彭修強(qiáng)，夏非，張永戰(zhàn)

（1.南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院海岸海洋科學(xué)系 海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023；2.有色金屬華東地質(zhì)勘查局 地球化學(xué)勘查與海洋地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京210007；3.江蘇第二師范學(xué)院 城市與資源環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210013）

海岸線是海岸帶水陸分界線，長(zhǎng)期以來(lái)受地殼運(yùn)動(dòng)、海面變化、河流輸沙與沿岸動(dòng)力等諸多因素的綜合影響，一直處于動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中。由于侵蝕和淤積而引起的海岸線變遷也日漸成為海岸帶管理工作關(guān)注的重點(diǎn)。

三角洲位于河口地區(qū)，是河海交互作用的產(chǎn)物（任美鍔等，1994）。廢黃河三角洲系1128-1855年黃河于蘇北入南黃海期間所攜帶的巨量泥沙堆積而成。自1855年黃河北歸入渤海以來(lái)，原來(lái)在蘇北入海的大量泥沙來(lái)源突然斷絕，海岸沉積動(dòng)力條件發(fā)生劇烈轉(zhuǎn)換，廢黃河三角洲海岸由快速淤積前進(jìn)逆轉(zhuǎn)為迅速侵蝕后退。自20 世紀(jì)60、70年代以來(lái)，各項(xiàng)保灘護(hù)岸工程，以及近期港口建設(shè)工程的開(kāi)展，使廢黃河三角洲海岸開(kāi)始經(jīng)歷不同于歷史時(shí)期的變化過(guò)程。特別是近年來(lái)，隨著江蘇沿海開(kāi)發(fā)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，布局于江蘇沿海近千公里海岸線上的各項(xiàng)建設(shè)正春潮涌動(dòng)。因此，加強(qiáng)海岸線動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，對(duì)保障沿海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、港口工程建設(shè)的安全意義重大。

海岸線變遷的常規(guī)研究主要有地貌與第四紀(jì)地質(zhì)、沉積學(xué)、環(huán)境考古、歷史地理學(xué)、地貌遙感解譯、海岸地貌與沉積動(dòng)力模擬等方法（張忍順，1984；凌申，1988；吳建民，1990；楊懷仁 等，1990； 朱 誠(chéng) 等， 1996； White et al， 1999；Marghany， 2001；Gao，2009；薛 春 汀，2009；Kang et al，2013；Xia et al，2013）。蘇北淤泥質(zhì)平原海岸是我國(guó)典型的潮控海岸，系河海交互作用的產(chǎn)物。其海岸坡度極小，僅0.1‰～0.2‰，平均潮差2～4 m，因此潮間帶寬度可超過(guò)10 km（朱大奎等，1986）。這一地帶，高潮時(shí)被海水淹沒(méi)，低潮時(shí)出露，人工跑灘測(cè)圖困難，水上測(cè)圖船只難以駛?cè)?，可進(jìn)入性差，常規(guī)地形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)資料十分匱乏。與傳統(tǒng)方法相比，遙感技術(shù)以其全天候、大面積、同步和周期性觀測(cè)的特點(diǎn)而在海岸帶資源調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)和海岸帶管理等方面表現(xiàn)出了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，可能有效地解決蘇北淤泥質(zhì)潮灘地形監(jiān)測(cè)困難的問(wèn)題。

為充分了解和掌握海岸線變遷的短期波動(dòng)和長(zhǎng)期趨勢(shì)，需要對(duì)海岸線變遷進(jìn)行定量分析。20 世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)外已有大量相關(guān)研究（Dolan et al， 1978，1983，1991； Hayden et al， 1978；White et al，1999；Marghany，2001；Stive et al，2002），而國(guó)內(nèi)尚顯不足，大多采用有限的典型斷面進(jìn)行宏觀的定量研究與趨勢(shì)分析（蔡則健 等，2002；姜義 等，2003；常軍等，2004；王琳等，2005；崔步禮等，2007；吳泉源等，2007；余威等，2012）。本文在人機(jī)交互目視解譯提取海岸線基礎(chǔ)上，沿海岸線按一定間隔將其細(xì)化，應(yīng)用ArcGIS 距離量算功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)全部岸線變化的有效定量分析。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

蘇北廢黃河三角洲海岸北起灌河口，南至射陽(yáng)河口，屬于侵蝕性粉砂淤泥質(zhì)海岸，岸線長(zhǎng)127.5 km，潮間帶坡度較陡且狹窄，僅1.0 km 左右，少數(shù)寬約2.0 km（圖1）。岸線主要為人工岸線，長(zhǎng)105.7 km，占總岸線的83%，主體為大面積的養(yǎng)殖區(qū)和鹽田區(qū)（江蘇省908 專(zhuān)項(xiàng)辦公室，2012）。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

空間數(shù)據(jù)源為1989、1995、2006 以及2010年4 個(gè)不同時(shí)相的Landsat5 TM 影像數(shù)據(jù)。由于所獲取的遙感影像范圍無(wú)法覆蓋整個(gè)三角洲海岸，故僅以四期影像共同覆蓋的部分，即灌河口至射陽(yáng)河口以北區(qū)域作為本文的研究對(duì)象。

圖1 廢黃河三角洲地區(qū)2006年遙感圖像

（1） 岸線提取指標(biāo)。在利用衛(wèi)星遙感影像提取海岸線時(shí)，通常以平均高水位線、高水位線、濕-干界線、植物分布邊界和水邊線等作為岸線提取的解譯標(biāo)志（Boak et al，2005）。水邊線在遙感影像上的辨識(shí)程度和連續(xù)性最佳，但易受海岸坡度和潮差大小等因素的影響（洪佩鈺等，2006）。劉高煥等（2006） 的研究認(rèn)為，由于潮灘物質(zhì)組成的差異和干出時(shí)間的長(zhǎng)短而導(dǎo)致含水量不同，使潮灘不同部位在光譜特征上有所變化，這一光譜特征變化界線即為一般高潮線，也即小潮高潮線，其受漲落潮的影響較小，在不是很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，對(duì)坡度較大的海岸，其受潮汐和海平面的影響更小。因此，為減小潮汐對(duì)研究結(jié)果的影響，本研究在盡可能收集使用平均潮位時(shí)相的遙感影像的基礎(chǔ)上，根據(jù)各期影像上灘面灰度特征變化的界線提取一般高潮線，并將其作為海岸線識(shí)別的替代指標(biāo)。

（2） 波段選擇。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域Landsat5 TM影像各波段及其組合的比較試驗(yàn)，所有影像均選用TM5、4、3 波段組合。為加快處理速度，影像處理前對(duì)所有影像均進(jìn)行了裁剪。

（3） 圖像處理。為了消除大氣和光照等因素對(duì)地物反射的影響，首先在ENVI4.4 中利用FLAASH模塊對(duì)影像進(jìn)行大氣校正（鄧書(shū)斌，2010）；然后，利用1∶50 000 地形圖對(duì)1989年影像進(jìn)行幾何校正，繼而據(jù)校正好的影像對(duì)其他影像進(jìn)行幾何精校正和配準(zhǔn)。此外，本研究中對(duì)所有影像進(jìn)行了直方圖均衡化和邊緣增強(qiáng)處理。最后，對(duì)影像進(jìn)行非監(jiān)督分類(lèi)，區(qū)分出灘涂與水域的界線。

（4） 岸線提取與距離測(cè)算。利用上述處理好的圖像，在ArcGIS10.0 中目視解譯并數(shù)字化提取各期海岸線（圖2）?？紤]到研究區(qū)岸線以人工岸線為主，250 m 的取樣間隔可以將整個(gè)岸線數(shù)據(jù)有效地降低至一個(gè)合適的分辨率，適用于利用Landsat數(shù)據(jù)研究海岸變化的空間分布格局（White et al，1999），故以1989年海岸線為基準(zhǔn)，自北向南沿此海岸線每隔250 m 創(chuàng)建一個(gè)樣點(diǎn)。在ArcGIS10.0中計(jì)算由1989年岸線上各樣點(diǎn)分別到1995、2006和2010年岸線的最短距離（垂直距離），以這3 段距離來(lái)計(jì)算各個(gè)時(shí)段的岸線變化距離。

圖2 廢黃河三角洲海岸線變化時(shí)空分布格局

2 結(jié)果分析

將研究區(qū)分為3 個(gè)岸段，即灌河口至中山河口岸段（北翼岸段）、中山河口至扁擔(dān)河口岸段（中部岬角岸段） 和扁擔(dān)河口以南岸段（南翼岸段），并沿各岸段1989年岸線創(chuàng)建樣點(diǎn)，分別量取各樣點(diǎn)到1995、2006 和2010年岸線的垂直距離，并計(jì)算得到各個(gè)時(shí)段的岸線變化距離（圖3 和4）。

圖3 廢黃河三角洲3 個(gè)時(shí)段（1989-1995年、1989-2006年和1989-2010年）岸線變化距離分布圖（負(fù)值指示蝕退，正值指示淤進(jìn)，下同）1989-1995年

圖4 廢黃河三角洲3 個(gè)時(shí)段（1989-1995年、1995-2006年和2006-2010年） 岸線變化距離分布圖

2.1 北翼岸段時(shí)空變化特征

北翼灌河口至中山河口岸段166 個(gè)樣點(diǎn)在1989-2010年間的岸線平均淤進(jìn)距離為148.11 m（表1），平均淤進(jìn)速率為7.05 m/a。其中，1989-1995年間平均蝕退71.89 m，平均蝕退速率11.98 m/a；1995-2006年間平均淤進(jìn)60.72 m，平均淤進(jìn)速率5.52 m/a；2006-2010年間平均淤進(jìn)159.28 m，平均淤進(jìn)速率39.82 m/a。這一岸段圍墾有大片的鹽田，同時(shí)，2006年Landsat TM 遙感影像（圖1） 已顯示，灌河口至普港岸段發(fā)育成片的米草，且長(zhǎng)勢(shì)良好，米草灘的存在有效地保護(hù)了人工海岸。

總體而言，北翼岸段在1989-1995年間岸線表現(xiàn)為蝕淤交替，以侵蝕后退為主。1995-2006年岸線后退趨勢(shì)減緩，總體轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚝Ｓ龠M(jìn)。2006-2010年整個(gè)岸段淤進(jìn)加快，只有極少數(shù)部位尚發(fā)生微弱的侵蝕。其中變化最大部位集中于普港和新灘港岸段。鹽田與養(yǎng)殖區(qū)的圍墾和米草灘的發(fā)育是該岸段海岸由侵蝕向淤進(jìn)轉(zhuǎn)化的控制性因素。

表1 廢黃河三角洲海岸線變化距離統(tǒng)計(jì)表（負(fù)值指示蝕退，正值指示淤進(jìn)）

2.2 中部岬角岸段時(shí)空變化特征

1989-2010年間，中部岬角中山河口至扁擔(dān)河口岸段172 個(gè)樣點(diǎn)的岸線平均蝕退距離為289.57 m，平均蝕退速率為13.79 m/a。其中1989-1995年間平均蝕退176.36 m，平均蝕退速率29.39 m/a；1995-2006年間平均蝕退91.89 m，平均蝕退速率8.35 m/a；2006-2010年間平均蝕退21.32 m，平均蝕退速率5.33 m/a。

中部岸段岸線呈彎弓狀向海突出，成為松散堆積物構(gòu)成的岬角，受強(qiáng)勁東北風(fēng)浪（本區(qū)強(qiáng)浪向）的影響，岸線長(zhǎng)期處于侵蝕狀態(tài)。中段翻身河口—振東閘岸段的河口區(qū)海岸蝕退速率逐漸減小，該岸段32 個(gè)樣點(diǎn)1989-2010年間的岸線平均蝕退距離為160.43 m，平均蝕退速率為7.64 m/a。其中1989-1995年間岸線平均蝕退速率為22.06 m/a，之后岸線蝕退速率迅速減小，1995-2006年間為2.23 m/a，2006-2010年間僅為0.90 m/a，侵蝕已極微弱。廢黃河口海岸紫菜養(yǎng)殖業(yè)及人工保灘護(hù)岸工程的介入是河口段海岸侵蝕減緩的主要原因。每年夏末，成片的紫菜養(yǎng)殖網(wǎng)架覆蓋了整個(gè)河口潮間下帶淺水區(qū)，一直持續(xù)到次年春季結(jié)束，大片養(yǎng)殖網(wǎng)架的消浪減能作用，有效地抑制了沿岸波浪的爬高，使得養(yǎng)殖區(qū)波浪對(duì)內(nèi)側(cè)岸灘的沖刷破壞大為減弱（陳宏友，1995）。20 世紀(jì)60年代以來(lái)不僅筑起了高大堅(jiān)固的海堤，同時(shí)修建了透水式與不透水式的離岸堤及丁壩群，使河口海岸蝕退速度比其自然蝕退速度明顯降低。波浪在離岸堤破碎，同時(shí)水流被阻滯，高潮位的波浪沿大堤爬高，形成涌浪回流沖刷（陳宏友，1991），海岸侵蝕的表現(xiàn)形式由岸線后退轉(zhuǎn)為近堤腳部位灘面下蝕。此外，1985年曾在廢黃河口南側(cè)300 m 左右處和河口凹岸部位栽種100 多畝互花米草，米草灘曾淤高20 cm 以上，起到了防沖、護(hù)岸、促淤等效果（Zhuo et al，1990）。但是，寒潮臺(tái)風(fēng)大浪極容易將米草灘摧毀。例如，1986年1月的一次寒潮天氣過(guò)程使得灘面最多下蝕達(dá)91 cm（陳才俊，1990）。所以，即使人工生物保灘措施也不能保證海岸不受侵蝕。

南段振東閘—扁擔(dān)河口岸段47 個(gè)樣點(diǎn)1989-2010年間的岸線平均蝕退距離為487.93 m，平均蝕退速率高達(dá)23.23 m/a。其中1989-1995年間平均蝕退速率22.65 m/a，1995-2006年間為20.09 m/a，2006-2010年間達(dá)32.76 m/a。北段中山河口至翻身河口岸段89 個(gè)樣點(diǎn)1989-2010年間的岸線平均蝕退距離為238.92 m，平均蝕退速率為11.38 m/a。其中1989-1995年間平均蝕退速率高達(dá)36.48 m/a，1995-2006年間降為4.76 m/a，至2006-2010年間則逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚝Ｓ龠M(jìn)，平均淤進(jìn)速率為8.07 m/a。

總體而言，中部岬角岸段在1989-2010年的21年間蝕退顯著，而侵蝕速率呈遞減趨勢(shì)。其中，廢黃河口北部、廢黃河口以及河口南部3 個(gè)子岸段，分別呈現(xiàn)出中段低、北段次之，南段最高的侵蝕速率變化格局。

2.3 南翼岸段時(shí)空變化特征

與中部岬角岸段的單向侵蝕后退變化格局相比，該段岸線的時(shí)空變化比較復(fù)雜，大致以夸套河口為界，其以北岸段表現(xiàn)為侵蝕，以南整體以淤積為主。1989-2010年間，扁擔(dān)河口—雙洋河口以南93 個(gè)樣點(diǎn)的岸線平均淤進(jìn)距離為86.03 m，平均淤進(jìn)速率為4.10 m/a。

扁擔(dān)河口至夸套河口岸段23 個(gè)樣點(diǎn)在1989-2010年間的岸線平均蝕退距離為363.35 m，平均蝕退速率為17.30 m/a。其中1989-1995年間平均蝕退速率21.19 m/a，1995-2006年間為20.28 m/a，2006-2010年間降為3.27 m/a。夸套河口以南岸線呈淤進(jìn)趨勢(shì)，且淤進(jìn)速率明顯降低，1989-2010年間該段岸線上的70 個(gè)樣點(diǎn)的平均淤進(jìn)距離為229.16 m，平均淤進(jìn)速率為10.91 m/a。其中1989-1995年間平均淤進(jìn)速率22.21 m/a，1995～2006年間降為8.67 m/a，2006-2010年間僅為0.12 m/a?？涮缀涌诟浇殉蔀槟壳澳弦戆抖蔚挠傥g分界點(diǎn)，前人相關(guān)研究（張忍順 等，2010） 亦顯示，自北向南，南翼岸段的高潮灘表現(xiàn)出“侵蝕—相對(duì)穩(wěn)定—淤長(zhǎng)”的變化趨勢(shì)?？涮缀涌谝阅系柠}城海岸潮間帶廣闊，均分布有成片的鹽沼植被，而且鹽沼的發(fā)育狀況自北向南越來(lái)越好，自然保護(hù)區(qū)附近的大米草鹽沼仍以較快的速度擴(kuò)展，大片米草灘的促淤保灘加快了岸線的向海淤進(jìn)。

總體而言，南翼扁擔(dān)河口—夸套河口岸段整體延續(xù)了中部廢黃河口岸段的侵蝕后退趨勢(shì)，夸套河口以南則逐漸過(guò)渡為淤進(jìn)狀態(tài)。生物護(hù)岸工程是該段海岸蝕淤變化的主要誘發(fā)因素。為了保護(hù)海岸、減輕海岸侵蝕，江蘇省從1986年開(kāi)始在射陽(yáng)河以北的大喇叭口、雙洋港等多處栽種互花米草（Zhou et al，1990）。至1989年，在射陽(yáng)侵蝕最嚴(yán)重的雙洋河口以北岸段已形成互花米草帶（張忍順 等，2005），有效地起到了保灘促淤的作用。

3 結(jié)論

廢黃河三角洲海岸由于突然斷絕了巨量泥沙的補(bǔ)給，海岸由快速淤進(jìn)轉(zhuǎn)化為迅速受蝕后退，年均后退量曾超過(guò)400 m（任美鍔，1986），是河海交互作用下海岸反饋?zhàn)兓舾械牡貐^(qū)。近半個(gè)世紀(jì)來(lái)，特別是近20 多年來(lái)，受到人為因素諸如人工保灘護(hù)岸、灘涂圍墾、港口工程建設(shè)等，以及自然因素如海岸輪廓形態(tài)、波浪、潮流、風(fēng)暴潮等的影響，岸線變化的時(shí)空分布格局較為復(fù)雜，呈現(xiàn)蝕淤并存的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)廢黃河三角洲海岸線現(xiàn)代蝕淤變化的定量化分析，初步獲得了以下認(rèn)識(shí)：

（1） 1989-2010年間的岸線變化距離衡量指標(biāo)顯示，整個(gè)廢黃河三角洲海岸以中部岬角岸段侵蝕最嚴(yán)重，北翼與南翼侵蝕漸弱。受鹽田和養(yǎng)殖區(qū)圍墾及米草灘促淤的影響，在1989-2010年的21年間，北翼岸段由侵蝕后退逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚝Ｓ龠M(jìn)。其中，1989-1995年間平均蝕退速率為11.98 m/a，1995-2006年間平均淤進(jìn)速率為5.52 m/a，2006-2010年間平均淤進(jìn)速率為39.82 m/a，淤進(jìn)速度明顯加快，北部淤進(jìn)最快。

（2） 中部岬角岸段大致以翻身河口至振東閘為界，呈現(xiàn)出南北高中間低的侵蝕變化格局，且侵蝕強(qiáng)度南段高于北段，1989-2010年間南段平均蝕退速率可達(dá)23.23 m/a，而北段尚不及南段的1/2，僅為11.38 m/a。特別指出的是，河口區(qū)域侵蝕速率顯著減小，2006-2010年間年均后退幅度已不足1 m，人工大堤與離岸堤及丁壩的修筑、長(zhǎng)時(shí)期大范圍紫菜養(yǎng)殖是岸線后退變緩的重要原因。近期（2006-2010），由于鹽田圍墾與港口建設(shè)，北段已轉(zhuǎn)為向海淤進(jìn)，南段仍呈現(xiàn)較快的蝕退，成為整個(gè)廢黃河三角洲研究區(qū)岸線蝕退最快的岸段。

（3） 南翼扁擔(dān)河口—夸套河口岸段整體延續(xù)了中部岬角岸段的侵蝕后退趨勢(shì)，1989-2010年21年間平均蝕退速率達(dá)17.30 m/a?？涮缀涌谝阅蟿t呈現(xiàn)快速淤積-緩慢淤積-蝕淤基本平衡的過(guò)渡態(tài)勢(shì)?；セ撞莸谋┐儆僮饔檬窃摱伟毒€變化的重要控制因素。

總體上，廢黃河三角洲海岸線現(xiàn)代侵蝕強(qiáng)度逐漸趨緩，兩翼部分岸段呈現(xiàn)淤進(jìn)狀態(tài)，但侵蝕仍在繼續(xù)，不同岸段蝕淤?gòu)?qiáng)度呈現(xiàn)顯著的區(qū)域差異。特別需要注意的是，近年來(lái)隨著整個(gè)海岸地區(qū)人工堤防工程的加強(qiáng)，浪流對(duì)堤腳與潮下帶灘面的下蝕加劇，這一現(xiàn)象在廢黃河口岸段尤其顯著。因此，不能僅局限于對(duì)岸線蝕退淤進(jìn)的表觀認(rèn)識(shí)，更要注意對(duì)水下岸坡地形與水動(dòng)力的定期監(jiān)測(cè)和調(diào)查，結(jié)合岸線變遷、潮間帶寬度和坡度變化與水下地形的沖淤變化，以及灘面物質(zhì)的粗細(xì)變化等綜合分析和認(rèn)識(shí)海岸的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，從而更好地為區(qū)域海岸開(kāi)發(fā)、規(guī)劃、管理提供富有應(yīng)用價(jià)值的科學(xué)依據(jù)。

致謝：本文系第一作者碩士學(xué)位論文的部分成果，導(dǎo)師南京大學(xué)王穎院士對(duì)論文數(shù)據(jù)獲取和研究工作給予了支持與指導(dǎo)，賈培宏博士與李延軍碩士對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)的處理提供了幫助，劉興健博士對(duì)論文數(shù)據(jù)處理方法提出了建議，在此一并表示感謝！

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