圍墾對射陽河口海岸地形的影響

曲偉秀，張 鷹，劉燕春

(南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210046)

江蘇海岸以粉砂淤泥質(zhì)潮灘為主，占全省岸線長度的90.5%[1].射陽河是江蘇北部的重要通海河流，河口處于海岸演變的節(jié)點(diǎn)處，是淤蝕交替地帶.長期以來該海岸的灘涂圍墾等人類活動(dòng)與岸灘沖淤變化的關(guān)系一直受到人們的關(guān)注.

圍墾工程改變自然地形地貌，而地形地貌對周邊水動(dòng)力產(chǎn)生影響，使地形發(fā)生不同程度的變化.長期以來，許多學(xué)者就圍墾工程實(shí)施對海岸環(huán)境的影響開展了大量的工作[2-8].例如，李加林等[5]就圍墾對水沙環(huán)境、海岸帶物質(zhì)循環(huán)及潮灘生物生態(tài)學(xué)等方面影響的研究進(jìn)展及存在問題進(jìn)行了探討.陳才俊[6]研究了筑圍堤后淤泥質(zhì)潮灘的發(fā)育過程、淤蝕特征、地貌發(fā)育及其對閘下航道的影響等;此外，還根據(jù)江蘇射陽河口—長江口淤長型淤泥質(zhì)潮灘布設(shè)的19個(gè)測量斷面連續(xù)10a的觀測資料，對潮灘沉積特征和剖面形成過程進(jìn)行研究分析，提出影響該潮灘剖面發(fā)育的主要因素有泥沙、風(fēng)浪、潮流以及圍墾等.陳宏友等[7]論述了江蘇灘涂圍墾開發(fā)對海岸生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，預(yù)測了今后灘涂圍墾開發(fā)的前景及可能產(chǎn)生的環(huán)境影響，提出灘涂圍墾開發(fā)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的對策措施.吳小根等[8]研究了人類活動(dòng)對蘇北潮灘發(fā)育的影響，分析潮灘被圍墾并建堤后由于改變了其原有的水沙動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，導(dǎo)致潮灘剖面形態(tài)發(fā)生調(diào)整，促使海堤附近的潮水溝不斷淤積的相關(guān)問題.筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，利用不同時(shí)相的較高分辨率遙感影像，提取圍堤線及灘線，分析灘涂圍墾對射陽河口潮灘地形的影響.

1 研究區(qū)概況

射陽河是江蘇北部的一條通海河流，在射陽縣境內(nèi)匯入黃海.研究區(qū)以射陽河口為中心，北到雙洋河口，南到新洋河口等沿海區(qū)域(見圖1).

研究區(qū)內(nèi)不斷有灘涂圍墾現(xiàn)象，圍墾后形成的海堤將改變潮灘地形，進(jìn)而改變墾區(qū)附近海域的潮汐、波浪等水動(dòng)力條件，使泥沙運(yùn)動(dòng)狀況發(fā)生變化，從而更大范圍地影響潮灘地形的變化.

2 數(shù)據(jù)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源及圖像預(yù)處理

根據(jù)研究任務(wù)選擇Landsat TM/ETM+的三景遙感影像(見表1).考慮到圍墾海堤及潮灘變化的尺度，結(jié)合前人研究及筆者所了解的情況，確定選擇分辨率為30m的影像可滿足本研究的精度需求.

對三景影像進(jìn)行波段組合，采用5，4，3波段組合[9].該波段合成的圖像顏色比較接近于真實(shí)色彩，并且所顯示的陸地上地物明顯，植被痕跡線亦很清楚.對三景影像進(jìn)行幾何校正，選擇高斯-克呂格投影、WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng).三景影像采用統(tǒng)一的地面控制點(diǎn)和二次多項(xiàng)式函數(shù)來校正，并統(tǒng)一選用最臨近的重采樣方法，糾正因系統(tǒng)及非系統(tǒng)因素引起的圖像變形，從而使之實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)圖像的幾何整合.

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Sketch map of location of study area

采用2種方法對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理:(a)飽和度拉伸，使2種地物的差異增大，達(dá)到增強(qiáng)視覺效果的目的;(b)直通濾波，可選擇性地增強(qiáng)有特定方向成分的圖像特征，使濾波后的圖像邊界突出，達(dá)到較好的效果.

2.2 研究方法

2.2.1 圍堤線及其提取

射陽河口地區(qū)灘涂圍墾活動(dòng)較多，隨著人們對土地需求的增加，圍海造地的強(qiáng)度逐漸加大，增強(qiáng)了對附近潮灘沖淤變化的影響，同時(shí)海堤的建設(shè)也在不斷完善，逐步達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)海堤的要求.文中的圍堤線即圍海造地的海堤線.

人工海堤由石英質(zhì)粗砂組成，在TM5，TM4，TM3假彩色合成圖像上為亮白色線狀條帶，與周圍地物的光譜特征明顯不同，并大體沿岸連續(xù)分布，因此在遙感影像上清晰可辨.在目視判讀的基礎(chǔ)上，結(jié)合遙感圖像處理軟件，可以較好地提取圍堤線信息(見圖2).

2.2.2 灘線及其提取

灘線是海水與陸域潮灘之間的界線，其位置受潮汐、潮灘地形以及岸灘物質(zhì)等因素的影響，變化會(huì)很大，要真實(shí)地反映灘線的動(dòng)態(tài)變化，就需考慮潮汐、海岸地形的影響.射陽河口附近海域的潮位資料缺乏，潮灘坡度求取具有一定的難度.因此，筆者利用遙感影像，通過信息提取獲得灘線數(shù)據(jù).文中灘線為最接近平均高潮位在岸灘上所形成的痕跡線.較多次數(shù)的潮流沖刷會(huì)產(chǎn)生明顯的痕跡線，其一般為流木、水草、破碎貝殼及動(dòng)植物有關(guān)碎屑等沖擊物造成的痕跡.

表1 遙感影像數(shù)據(jù)信息Table 1 Information of remote sensing images

圖2 射陽河口圍堤線示意圖Fig.2 Sketch map of border dike line in Sheyang Estuary

在淤泥質(zhì)海岸，平均高潮線以上周圍的陸地土質(zhì)肥沃，適合于植物生長，常生長著大量高大或茂密的植物.平均高潮線以下由于海水浸淹次數(shù)和時(shí)間較多，僅生長一些耐鹽植物，甚至不生長植物.因此，植被痕跡線很容易找到[10].

可根據(jù)歸一化植被指數(shù)(NDVI)進(jìn)行植被痕跡線的提取，同時(shí)將目視解釋和遙感圖像處理軟件結(jié)合起來，以更好地提取灘線信息.

3 計(jì)算結(jié)果及分析

3.1 圍堤線及灘線計(jì)算

為進(jìn)一步說明灘涂圍墾對海岸地形的影響，即射陽河口南北潮灘的圍墾對灘線淤蝕速率的影響，在提取得到圍堤線及灘線后，確定幾個(gè)斷面，利用計(jì)算工具測量圍堤線及灘線的推移距離.例如，1995—1999年射陽河口以南沙港附近圍堤線明顯向海推移(見圖2(b))，利用本文方法可得到向海推移距離為4.08km.1999—2003年河口以北橫南港附近(見圖2(a))、河口以南南大港及五條港附近向海推移明顯，用同樣方法可得到兩者推移距離分別為0.94km和2.56km.同樣可計(jì)算出1995—1999年和1999—2003年2個(gè)時(shí)間段河口南北灘線的年平均淤蝕速率，從而為進(jìn)一步分析提供數(shù)據(jù)支撐.以上工作是在ARCGIS/ARCmap軟件中完成的.

3.2 結(jié)果分析

a.射陽河口以北1995—1999年圍堤線基本無變化，1999—2003年由于沿海漁業(yè)養(yǎng)殖的需求，圍堤線向海推移的距離約為0.94km(圖2(a)).該段岸灘以蝕退為主，表2計(jì)算結(jié)果表明近年來的圍墾使1995—2003年灘線的蝕退速率減慢為4～6m/a.

表2 射陽河口南、北兩側(cè)灘線變化速率Table 2 Change rates of beach lines south and north of Sheyang Estuary m/a

b.射陽河口以南1995—1999年圍堤線向海推移距離約為4.08km，使沿海地區(qū)五條港附近的灘線淤長速率加快為199.2m/a;南大港、沙港、腰洼港等附近無大規(guī)模圍墾的區(qū)域潮灘淤長速率僅分別為31.0m/a，30.6m/a，42.2m/a;1999—2003年沿海地區(qū)又增加灘涂圍墾面積約34 km2，使圍堤線向海推移距離為2.56km，導(dǎo)致沿海地區(qū)迷洋港附近的灘線淤長速率加快為79.4m/a(圖2(b)、表2).

4 結(jié) 語

射陽河口地區(qū)是典型的粉砂淤泥質(zhì)海岸區(qū)，處于海岸演變的節(jié)點(diǎn)處，是蝕淤交替地帶，海岸地形變化明顯，海涂圍墾對其影響較大.多時(shí)相較高分辨率的衛(wèi)星遙感影像能及時(shí)捕捉海岸地形變化信息，遙感測量技術(shù)是現(xiàn)代研究活動(dòng)常采用的技術(shù)之一[11-14].筆者以射陽河口海岸為研究對象，利用TM影像提取圍堤線及灘線，分析計(jì)算該區(qū)域圍堤線向海推移的距離及灘線的蝕淤速率，分析圍墾對海岸地形的影響.分析結(jié)果表明所采用的方法可較好地提取該區(qū)域的圍堤線信息.

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