化研究。其中岸灘長(zhǎng)期演化研究采用海圖對(duì)比法，岸灘短期變化研究采用布設(shè)斷面重復(fù)測(cè)量法。長(zhǎng)周期演變研究以中國(guó)人民解放軍海軍司令部航海保證部1958—1959年和1984年測(cè)量1986年出版的1∶15萬老黃河口至龍口灣幅海圖和2005年測(cè)量出版的1∶15萬萊州灣幅海圖兩期海圖為原始資料，將經(jīng)過數(shù)字化的等深線和等深點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)變換，地圖投影和水深基準(zhǔn)面進(jìn)行統(tǒng)一后，通過空間疊加分析，計(jì)算不同范圍的侵蝕與淤積量。短期變化研究主要在調(diào)查布設(shè)5條地形測(cè)量斷面，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括岸灘及水下地形監(jiān)測(cè)。

2 沙灘形成過程

由莊振業(yè)等[6]對(duì)萊州淺灘發(fā)育演變過程的研究結(jié)果(圖2)可見，約在6 000 a前左右，波浪作用下塑造成50余公里長(zhǎng)，10余m高的古海蝕崖，三山島、倉(cāng)上等小丘成為離岸島嶼；5 000 a前左右順岸外破浪帶發(fā)育成東北-西南向的三山島沙嘴，同時(shí)形成倉(cāng)上-尹家沙嘴，西南向的泥沙流為沙嘴的發(fā)育提供了豐富的物源，NW向的萊州淺灘，促進(jìn)了泥沙的堆積，使已形成的三山島沙嘴迅速伸長(zhǎng)擴(kuò)寬；NW向波浪又順?biāo)聹\灘西南側(cè)形成倉(cāng)上-青鱗鋪沙嘴，在4 000 a前左右發(fā)育了倉(cāng)上瀉湖、黑港口瀉湖；大約在1 400 a前左右，三山島-西由瀉湖也大部分被充填成埋藏瀉湖平原。

圖2 萊州淺灘發(fā)育演變過程Fig.2 Change process of Laizhou offshore areas

以中國(guó)人民解放軍海軍司令部航海保證部1958-1959年和1984年測(cè)量1986年出版的1∶15萬老黃河口至龍口灣幅海圖和2005年測(cè)量出版的1∶15萬萊州灣幅海圖兩期海圖為原始資料，進(jìn)行海圖數(shù)字化，將經(jīng)過數(shù)字化的等深線和等深點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)變換，地圖投影和水深基準(zhǔn)面進(jìn)行統(tǒng)一后，進(jìn)行空間和疊加分析，計(jì)算不同范圍的侵蝕與淤積量。

上述兩期海圖對(duì)比結(jié)果表明(圖3)，1984—2005年的21 a中，自近代黃河三角洲老黃河口飛雁灘至龍口屺姆島岸段，除現(xiàn)行黃河入?？诤腿R州淺灘及其附近岸段表現(xiàn)為小幅淤漲，其他岸段均呈現(xiàn)不同程度的侵蝕特征，研究區(qū)侵蝕岸線長(zhǎng)度合計(jì)約157.0 km，平均侵蝕速率為8.4 m/a；侵蝕岸線占自黃河三角洲樁西至屺姆島岸段總岸線長(zhǎng)度的64%，加權(quán)平均到整個(gè)研究區(qū)，則海岸侵蝕速率約為4.7 m/a。

具體來看，現(xiàn)行黃河入海口海域0,-2,-5和-10 m等深線向海呈較大幅度的淤進(jìn)；萊州灣東岸10 m等深線位置基本無變化，0,-2和-5 m等深線在萊州淺灘變化幅度較大；萊州淺灘兩側(cè)0 m等深線淤進(jìn)速率為6 m/a，呈現(xiàn)淤積和穩(wěn)定侵蝕等級(jí)，萊州淺灘以北0和-2 m等深線后退760 m；10 m等深線海域地形變化不大，海區(qū)內(nèi)基本處于比較穩(wěn)定的沖淤平衡狀態(tài)，略有沖刷，10 m等深線向陸方向最大移動(dòng)1 240 m；5 m等深線以淺水域，特別是刁龍咀以北，萊州黃金砂灘及其鄰近近海海域呈明顯沖刷態(tài)?？傮w來說，測(cè)區(qū)東部近岸海域海岸蝕退和海底沖涮明顯。

總體而言，萊州三山島一刁龍咀沙咀平直岸段20世紀(jì)60年代之前長(zhǎng)期處于穩(wěn)定和緩慢淤積狀態(tài)，之后該岸段由侵蝕轉(zhuǎn)向沖淤平衡狀態(tài)，后呈現(xiàn)侵蝕后退，岸線后退、灘坡變陡，砂粒粗化，岸邊建筑物倒塌，海岸侵蝕災(zāi)害嚴(yán)重。

3 沙灘近期變化特征

3.1 平面變化特征

通過野外實(shí)地踏勘調(diào)研可見，整個(gè)岸灘中、低潮灘呈強(qiáng)侵蝕后退態(tài)勢(shì)，在低潮線附近形成一陡坎，形成一礫石帶，灘面坡度變陡，砂粒粗化明顯。根據(jù)2010-12—2012-06期間刁龍咀—三山島砂質(zhì)岸段布設(shè)的5條固定斷面開展的4次野外調(diào)查結(jié)果，觀測(cè)時(shí)間分別為2010-12和2011-06，對(duì)比分析刁龍咀-三山島砂質(zhì)海岸侵蝕特征，結(jié)果表明，該段海岸侵蝕表現(xiàn)出較明顯的時(shí)空分異特征。

圖4 2010-12—2012-07萊州三山島沙灘附近岸段沖淤特征Fig.4 Erosion and accretion variation of Laizhou Sanshandao sands from Oct.2010 to Jul.2012

由2010-12—2012-07萊州刁龍咀-三山島海域沖淤圖可見，上述岸段海底地形演變年內(nèi)季節(jié)性變化規(guī)律表現(xiàn)出帶狀沖淤特征，總體上以沖刷趨勢(shì)為主，沖刷厚度以<1.2 m為主體。此外，因王河等河流入海水沙急劇減少，黃金海岸砂灘附近岸段及其近海海域遭受巨大沖刷。可表現(xiàn)為以下3個(gè)空間分布特征：1)該區(qū)域海底以沖刷作用為主，淤積區(qū)范圍較小，主要分布在調(diào)查區(qū)西部，鄰近萊州淺灘，整體沖淤變化表現(xiàn)為“中東部沖西淤”的變化態(tài)勢(shì)，沖刷厚度最大可達(dá)6.0 m，平均<0.70 m；2)調(diào)查區(qū)沖淤變化幅度較小，沖淤厚度<1.20 m的區(qū)域占調(diào)查區(qū)的絕大部分；3)在萊州黃金海岸近岸海域形成沖刷中心，沖刷厚度>4 m，在調(diào)查區(qū)西部萊州淺灘刁龍咀附近形成海域淤積中心，自此向東逐步從淤積過渡到穩(wěn)定等級(jí)，后轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g態(tài)勢(shì)，但均表現(xiàn)為沖淤變化非常復(fù)雜劇烈的特征(圖4)。

3.2 剖面變化特征

由圖5、圖6可以發(fā)現(xiàn)：就剖面特征而言，位于萊州黃金海岸東部的LZ-1剖面除2011-10表現(xiàn)為強(qiáng)沖刷外，其他時(shí)間段剖面較穩(wěn)定，表現(xiàn)為弱淤積或沖刷過程；位于黃金海岸西部的LZ-2剖面沖淤變化幅度較小，除2012-07表現(xiàn)為強(qiáng)沖刷外，其他時(shí)間剖面較穩(wěn)定，表現(xiàn)為沖淤平衡或輕微淤積的特征，淤積厚度很小。

LZ-1剖面(圖5)位于黃金海岸沙灘東側(cè)，剖面較穩(wěn)定，表現(xiàn)為弱淤積或沖刷過程，2011-10表現(xiàn)為強(qiáng)沖刷過程，就其原因與2011年冬半年較強(qiáng)風(fēng)暴潮橫掃該區(qū)域有關(guān)。具體來看，2 a內(nèi)最大沖刷厚度達(dá)到1.90 m，剖面年平均沖刷厚度1.54 m。黃金海岸沙灘地形呈沖刷、淤積交替變化態(tài)勢(shì)，平均淤積幅度0.70 m，最大淤積厚度僅1.22 m。-5 m等深線幾乎沒有變化，-2 m等深線后退12 m，后退變化速率0.46 m/a。

圖5 LZ-1剖面2010-10—2012-07沖淤變化Fig.5 The erosion and accretion variation of the section LZ1 from Oct.2010 to Jul.2012

圖6 LZ-2剖面2010-10—2012-07沖淤變化Fig.6 The erosion and accrefion variation of the section LZ2 from Oct.2010 to Jul.2012

LZ-2剖面(圖6)位于黃金海岸西部，剖面較穩(wěn)定，表現(xiàn)為弱淤積或沖刷過程，僅2012-07表現(xiàn)為強(qiáng)沖刷過程，究其原因與2012年旅游季節(jié)人為較大規(guī)模的平整沙灘有關(guān)。具體來看，該剖面2 a內(nèi)最大沖刷和淤積厚度分別為1.51 m和1.67 m，平均沖刷和淤積厚度相當(dāng)，為1.49 m。2.10 km以外則表現(xiàn)為普遍淤積態(tài)勢(shì)。發(fā)生沖刷的部位位于距岸2.10 km的范圍內(nèi)，沖刷幅度達(dá)到2.40 m，平均為1.67 m。-5 m和-2 m等深線呈較穩(wěn)定狀態(tài)，保持沖淤平衡態(tài)勢(shì)。

4 沙灘養(yǎng)護(hù)對(duì)策

伴隨著全球海面上升，人類活動(dòng)影響的加劇，尤其是沙源的持續(xù)減少，黃金海岸沙灘呈現(xiàn)坡度變陡、海灘變窄和砂粒粗化等退化的趨勢(shì)。近年來隨著萊州三山島沙灘游客的逐年增多，沙灘建設(shè)投入逐年增大以及配套設(shè)施逐步完善，具有優(yōu)質(zhì)的沙灘和保持良好的沙灘環(huán)境越發(fā)顯得迫切。因而，應(yīng)盡早對(duì)沙灘實(shí)施人工再造和修復(fù)?；谌R州三山島沙灘特征，及其沙灘近期變化特征，建議開展以拋沙養(yǎng)灘為主，適當(dāng)輔以順岸壩、丁壩和岸外壩等硬工程的護(hù)岸方案。

首先，進(jìn)行詳細(xì)全面沙灘退化原因分析，為設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案提供依據(jù)。導(dǎo)致海岸侵蝕的原因眾多，包括海平面變化、入海河流含沙量減少以及日益加劇的海岸開發(fā)活動(dòng)，萊州三山島黃金海岸沙灘侵蝕退化主要由于日益加劇的海岸開發(fā)活動(dòng)所導(dǎo)致。在開展沙灘養(yǎng)護(hù)修復(fù)前，應(yīng)進(jìn)行退化原因分析，充分調(diào)查目標(biāo)岸段，為養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

其次，養(yǎng)灘方案的制定，需要進(jìn)行空間資源環(huán)境綜合規(guī)劃以及整治修復(fù)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案向沙灘大量拋沙，使得沙灘逐步恢復(fù)，使受蝕海灘增寬和海灘砂穩(wěn)定。護(hù)岸工作應(yīng)特別注重拋沙位置、成分、數(shù)量和沙源等大量技術(shù)性問題的研究。

最后，沙灘養(yǎng)護(hù)工程后應(yīng)進(jìn)行多年的剖面監(jiān)測(cè)再拋沙的修補(bǔ)，建立萊州黃金海岸沙灘動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，即時(shí)了解黃金海岸沙灘的變化趨勢(shì)。建議開展1年2次或4次周期性監(jiān)測(cè)，為進(jìn)一步治理與保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。可將黃金海岸沙灘附近區(qū)域，甚至萊州淺灘均納入范圍，可將監(jiān)測(cè)分為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)、普通監(jiān)測(cè)區(qū)和大面普查區(qū)，其監(jiān)測(cè)周期依次增長(zhǎng)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)可開展一年冬、夏兩季的監(jiān)測(cè)，普通監(jiān)測(cè)區(qū)可開展一年一次的監(jiān)測(cè)，大面普查可進(jìn)行不定期的測(cè)量，觀察岸灘演變的趨勢(shì)。

5 結(jié) 語

萊州三山島黃金海岸沙灘潮間帶區(qū)域地形變化較劇烈，年內(nèi)夏季至冬季表現(xiàn)出侵蝕后退，沙灘坡度變陡，冬季至夏季粒度逐漸變細(xì)，坡度變緩，而寬度逐漸增大。潮上帶及近岸海底地形變化不大。其中，萊州三山島黃金海岸沙灘LZ1剖面表現(xiàn)出普遍沖刷趨勢(shì)，最大沖刷厚度達(dá)到了0.90 m，出現(xiàn)在潮間帶下部；LZ2剖面1.10 km以內(nèi)呈沖刷和淤積交替進(jìn)行的特征，最大沖刷和淤積厚度分別為1.51 m和1.67 m，均出現(xiàn)在潮間帶。基于萊州三山島環(huán)境海岸沙灘近期變化特征，建議根據(jù)設(shè)計(jì)方案向沙灘大量拋沙，或者同時(shí)輔以硬工程，使受蝕海灘增寬和穩(wěn)足。

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