邊淑華 劉建強(qiáng) 張志恒 劉蘭 胡澤建

摘要：為提高海水浴場(chǎng)的安全性，避免發(fā)生溺水事故，文章以潮汐汊道及其沙灘的動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)和發(fā)育演變?yōu)榛A(chǔ)，研究青島市靈山灣城市陽臺(tái)海水浴場(chǎng)沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)和動(dòng)力機(jī)制，并提出風(fēng)險(xiǎn)防范建議。研究結(jié)果表明：河口潮汐汊道落潮流三角洲的潮汐水道延伸至沙灘灘面，高潮時(shí)淹沒，落急時(shí)水流集中，形成流向外海的高速水流，極易引發(fā)海水浴場(chǎng)安全事故;區(qū)域落潮流與汊道落潮流相疊加、落潮流三角洲阻擋沿岸輸沙造成下游局部岸段侵蝕以及沿岸輸沙變化導(dǎo)致水道遷移擺動(dòng)等因素進(jìn)一步加大潮汐汊道附近沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn);安全風(fēng)險(xiǎn)最大的地點(diǎn)位于沿岸輸沙下游與區(qū)域落潮流流向一致的潮汐水道末端附近沙灘，且該位置不穩(wěn)定，隨波浪場(chǎng)發(fā)生年際和季節(jié)變化;在潮汐汊道沙灘岸段設(shè)置海水浴場(chǎng)前應(yīng)研究其動(dòng)力地貌和發(fā)育演變，劃分危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)，浴場(chǎng)設(shè)置后定期監(jiān)測(cè)并確定危險(xiǎn)區(qū)的位置，并在沙灘安全維護(hù)和質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面將潮汐汊道作為重要判定指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：海水浴場(chǎng);潮汐汊道;動(dòng)力地貌;落潮流三角洲;凈輸沙

中圖分類號(hào)：TV148+3;P73123文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）02-0080-06

Risk and the Dynamic Mechanism of the Beach Close to the Tidal Inlets

BIAN Shuhua1，LIU Jianqiang1，ZHANG Zhiheng1，LIU Lan2，HU Zejian1

（1First Institute of Oceanography，MNR，Qingdao 266061，China;

2Ocean University of China，Qingdao 266100，China）

Abstract：In order to improve the safety of bathing beach and avoid drowning accidents，risk and the dynamic mechanism of Chengshiyangtai bathing beach in Lingshan bay of Qingdao was studied based on the dynamic geomorphologic structure and the evolution of the two tidal inlets close to the beach as well as the beach itself.The results showed that the ebb tidal channels in the ebb tidal delta of the tidal inlets extend to the beach，and they are submerged during the high tides while the water concentrates in them and rapid flows to the sea are formed during the ebb，which is extremely easy to cause safety accidents on the beach.Besides，the overlap of the regional ebb tidal currents with that from the tidal inlets，and the downdrift erosion caused by the sand sink in the ebb tidal deltas as well as the seasonal and interannual channel shifts caused by the variation of wave field and the longshore sediment transport increased the risk on the beach adjacent to the tidal inlets.It was suggested that the dynamic geomorphology and evolution of the beach and the adjacent tidal inlets should be studied before a bathing beach setting up，and the dangerous area and safe area should be divided.The water depth and the landform should be surveyed regularly to ensure the safety area.And tidal inlets should be considered as an important indicator when management methods and quality evaluation was made of bathing beaches.

Key words：Bathing beach，Tidal inlet，Dynamic geomorphology，Ebb tidal delta，The net sediment transportation

0引言

海水浴場(chǎng)沙灘是最受歡迎的旅游目的地之一，豐富游客的休閑娛樂生活，同時(shí)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。作為松散的沉積物堆積體，沙灘在地質(zhì)地貌背景、波浪和潮流等因素的作用下，呈現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)力狀態(tài)組合，給濱海旅游業(yè)帶來諸多安全隱患[1]。很多沙灘存在海底暗流，易造成溺水事故，其形成有多種機(jī)制，其中裂流受到廣泛關(guān)注[1-4]。根據(jù)近年來的研究，潮汐汊道也是引發(fā)沙灘溺水事故的重要原因。

1潮汐汊道落潮流三角洲

潮汐汊道是連接向陸側(cè)納潮水域和向海側(cè)開闊水域的特殊地貌體。廣義的潮汐汊道包括沿岸沙壩和壩外淺灘、河口灣或潟湖（納潮水域）、口門段深槽以及漲落潮三角洲[5]，一般分為河口型、沙壩-潟湖型、海灣型、溺谷型和人工型5種類型[6]，其中沙灘岸段主要為沙壩-潟湖型和河口型。潮汐汊道受潮汐、波浪、海流和徑流等多重動(dòng)力作用，是復(fù)雜的地貌體系，并與沙灘進(jìn)行物質(zhì)交換，影響沙灘的發(fā)育和演變，并可能給海水浴場(chǎng)帶來事故風(fēng)險(xiǎn)。

在潮汐汊道體系中，向海側(cè)的落潮流三角洲與兩側(cè)沙灘的沉積動(dòng)力關(guān)系尤為密切（圖1）。

11典型地貌模式落潮流三角洲在汊道口呈扇狀向開闊水域延伸，典型的潮汐汊道落潮流三角洲主要由漲、落潮水道，水道間淺灘和攔門沙等次級(jí)地貌單元組成[7]。其中，漲、落潮水道是水流集中進(jìn)出納潮水域的通道，中央水道落潮流占優(yōu)勢(shì)，兩側(cè)水道漲潮流較強(qiáng);攔門沙是汊道流出水流與波浪共同作用形成的舌狀隆起，發(fā)育在中央落潮槽外側(cè)。

作為潮水集中進(jìn)出的通道，水道水流集中，漲急和落急等時(shí)刻的流速顯著增大，尤其是落急時(shí)形成向海側(cè)的高速水流，易引發(fā)安全事故。

12泥沙轉(zhuǎn)運(yùn)方式

潮汐汊道主要通過沿岸輸沙壩外轉(zhuǎn)運(yùn)的方式實(shí)現(xiàn)汊道口兩側(cè)的物質(zhì)交換，并參與鄰近沙灘的物質(zhì)輸運(yùn)過程。如果補(bǔ)給的沙量超過汊道可吸納和儲(chǔ)存的沙量，沙灘泥沙則進(jìn)入或繞過潮汐汊道系統(tǒng)[8-9]。由于汊道口射流的阻擋，沿岸輸運(yùn)的泥沙在繞過潮汐汊道時(shí)，可能會(huì)在攔門沙外側(cè)較深水域沉積;部分泥沙最終回到近岸并補(bǔ)給到汊道下游岸段，部分泥沙不能回到近岸并導(dǎo)致汊道下游岸段侵蝕[10-11]。同時(shí)，在這種沿岸輸運(yùn)的作用下，落潮流三角洲的潮汐水道隨季節(jié)和年際變化發(fā)生擺動(dòng)和遷移，導(dǎo)致水流集中流速高的水道位置不穩(wěn)定，加大安全風(fēng)險(xiǎn)。

2潮汐汊道及其沙灘的動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)和發(fā)育演變

青島市是著名的濱海旅游城市，有多處海水浴場(chǎng)，其中靈山灣城市陽臺(tái)海水浴場(chǎng)沙質(zhì)細(xì)膩、灘面開闊、坡度適宜，近年來吸引眾多游客。然而由于缺乏科學(xué)論證、嚴(yán)格管理和安全設(shè)施等，該海水浴場(chǎng)早前常發(fā)生游客溺水事故，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，溺水事故與小型河口潮汐汊道形成的暗流和岸灘沖淤變化密切相關(guān)。

靈山灣位于山東半島南岸，為小型弧形海灣，沿岸發(fā)育帶狀沙灘，沙灘上有多個(gè)小型季節(jié)性河流入海。城市陽臺(tái)海水浴場(chǎng)位于風(fēng)河和大蘆河2個(gè)小型河口之間，沙灘長約2 km。經(jīng)踏勘調(diào)訪發(fā)現(xiàn)，靠近河口的沙灘是事故多發(fā)地，且事故多發(fā)生在落潮時(shí)刻。因此，對(duì)風(fēng)河和大蘆河河口潮汐汊道及其沙灘的動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)和發(fā)育演變進(jìn)行研究，探討相關(guān)事故風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)生機(jī)制。

21動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)

研究岸段為典型的沙灘和小型河口潮汐汊道組合的地貌形態(tài)。沙灘位于2個(gè)河口之間，主要組成物質(zhì)為黃色中細(xì)砂，沙質(zhì)細(xì)膩;岸段為平直沙岸，沙灘平緩開闊，等深線與岸線基本平行，0 m等深線距岸200～300 m，2 m等深線距岸約500 m，平均坡度約6‰。2個(gè)河口外側(cè)均發(fā)育落潮流三角洲，且發(fā)育不對(duì)稱，總體偏NE向，主要由潮汐水道、水道間淺灘和攔門沙（末端壩）等次級(jí)地貌單元組成，與落潮流三角洲的典型地貌模式相似。

風(fēng)河和大蘆河落潮流三角洲均只發(fā)育2條較明顯的潮汐水道。風(fēng)河河口的1條潮汐水道順河道尾閭拐向NE向，1條潮汐水道向SW向延伸，中間水道不明顯，口外側(cè)攔門沙極為發(fā)育;大蘆河河口的1條潮汐水道順河道尾閭向外延伸發(fā)育中間水道，1條潮汐水道發(fā)育在SW側(cè)。潮汐水道長500～1 000 m，由河口向外發(fā)散，水道間發(fā)育規(guī)模不等的淺灘。風(fēng)河河口NE側(cè)和大蘆河河口SW側(cè)的潮汐水道都延伸至浴場(chǎng)沙灘上，其中風(fēng)河河口NE側(cè)水道長約1 km，自河口向外延伸至1 m等深線附近。沙灘上的潮汐水道高潮時(shí)被海水淹沒，低潮時(shí)部分出露，隱蔽性強(qiáng)。漲、落潮時(shí)納潮水域的水流在水道集中，形成高速水流，尤其在落急時(shí)刻形成流向外海的高速“暗流”，極易造成安全事故，風(fēng)險(xiǎn)較大。2個(gè)河口的潮汐水道都延伸至沙灘上，但風(fēng)河河口水道規(guī)模較大，且與外海落潮流方向一致，使其外側(cè)沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)更為顯著。

潮汐水道的流量和流速與汊道口內(nèi)側(cè)的納潮量正相關(guān)[12]。風(fēng)河和大蘆河的基本情況如表1所示，其中年均徑流量根據(jù)流域面積和年均降雨量[13]計(jì)算得到。

由表1可以看出，風(fēng)河的匯水面積、年均徑流量和年均輸沙量等均大于大蘆河，其河口內(nèi)側(cè)的納潮面積也較大，因而其落潮流三角洲的規(guī)模較大，潮汐水道較寬、較深且較長，水道內(nèi)的流量和流速較大，加大了安全風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘踏，風(fēng)河河口NE側(cè)沙灘落潮時(shí)灘面出露的水道潮溝寬20～30 m，深約1 m，潮溝與周邊淺灘的高差在2～3 m;而大蘆河河口外水道長約500 m，寬十幾米，深數(shù)十厘米。此外，研究區(qū)的漲潮流主要由NE向流向SW向[15]，落潮流流向NE向，落潮時(shí)區(qū)域落潮流與風(fēng)河河口NE側(cè)潮汐水道集中流出的汊道落潮流相疊加，進(jìn)一步加大水道區(qū)海水浴場(chǎng)沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)，揭示風(fēng)河河口東側(cè)沙灘為溺水事故多發(fā)地的原因。

22輸沙、沖淤變化和潮汐水道遷移擺動(dòng)

221沿岸凈輸沙

潮汐汊道和鄰近沙灘之間的物質(zhì)交換主要通過沿岸輸沙的壩外轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)現(xiàn)[8-10]。根據(jù)距研究區(qū)NE向約40 km的小麥島海洋站的多年統(tǒng)計(jì)結(jié)果，研究區(qū)海浪主要為S向和偏S向，常浪向和強(qiáng)浪向均為SE向。采用《海港水文規(guī)范》的推薦公式，計(jì)算研究區(qū)沿岸全年凈輸沙325×104 m3，凈輸沙方向?yàn)镹NE向（表2）。

根據(jù)風(fēng)河落潮流三角洲總體偏NE向的地貌形態(tài)，也可初步判定研究區(qū)沿岸的凈輸沙趨勢(shì)。此外，研究區(qū)波浪場(chǎng)存在季節(jié)性差異，即冬季偏N向浪占優(yōu)勢(shì)，而夏季偏S向浪占優(yōu)勢(shì)[16]，因此沿岸凈輸沙趨勢(shì)也不同，即夏季NE向輸沙增強(qiáng)，而冬季SW向輸沙增強(qiáng)。因此，研究區(qū)沿岸全年和夏季凈輸沙為NE向，而冬季轉(zhuǎn)為SW向，與根據(jù)研究區(qū)海底表層沉積物分布趨勢(shì)判斷沿岸凈輸沙趨勢(shì)的研究結(jié)果相同[17]。

222岸灘沖淤

研究區(qū)受人類活動(dòng)影響顯著，沙灘由河口沙咀改造和固化演變而來，河口段河道經(jīng)人工硬化且略有遷移。大蘆河于1973年無落潮流三角洲，經(jīng)人工固化河道變窄后形成小型河口三角洲。1973—2012年風(fēng)河河口末端壩NE側(cè)0～2 m海區(qū)侵蝕，侵蝕泥沙向SW側(cè)和NE側(cè)移動(dòng)，并使兩側(cè)海區(qū)淤積，且NE側(cè)的淤積程度略大于SW側(cè);期間風(fēng)河河口末端壩SW側(cè)0 m、2 m和3 m等深線均向外推移數(shù)十米至上百米，NE側(cè)各等深線向外推移200～250 m，且有自SW向向NE向外推距離逐漸加大的趨勢(shì)，表明其侵蝕泥沙運(yùn)移能力NE向大于SW向，與沿岸凈輸沙趨勢(shì)一致，這也是風(fēng)河落潮流三角洲總體偏NE向的主要原因。

沿岸輸沙導(dǎo)致落潮流三角洲末端壩外側(cè)的泥沙補(bǔ)給到兩側(cè)沙灘，而末端壩局部發(fā)生侵蝕。風(fēng)河河口末端壩東側(cè)灘面局部有暗礁（當(dāng)?shù)厝朔Q“石欄”），高潮時(shí)淹沒，低潮時(shí)出露，近年來出露程度有所提高，即該處灘面侵蝕所致。由于該處灘面靠近風(fēng)河河口NE側(cè)潮汐水道末端，暗礁和灘面侵蝕等極大地加大了安全風(fēng)險(xiǎn)。

223潮汐水道遷移擺動(dòng)

波浪場(chǎng)的變化導(dǎo)致沿岸凈輸沙方向變化，受沿岸輸沙變化的影響，潮汐水道尤其是水道末端會(huì)發(fā)生遷移擺動(dòng)，即夏季隨著泥沙運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)向NE側(cè)遷移，冬季則相反。此外，波浪和沿岸輸沙的年際變化也會(huì)引起潮汐水道的遷移擺動(dòng)。風(fēng)河和大蘆河河口潮汐水道流路的變化可在不同時(shí)期的衛(wèi)星遙感圖上明顯體現(xiàn)，該特征使潮汐水道末端落急時(shí)水流集中流出的位置不穩(wěn)定，從而加大安全風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于河口型潮汐汊道落潮流三角洲，水道的位置和流速等還會(huì)受到徑流量的影響。汛期河流水量增大，汊道落潮流作用增強(qiáng)，有利于潮汐水道發(fā)育;而河流水量減少時(shí)，末端壩淤積作用增強(qiáng)，潮汐汊道變得不通暢。風(fēng)河和大蘆河落潮流三角洲中央落潮水道的貫通性逐漸變差，至2018年已不能貫穿末端壩，在潮汐汊道穩(wěn)定性分級(jí)[10]中處于逐漸衰亡的階段。此時(shí)季節(jié)性徑流作用對(duì)維持潮汐汊道發(fā)揮重要作用，因而更應(yīng)關(guān)注汛期潮汐汊道鄰近沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3潮汐汊道沙灘安全風(fēng)險(xiǎn)的綜合機(jī)制和防范措施

31潮汐汊道及其沙灘安全風(fēng)險(xiǎn)的綜合機(jī)制

根據(jù)潮汐汊道及其沙灘的典型動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)和發(fā)育演變規(guī)律，結(jié)合城市陽臺(tái)海水浴場(chǎng)個(gè)例，本研究認(rèn)為潮汐汊道鄰近浴場(chǎng)沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)主要存在于潮汐汊道落潮流三角洲范圍內(nèi)，主要機(jī)制包括：①潮汐汊道落潮流三角洲的潮汐水道低潮時(shí)灘面部分出露，高潮時(shí)淹沒，隱蔽性強(qiáng)，漲、落潮時(shí)水流集中流速大，延伸至沙灘上的水道落急時(shí)形成向海的“暗流”;②走向與區(qū)域落潮流流向相同的水道，落急時(shí)汊道落潮流與海區(qū)落潮流相疊加，加大安全風(fēng)險(xiǎn);③沿岸輸沙效應(yīng)導(dǎo)致汊道口下游岸段一定范圍內(nèi)的沙灘侵蝕;④波浪場(chǎng)和沿岸輸沙的季節(jié)和年際變化使潮汐水道遷移擺動(dòng)，落潮時(shí)“暗流”位置不固定;⑤徑流是河口型潮汐汊道維持的重要因素，汛期水道內(nèi)流速大，加大水道末端沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)。

32風(fēng)險(xiǎn)防范措施

在設(shè)置海水浴場(chǎng)前，應(yīng)對(duì)沙灘及其鄰近岸段進(jìn)行水深測(cè)量，研究其動(dòng)力地貌結(jié)構(gòu)、與潮汐汊道落潮流三角洲的物質(zhì)交換以及侵淤變化規(guī)律等。海水浴場(chǎng)應(yīng)設(shè)置在潮汐汊道落潮流三角洲范圍之外，并采取措施有效區(qū)分和標(biāo)志潮汐水道末端和侵蝕沙灘等危險(xiǎn)區(qū)域，尤其關(guān)注走向與區(qū)域落潮流流向一致的潮汐水道末端附近沙灘。定期監(jiān)測(cè)海水浴場(chǎng)沙灘及其鄰近岸段的地形地貌，研究岸灘穩(wěn)定性和潮汐水道遷移擺動(dòng)范圍，并及時(shí)調(diào)整危險(xiǎn)區(qū)的位置。尤其加強(qiáng)汛期對(duì)潮汐汊道落潮流三角洲附近沙灘的管理，防范落潮流和徑流的風(fēng)險(xiǎn)疊加。

從實(shí)際情況來看，泥沙來源較豐富、沙質(zhì)細(xì)膩、適宜設(shè)置海水浴場(chǎng)的沙灘岸段多有潮汐汊道發(fā)育。這種潮汐汊道和沙灘組合岸段地貌的發(fā)育演變基本遵循經(jīng)典模式和共有規(guī)律，但落潮流三角洲的規(guī)模、潮汐水道的規(guī)模和流速、末端壩的規(guī)模以及對(duì)鄰近沙灘的補(bǔ)給影響等，與其所在海域的潮汐、波浪、海流、納潮水域面積和徑流來水（沙）量等密切相關(guān)，在上述岸段設(shè)置海水浴場(chǎng)可參照典型的潮汐汊道地貌模式和泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有針對(duì)性地調(diào)查和分析其特有特征，從而防范安全風(fēng)險(xiǎn)。

目前我國的沙灘管理正逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化[18]，沙灘安全維護(hù)系統(tǒng)和質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等正在研究、論證和完善[19-20]。在引起安全事故的沙灘動(dòng)力地貌中，“裂流”和沿岸流等已逐步得到關(guān)注[21-22]，但作為危險(xiǎn)地貌的小型潮汐汊道在浴場(chǎng)沙灘的評(píng)價(jià)和管理中尚未被關(guān)注。因此，在浴場(chǎng)沙灘設(shè)置、安全維護(hù)和質(zhì)量評(píng)價(jià)等管理和研究中，應(yīng)將小型潮汐汊道地貌作為重要指標(biāo)之一，以提高海水浴場(chǎng)的安全性。

4結(jié)語

潮汐汊道落潮流三角洲是沿岸泥沙運(yùn)動(dòng)的重要單元，對(duì)沙灘泥沙具有阻擋和匯集作用[23]。許多學(xué)者從岸灘沖淤變化、汊道穩(wěn)定性及其對(duì)通航影響等角度研究潮汐汊道的發(fā)育演變，并取得豐碩成果[24-27]，但其對(duì)沙灘浴場(chǎng)的安全影響尚未得到關(guān)注。由于潮汐汊道鄰近沙灘屢次發(fā)生安全事故，本研究在已有研究的基礎(chǔ)上，對(duì)潮汐汊道及其沙灘的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行初步探討。根據(jù)潮汐汊道穩(wěn)定性理論[10]，風(fēng)河和大蘆河河口汊道三角洲處于衰退階段，有利于提高浴場(chǎng)沙灘的安全性。后續(xù)應(yīng)對(duì)浴場(chǎng)沙灘及其鄰近潮汐汊道系統(tǒng)進(jìn)行水動(dòng)力泥沙現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并建立相應(yīng)模型，對(duì)潮汐汊道穩(wěn)定性、潮汐水道性質(zhì)、落潮流三角洲規(guī)模和納潮量等進(jìn)行詳細(xì)深入的研究，為浴場(chǎng)沙灘安全、潮汐汊道穩(wěn)定以及二者和諧共存提供更科學(xué)有效的保障措施。

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