遼寧省海岸的蝕淤等級(jí)與分布

王偉偉,馬紅偉,殷學(xué)博,苗豐民

(1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,遼寧 大連 116023; 2.中國(guó)科學(xué)院 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島266071; 3.中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所,山東 青島 266071)

遼寧省海岸由基巖岸、砂礫岸和淤泥岸 3種類型組成,是中國(guó)北部海岸遭受侵蝕較為嚴(yán)重的省份之一。各種海岸均存在不同程度的侵蝕,其中,占全省海岸三分之一的砂礫質(zhì)海岸侵蝕后退尤為嚴(yán)重,苗豐民、李光天等[1～4]研究指出遼東灣東岸蓋州-熊岳一帶,近60 km的岬灣型砂質(zhì)海岸侵蝕嚴(yán)重,侵蝕速率多在2～4 m/a,最大可達(dá)24 m/a。王玉廣等指出[5,6],遼東灣西岸的綏中海岸,近 80 km的平直型砂質(zhì)海岸約四分之一岸段遭受侵蝕,侵蝕速率為1～2 m/a。近年來,隨著遼寧沿海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,遼寧沿海步入大規(guī)模的開發(fā)階段,沿海地區(qū)海洋環(huán)境的承載狀況逐步成為海洋工作者的關(guān)注重點(diǎn)之一。對(duì)遼寧省海岸蝕淤特征的認(rèn)識(shí)已經(jīng)不能反映海岸的最新現(xiàn)狀,為了查明新時(shí)期全省海岸蝕淤等級(jí)與分布,本文從1990年和2007年遙感圖像中提取了17年間的岸線變化信息,結(jié)合遼寧省 908專項(xiàng)海岸帶海岸侵蝕特征的調(diào)查資料,對(duì)遼寧省海岸蝕淤狀況進(jìn)行了研究,并討論了海岸蝕淤的幾種主要原因。

1 區(qū)位概況

遼寧海岸橫跨黃渤二海,東起鴨綠江口,西止綏中萬家。主要發(fā)育粉砂淤泥質(zhì)海岸、基巖海岸和砂質(zhì)海岸,平均潮差1～5 m,以鴨綠江最高,在5 m左右。遼東灣東岸常風(fēng)向以東北偏北風(fēng)為主,西岸以西北偏北或北風(fēng)為主。黃海暖流和渤海沿岸流共同作用形成“北進(jìn)南出”的渤海環(huán)流系統(tǒng),夏季在徑流和季風(fēng)的影響下,形成逆時(shí)針的遼東灣環(huán)流,冬季黃海暖流北支與遼東灣沿岸流共同作用形成順時(shí)針的遼東灣環(huán)流,黃海暖流南支與渤海沿岸流組成的渤南環(huán)流經(jīng)年逆時(shí)針流動(dòng)[7]。

2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

選取1990年8月遼東灣東部、北黃海及大連渤海地區(qū),1990年9月遼西地區(qū),2007年全景的衛(wèi)星圖像。

2.2 分析方法

不同類型的海岸線有不同的遙感解譯標(biāo)志,因此需針對(duì)不同類型的海岸線進(jìn)行解譯分析,確定其在圖像上的準(zhǔn)確位置。本文根據(jù)紅光波段、藍(lán)光與綠光波段和近紅外波段的不同反射特征,分別提取砂質(zhì)岸線、粉砂淤泥質(zhì)岸線、基巖岸線和人工岸線[8]。

3 結(jié)果

對(duì)1990年和2007年的遼寧省岸線進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示(圖 1),1990～2007年,遼寧省岸線變化較大的區(qū)域?yàn)榱珊又凉泛影抖?、營(yíng)口浮度河至騰房身岸段,岸線后退最高達(dá) 61 m,其次為狗河至石河岸段岸線,后退最高達(dá) 56 m,另外,南島至樓上岸段為粉砂淤泥質(zhì)海岸,岸線侵蝕后退最高達(dá) 38 m,現(xiàn)場(chǎng)踏勘得知該岸段灘面物質(zhì)粗化明顯,沉積物主要是砂為主,夾雜礫石和軟泥。

圖1 1990～2007年遼寧省岸線變化Fig.1 Coastline changes in Liaoning from 1990 to 2007

依據(jù)海洋災(zāi)害調(diào)查技術(shù)規(guī)程[9]的岸灘蝕淤等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),可將遼寧省海岸蝕淤情況劃分為嚴(yán)重侵蝕、強(qiáng)侵蝕、侵蝕、微侵蝕、穩(wěn)定和淤漲等 6種海岸蝕淤等級(jí),見圖2。葫蘆島六股河至狗河和營(yíng)口騰房身為嚴(yán)重侵蝕岸段,長(zhǎng)度約 17.7 km,占遼寧海岸總長(zhǎng)度的比率為 1.2%; 葫蘆島六股河至徐大堡和營(yíng)口白沙灣至浮渡河為強(qiáng)侵蝕岸段,長(zhǎng)度約 15.6 km,占1.1%; 狗河至石河、興城河南側(cè)、蓋州北海浴場(chǎng)、月亮湖公園、營(yíng)城子黃龍尾、鲅魚圈至騰房身等岸段為侵蝕岸段,長(zhǎng)度約46.6 km,占3.3%; 龍王廟浴場(chǎng)、仙浴灣、柏嵐子、星海公園、黑島等岸段為微侵蝕岸段,長(zhǎng)度約36 km,占2.5%; 芷錨灣、長(zhǎng)山寺角至桐家屯、熊岳河至白沙灣、浮渡河至白沙山、黃龍尾至柏嵐子、老虎尾至星海公園、星海灣至猴兒石、碧流河至莊河港、青堆子灣至蜊坨子、興城河至團(tuán)山角等岸段為穩(wěn)定岸段,長(zhǎng)度約1 132.9 km,占79.2%; 碧流河至猴兒石、由家屯至大洋河、鴨綠江口、山前至復(fù)州灣等岸段為淤積岸段,長(zhǎng)度約180.8 km,占 12.6%,見表 1。

圖2 遼寧省海岸侵蝕等級(jí)與分布Fig.2 Characteristics and distribution of coast stability in Liaoning Province

4 海岸蝕淤原因

4.1 河流入海泥沙銳減

遼東灣東部沿岸河流因上游建庫攔截水砂,河流輸沙量銳減,見表 2。這些水庫大部分興建于20世紀(jì)70年代初、中期,隨后河流徑流量和輸沙量急劇下降,1956～1979年大清河補(bǔ)給海灘沙為1 096.02萬t/a,1960～1979年熊岳河補(bǔ)給海灘沙為157.91萬t/a。1980～2000年大清河年平均輸沙量減少到137.91萬t,熊岳河已不足20萬t,復(fù)州河和大沙河也有類似的情況。

4.2 人為采砂

因營(yíng)口老港、鲅魚圈港的擴(kuò)建,尤其是近年來營(yíng)口經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、蓋州養(yǎng)殖基地以及修造船基地等的大規(guī)模開發(fā)建設(shè),用砂數(shù)量劇增。遼東灣東岸的海砂、河砂被大量采掘,這進(jìn)一步加劇了海區(qū)泥沙來源補(bǔ)給的匱乏,進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域約 80%的砂質(zhì)海岸遭到侵蝕。

4.3 不合理的海岸工程影響

根據(jù)遼寧省 908專項(xiàng)海岸帶海岸侵蝕特征的調(diào)查資料得知,不合理的海岸工程攔截了沿岸泥沙的運(yùn)移,引起海岸上游一側(cè)淤積,下游侵蝕。修建小型靠泊人工突堤,使得處于沿岸輸沙流下游的旅順大黑石浴場(chǎng)北側(cè)砂灘蝕退3～4 m。瓦房店的仙浴灣是省級(jí)4A旅游度假區(qū),為了滿足旅游需要,在仙浴灣北側(cè)修建的小型人工港池和堤壩,阻隔了沿岸輸沙流,引起浴場(chǎng)北側(cè)的砂質(zhì)海岸后退4～5 m。

4.4 海平面上升影響

根據(jù) Bruun定律[11],海面上升導(dǎo)致海岸侵蝕加劇,侵蝕后退速率計(jì)算公式如下：

式中,R為岸線后退速率,S為海面相對(duì)上升量,h為泥沙啟動(dòng)水深,L為啟動(dòng)水深至岸線距離,B為灘肩高度。

參照秦皇島泥沙啟動(dòng)水深[12],根據(jù)剖面測(cè)量,B取4.5 m,S取2008年渤海海平面 上升速率2.3 mm/a,L取3.5 km,估算得出海平面上升導(dǎo)致海岸侵蝕的速率為0.72 m/a。

表1 遼寧省海岸侵蝕等級(jí)劃分Tab.1 Distribution of coastal erosion and siltation in Liaoning Province

5 結(jié)論

從1990年和2007年遙感圖像中提取的17年的岸線變化信息,得出,遼寧省海岸蝕淤有嚴(yán)重侵蝕、強(qiáng)侵蝕,侵蝕、微侵蝕、穩(wěn)定和淤積等6種等級(jí),其中嚴(yán)重侵蝕岸段,長(zhǎng)度約17.7 km,占海岸總長(zhǎng)度的比率為1.2%; 強(qiáng)侵蝕岸段,長(zhǎng)度約15.6 km,占1.1%;侵蝕岸段長(zhǎng)度約46.6 km,占3.3%; 微侵蝕岸段長(zhǎng)度約36 km,占2.5%; 穩(wěn)定岸段長(zhǎng)度約1132.9 km,占79.2%; 淤積岸段長(zhǎng)度約180.8 km,占12.6%。河流入海泥沙減少是近年來遼寧省海岸侵蝕的主要原因,氣候變暖引起的海平面上升對(duì)遼寧省的岸灘穩(wěn)定起一定的控制作用,另外,人為采砂和不合理的海岸工程進(jìn)一步加劇了局部海岸蝕淤的程度。

表2 遼東灣東岸1956～2000年河流年均輸沙量統(tǒng)計(jì)表[10]Tab.2 Sediment flux of main rivers in the Liaodong Bay from 1956 to 2000

[1]苗豐民,李光天,符文俠,等.遼東灣東部砂岸嚴(yán)重蝕退及其原因分析[J].海洋環(huán)境科學(xué),1996,15(1)：66-72.

[2]苗豐民,李淑媛,符文俠,等.遼東灣東部砂岸的近期變化及演變趨勢(shì)[J].海洋學(xué)報(bào),1996,18(2)：74-84.

[3]苗豐民,李淑媛,李光天,等.遼東灣北部淺海區(qū)泥沙輸送及其沉積特征[J].沉積學(xué)報(bào),1996,14(4)：114-121.

[4]李光天,符文俠.我國(guó)海岸侵蝕及其危害[J].海洋環(huán)境科學(xué),1992,11(1)：53-58.

[5]王玉廣,張憲文,賈凱,等.遼東灣綏中海岸侵蝕研究[J].海岸工程,2007,26(1)：2-5.

[6]王玉廣,李淑媛,苗麗娟.遼東灣兩側(cè)砂質(zhì)海岸侵蝕災(zāi)害與防治[J].海岸工程,2005,24(1)：9-18.

[7]中國(guó)科學(xué)院海洋研究所地質(zhì)室.渤海地質(zhì)[M].北京：科學(xué)出版社,1985.17-49.

[8]馬小峰,趙冬至,邢小罡,等.海岸線衛(wèi)星遙感提取方法研究[J].海洋環(huán)境科學(xué),2007,26(2)：185-189.

[9]國(guó)家海洋局908專項(xiàng)辦公室.海洋災(zāi)害調(diào)查技術(shù)規(guī)程[M].北京：海洋出版社,2006.l-30.

[10]遼寧省水利廳.遼寧省水資源[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2006.240-245.

[11]Bruun F A.Sea level rise as a cause of shore erosion[J].Journal of Water ways and Harbors Division,1962,88：117-130.

[12]李培英,杜軍,劉樂軍,等.中國(guó)海岸帶災(zāi)害地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)[M].北京：海洋出版社,2007.325-332.