遼東灣西側砂質海岸侵蝕災害評價方法研究

王玉廣，杜 宇，黃 杰，馬恭博（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116023）

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遼東灣西側砂質海岸侵蝕災害評價方法研究

王玉廣，杜 宇，黃 杰，馬恭博
（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116023）

摘 要：目前，海岸侵蝕已經成為一種嚴重的自然災害，不僅對海岸帶土地資源，而且對沿岸居民生產生活造成了顯著影響。海岸侵蝕不但壓擠了人類生存空間，還破壞了岸灘生物多樣性和生態(tài)平衡，對人類和自然環(huán)境都造成了直接或間接的危害。通過對遼東灣西側砂質海岸岸灘地形、水動力、泥沙場和岸線變化等直接影響其岸坡底床不穩(wěn)定性因素的分析，結合相關海岸開發(fā)狀況、泥沙來源和運移損失等情況，對海岸侵蝕災害進行了現狀評價和風險評價，為海岸資源的開發(fā)利用以及海岸防護工程建設提供可靠的依據。

關鍵詞：遼東灣；砂質海岸；侵蝕災害；風險評價

1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)為遼東灣西側（119°53′10″～120°31′46″E，39°59′51″～40°20′30″N），其海岸為典型的平原砂質海岸，由陸域眾多入海河流攜帶泥沙經波浪營造而成的龐大海岸堆積體，從陸向海依次分布為平原-沿岸沙堤-海灘-沙咀瀉湖-水下沙壩等若干地貌子系統(tǒng)十分發(fā)育［1］；受海洋動力作用影響，沿岸分布濱岸沙礫質堆積體，構成沿岸沙礫堤、岸堤等地貌體。潮間帶以沙灘為主，侵蝕岸段可見多道砂礫堤［2］。本區(qū)屬于溫帶半濕潤大陸性季風氣候，冬季多偏北風，夏季南風居多；春、秋兩季是南北季風交替出現的過渡時期。波浪以風浪為主，風浪與涌浪方向多出現于SSW，該浪向為常浪向，SSE—SE與SSW—SW為強浪向。潮流具有明顯的往復流性質，往復方向為ENE—WSW，其主軸方向約在60°～90°和240°～270°之間，與岸線大致平行。潮流流速一般以表層最大，中層次之，底層最小。實測最大表層流速為92cm/ s，一般為32～66cm/ s［3］。泥沙主要是入海河流泥沙供給，海浪和潮流改造和重塑形成新的地貌體，最典型的就是平行于海岸分布的沙質堆積。自20世紀70年代以來，河流上游興建水庫蓄水，入海水量受到控制，入海沙量大幅減少，僅在豐水年汛期泄洪時有一定沙量入海，其余季節(jié)河流入海沙量較少，使海岸處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并且由于人為開發(fā)活動的影響，造成海岸侵蝕加劇。

2 海岸與地形分析

2. 1 海岸侵蝕狀況

海岸侵蝕指岸線的蝕退和岸灘的下蝕的海岸變化［4］，根據不同時期海圖、遙感和歷史調查資料，該區(qū)岸線在20世紀60年代以前以淤積為主，當時河流徑流量和入海懸沙量均比較大，因此，海岸穩(wěn)定淤長。20世紀70年代后，該區(qū)河流上游已建設了水利工程，僅在豐水期有一定的懸沙入海，岸線處于沖淤相對穩(wěn)定狀態(tài)。進入21世紀以來，該區(qū)沿海經濟高速發(fā)展，流域上水利工程大量興建，大河流大量采砂，河床降低，導致河流入海懸沙迅速減少，同時，海平面不斷上升，海岸和海上無序采砂，海岸不合理突提工程建設，破壞了該地區(qū)泥沙的運移平衡，在海洋動力與河流勢能的雙重作用下，造成了海岸侵蝕加劇。

2013—2014年筆者對興城六臺子—綏中芷錨灣海岸進行了監(jiān)測，岸線位置每5km布設一個監(jiān)測樁，共布設17個監(jiān)測點；岸灘地形監(jiān)測布設6條斷面，水下地形監(jiān)測布設4條監(jiān)測斷面（圖1）。

根據現場監(jiān)測和歷史資料分析，可以得出監(jiān)測區(qū)的各監(jiān)測點的海岸侵蝕狀況（表1）。海岸侵蝕嚴重地區(qū)主要在岸線凸出部位綏中團山子和團綏中南江屯附近，近幾年來由于物質來源嚴重不足，海岸侵蝕嚴重區(qū)逐步向南部移動［5-6］，如綏中前衛(wèi)長灘河南側、綏中王寶鎮(zhèn)小陶屯、楊家浴場和綏中芷錨灣南。表中出淤長的岸段主要是綏中海藝山莊、綏中天龍寺和綏中萬家新民屯附近，淤長主要是由于海灘養(yǎng)護、海灘修復和海灘填沙所致。

表1　監(jiān)測樁海岸侵蝕速率Tab. 1 Coastal erosion velocities of monitoring stakes

2. 2 岸灘動態(tài)分析

根據近幾年的現場調查，并結合岸灘剖面和沉積物組成分析可以看出，六股河以北海岸剖面為上凸形狀，呈弱淤積狀態(tài)，以南海岸剖面基本以凹型為主，岸線附近有一近似直立的陡坎，說明海灘正受到侵蝕后退，尋求建立新的動態(tài)平衡。岸灘剖面物質組成以粗粒為主，主要以礫質砂和砂為主，沒有粉砂以下的細粒級物質，也說明本區(qū)的物質來源不足，并且由于本區(qū)水動力較強，對岸灘的沖涮作用也較大，使海岸遭受不斷的侵蝕后退。

龍泉寺附近岸灘剖面（圖2）：位于六股河北部，剖面長度100m左右，灘面剖面呈向平緩的上凸型，海灘剖面坡度3°左右，高海灘以砂為主，灘面沉積物以中粗砂為主，本區(qū)物質來源較少、水動力較強，波浪對海灘呈不斷沖蝕狀態(tài)。斷面地形灘肩以上后濱出現淤積，高潮階地地形相對穩(wěn)定，低潮帶沙壩向海移動。受附近岬角地形的影響，一年以來地形總體相對穩(wěn)定。沉積物高潮灘沉積物以粗砂為主，近期有小幅度的細化，高潮灘腳以礫砂為主，低潮帶則為中砂；高潮灘坡腳及低潮帶沉積物出現粗化，礫石成分增加，分選性變差。

綏中南江屯附近岸灘剖面（圖3）：近岸存在明顯侵蝕陡坎，陡坎高2m左右，陡坎以下海底坡度較陡，海灘處為砂，海灘沖涮嚴重。南江屯地區(qū)海岸侵蝕嚴重，一年內斷面平均下蝕達63. 5cm，后濱持續(xù)蝕退。該地岸線形態(tài)平直，沿岸組成物質松散，沿岸流強盛，沿岸輸沙處于虧損狀態(tài)。且六股河上游水庫建設、附近海域挖沙活動均減少了海灘砂源，造成海灘持續(xù)侵蝕。沉積物高潮灘以砂及礫砂為主，高潮灘腳為砂質礫為主，低潮灘沉積物為礫質砂和砂為主。監(jiān)測期內海灘高潮帶沉積物出現粗化，分選性變差，而低潮灘沉積物細化。

綏中前前衛(wèi)狗河西側岸灘剖面（圖4）：本區(qū)岸線存在侵蝕陡坎，陡坎高度2m左右，水下部分海底地形較平緩。沉積物分布有砂—砂質礫—砂的特征。監(jiān)測期年內海灘年平均下蝕11. 6cm，主要體現在高潮灘及坡腳灘腳下蝕、沙壩頂部出現下蝕。沉積物高潮灘沉積物以中砂為主，高潮坡腳為砂質礫，低潮灘則以細砂為主。監(jiān)測期內高潮灘沉積物相對穩(wěn)定，低潮灘沉積物細化。

綏中萬家芷錨灣岸灘剖面（圖5）：海底地形較平坦，海底有多道沙壩。監(jiān)測期內芷錨灣地形相對穩(wěn)定，年平均下蝕0. 3cm，海灘地形的主要變化為潮間帶多重沙壩的遷移變化。高潮帶沉積物為礫質砂，高潮坡腳則以砂質礫及砂為主，低潮帶為砂。監(jiān)測期內海灘沉積物均出現細化。

2. 3 水下地形變化分析

水下地形調查主要是在六股河口附近及兩側，并根據海岸侵蝕情況，共完成了4條測線（圖1），除北部的A斷面外，其余3條斷面仍處于沖涮狀態(tài)，海底不穩(wěn)定，并且沖涮向南部海底發(fā)展發(fā)展，這與海岸侵蝕南部海岸越來越嚴重相一致。

A—A'剖面：位于六股河口的北部，興城六臺子外側海域。本區(qū)海底地形相對穩(wěn)定，沖淤變化不大，2013年和2014年海底地形變化不大，基本保持穩(wěn)定（圖6）。

B—B'剖面：位于六股河口外緣，是海底沖涮較嚴重的區(qū)域。近河口處3～4km位置，地形呈鋸齒狀分布，主要是由海底采砂造成的。2014年與2013年比較，整條測線的海底處于沖涮狀態(tài)，測線距岸4km處，沖涮1m左右；深水區(qū)的海底沙壩向岸方向移動（圖7）。

C—C'剖面：海底地形略有沖涮，距岸3. 5km處。與2013年比較，最大沖涮處有0. 5m左右。在距岸7km處，有一深溝，可以是采砂所致。深水處相對穩(wěn)定，海底沙壩沒有移動跡象（圖8）。

D—D'剖面：海底沖涮嚴重，從測線起點至距岸7km處。與2013年相比，平均沖涮0. 5m左右，深水區(qū)的海底沙壩向岸方向移動（圖9）。

3 海岸侵蝕評價

3. 1 海岸侵蝕現狀評價

海岸侵蝕評價主要根據海岸穩(wěn)定性分級標準，依據監(jiān)測的海岸侵蝕速率，對海岸侵蝕進行分區(qū)，來直觀表示出各段海岸的侵蝕強度。根據監(jiān)測結果，對該區(qū)海岸分為興城龍泉灣度假村—興城閆家屯侵蝕區(qū)、六股河兩側穩(wěn)定區(qū)、綏中團山子—新浪度假村強侵蝕區(qū)、綏中海藝山莊穩(wěn)定區(qū)、綏中南江屯嚴重侵蝕區(qū)、綏中天龍寺穩(wěn)定區(qū)、綏中前衛(wèi)長灘河南側強侵蝕區(qū)、綏中前衛(wèi)狗河西側穩(wěn)定區(qū)、綏中王寶鎮(zhèn)小陶屯強侵蝕區(qū)、綏中王寶鎮(zhèn)大房子屯—綏中電廠浴場穩(wěn)定區(qū)、綏中揚家浴場強侵蝕區(qū)、綏中萬家新民屯穩(wěn)定區(qū)、綏中揚家屯侵蝕區(qū)、綏中芷錨灣穩(wěn)定區(qū)、綏中芷錨灣南竭石侵蝕區(qū)15個區(qū)（圖10）。

興城龍泉灣度假村—興城閆家屯侵蝕區(qū)：岸線長度8. 40km，岸灘受到沖涮，修建的岸灘防護設施受到破壞，平均侵蝕速率為1. 3m/ a。

六股河兩側穩(wěn)定區(qū)：岸線長度16. 85km，本段岸線大部分修建蝦池，為人工海岸，保持穩(wěn)定狀態(tài)。

綏中團山子—新浪度假村強侵蝕區(qū)：岸線長度2. 62km，岸灘受到沖涮，海灘堆積了大量的護岸石頭，平均侵蝕速率為2. 0m/ a。

綏中海藝山莊穩(wěn)定區(qū)：岸線長度2. 71km，本段海岸受到侵蝕，對海灘進行了護灘，海灘得以穩(wěn)定。

綏中南江屯西嚴重侵蝕區(qū)：本段海岸長4. 87km，海岸侵蝕速率為3. 4m/ a。

天龍寺穩(wěn)定區(qū)：本段岸段長6. 21km，天龍寺由于整治修復，海岸出現了一定的淤漲狀態(tài)。

綏中前衛(wèi)長灘河南側強侵蝕區(qū)：本段岸段長8. 87km，海岸侵蝕速率為3. 0m/ a。

綏中前衛(wèi)狗河西側穩(wěn)定區(qū)：本段岸段長21. 11km，海岸侵蝕速率為0. 5m/ a。

綏中王寶鎮(zhèn)小陶屯強侵蝕區(qū)：本段岸段長4. 62km，海岸侵蝕速率為2. 7a。

綏中電廠浴場穩(wěn)定區(qū)：本段岸段長17. 37km，主要為人工海岸，由于人工護灘，海岸保持穩(wěn)定。

綏中揚家浴場強侵蝕區(qū)：本段岸段長4. 25km，海岸侵蝕速率為2. 9m/ a。

綏中萬家新民屯穩(wěn)定區(qū)：本段岸段長5. 10km，海灘由于人工維護，處于穩(wěn)定。

綏中揚家屯侵蝕區(qū)：本段岸段長5. 17km，海岸侵蝕速率為1. 7m/ a。

綏中芷錨灣穩(wěn)定區(qū)：本段岸段長3. 28km，本岸段海岸穩(wěn)定。

綏中芷錨灣南竭石強侵蝕區(qū)：本段岸段長2. 58km，海岸平均侵蝕速率3. 0 m/ a。

3. 2 海岸侵蝕風險評價

海岸災害風險評價是災害預防和減災的主要內容，海岸侵蝕災害評價是通過對孕災環(huán)境因子與致災因子的關系分析，并主要對海岸侵蝕的現狀、原因、以及未來預測分析［7-9］。風險評價是基于一定的量化規(guī)則，對各評價指標進行量化，然后按照一定的計算規(guī)則對選定的評價區(qū)域各單元風險進行相對大小的比較。若定義g為海岸類型；s為海平面變化；h為風暴潮最大增水；Hw為平均波高，r為海岸動態(tài)變化因子（海岸侵蝕變化速率），因上述指標單位不同、量級不同，很難將其合并進行運算［10］。因此，一般定義一種規(guī)則對各因子首先進行標準劃分，然后再量化分級。再根據下面風險性R計算模型，得出各岸段的風險系數，確定各岸段的風險等級。

海岸侵蝕風險評價所用的海岸地貌類型來自于現場調查成果，海平面相對變化來自《中國海平面公報》，風暴潮最大增水來自《中國海洋災害公報》，平均波高利采用葫蘆島市芷錨灣海洋站的數據，海岸動態(tài)變化速率根據現場監(jiān)測數據。根據上述的風險因子進行了相應計算，得出的風險指數，依據風險評價指標確定海岸侵蝕的風險等級。海岸侵蝕風險等級劃分標準見表2。

表2　海岸侵蝕風險等級劃分標準Tab. 2 Standard of coastal erosion risk grade

根據計算結果，監(jiān)測區(qū)海岸侵蝕分區(qū)可以劃分為興城龍泉灣度假村—興城閆家屯中風險區(qū)、六股河兩側低風險區(qū)、綏中團山子—新浪度假村強高風險區(qū)、綏中海藝山莊低風險區(qū)、綏中南江屯高風險區(qū)、綏中天龍寺低風險區(qū)、綏中前衛(wèi)長灘河南側高風險區(qū)、綏中前衛(wèi)狗河西側低風險區(qū)，綏中王寶鎮(zhèn)小陶屯高風險區(qū)、綏中王寶鎮(zhèn)大房子屯—綏中電廠浴場低風險區(qū)、綏中揚家浴場高風險區(qū)、綏中萬家新民屯低風險區(qū)、綏中揚家屯中風險區(qū)、綏中芷錨灣低風險區(qū)、綏中芷錨灣南竭石高風險區(qū)15個區(qū)（圖11）。

由上述評價結果可以看出，高風險區(qū)主要位于海岸的凸出部位，主要受到泥水來源不足的原因，風浪集中進行侵蝕。其它低風險區(qū)主要是進行海岸整治和修建防護體的原因。

4 結論

根據現場監(jiān)測和多年歷史資料分析，可以得出以下幾點認識：

（1）監(jiān)測區(qū)為典型的平原砂質海岸，受海洋動力作用影響，沿岸廣布濱岸沙礫質堆積體，構成沿岸沙礫堤、岸堤等地貌體。潮間帶以沙灘為主，侵蝕岸段可見多道砂礫堤，泥沙主要是入海河流來沙供給，海浪和潮流不斷改造和重塑形成地貌體，以達成新的平衡。

（2）根據近兩年的監(jiān)測結果，該區(qū)海岸侵蝕高風險區(qū)主要在綏中團山子—新浪度假村、綏中南江屯、綏中前衛(wèi)長灘河南側、綏中揚家浴場、綏中芷錨灣南竭石區(qū)域。

（3）海岸侵蝕具體表現在海岸沖涮陡坎增高，海灘物質粗化，坡度變陡，海岸侵蝕影響嚴重地區(qū)已使濱岸構筑物遭到破壞［12］。

（4）河流攜帶的泥沙量銳減是海岸侵蝕的直接原因，不合理海岸突堤工程建設和海水無序開采是導致海岸侵蝕加劇的主要人為因素，同時海平面上升也加劇了海岸侵蝕。根據1954—2007 年54年資料統(tǒng)計，六股河多年平均徑流量54316. 4萬m3。六股河流域年徑流量年際間變化較大，最大年徑流量1668. 03×106m3（1969年），最小年徑流量94. 61×106m3（1992年）。六股河多年平均輸砂量99. 02萬噸，河水平均含沙量1. 24kg/ m3。入海泥沙減少，1980后的平均輸沙量六股河不到60、70年平均輸沙量的1/5［13］，其河流攜帶的泥沙量銳減是海區(qū)侵蝕的直接原因。由于河流上游水庫攔沙作用，入海泥水減少，只在洪水季節(jié)有少量泥沙入海，本區(qū)懸浮泥沙濃度較小，僅在50～60mg/ L，由岸向海逐漸遞減［14］。

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Study of the Coast Erosion Disaster Assessment Method on West Coast of Liaodong Bay

Wang Yuguang，Du Yu，Huang Jie，Ma Gongbo
（National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China）

Abstract：As a serous geological disaster，the coast erosion not only influences the land resources of coastal area，but also results in obvious impact on the residents living along coast. The coast erosion reduces the human living space，damages the species diversity of beach and affects the biological balance. Through analysis of the unstable factors as beach terrain，hydrodynamic，silt and coastline change influencing the coast bottom，this paper conducts status assessment and risk assessment to provide reliable basis for the development and utilization of coastal resources and the protection of coastal engineering.

Keywords：Liaodong Bay；sandy cost；erosion disaster；risk assessment

中圖分類號：P736. 2

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8047（2016）01-0079-08

收稿日期：2015-08-02

基金項目：國家海洋保護與監(jiān)測業(yè)務項目（2014）

作者簡介：王玉廣（1964—），男，碩士，教授級高工，主要從事海岸地質災害方面的研究。