人類活動背景下江蘇海岸侵蝕防護(hù)對策研究

宋強(qiáng)　吳林棟　唐財(cái)俊　王程　王凱

摘要：本文根據(jù)對江蘇海岸的侵蝕現(xiàn)狀，針對不同岸段的侵蝕強(qiáng)度，提出海岸侵蝕防護(hù)的應(yīng)對措施，以期為相關(guān)職能部門監(jiān)控海岸動態(tài)變化及進(jìn)行海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：江蘇；海岸侵蝕；防護(hù)對策

海岸侵蝕是一種海洋自然災(zāi)害，其影響因素復(fù)雜多變，做好海岸侵蝕災(zāi)害防治工作必須加強(qiáng)抵御自然破壞的能力，同時(shí)減少人為破壞。本文在江蘇海岸侵蝕災(zāi)害的研究基礎(chǔ)上，針對不同岸段的侵蝕原因和侵蝕強(qiáng)度，從以下幾個方面采用預(yù)防措施。（1）劃定海岸侵蝕預(yù)警線，尤其對典型侵蝕岸段設(shè)置預(yù)警線，在預(yù)警線至海的范圍內(nèi)不得建筑人工構(gòu)筑物；（2）建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)掌控海岸動態(tài)變化；（3）制定管理?xiàng)l例和防治措施，因地制宜的修建護(hù)岸工程。

1 劃定海岸侵蝕預(yù)警線

海岸侵蝕預(yù)警線是海岸在各種自然因素作用下發(fā)生侵蝕后退變化，在某個時(shí)間跨度內(nèi)將可能后退的最大距離所連成的一條線。海岸侵蝕預(yù)警線的設(shè)置主要考慮岸線演變速率（SER）、海平面上升和海岸風(fēng)暴潮響應(yīng)這三個最重要的影響因子，主要包括：（1）岸線演變的量化和未來岸線位置的預(yù)測；（2）海平面加速上升作用下的后退量計(jì)算；（3）極端事件（風(fēng)暴潮）作用下侵蝕量計(jì)算。

1.1 岸線演變和未來海岸線位置

首先要確定一條基準(zhǔn)線，在此基礎(chǔ)上來量度岸線變化。該基準(zhǔn)線可以是高潮線，海崖邊界線，植被線，或者是其他標(biāo)志性的地貌，可以根據(jù)不同的海岸類型和地貌形態(tài)來確定。

為了將侵蝕預(yù)警線各要素落于圖上，先要進(jìn)行基線的定義。如果決定過去和當(dāng)前海岸線移動變化的各種因素和過程在近期內(nèi)不發(fā)生變化，那么未來海岸線位置可以通過將岸線演變速率乘以經(jīng)歷的時(shí)間。侵蝕預(yù)警線存在一個時(shí)間限制，如10年、50年或100年。SER主要有侵蝕（岸線后退），穩(wěn)定（動態(tài)穩(wěn)定）和淤積（岸線海進(jìn)）三種情況。硬質(zhì)基巖海岸后退速率緩慢可視為穩(wěn)定，不同人工海岸的防護(hù)效果難以準(zhǔn)確評估，目前我國海岸防護(hù)堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)多高于50年，因此認(rèn)為是穩(wěn)定海岸，所以基巖海岸和人工海岸的50年海岸侵蝕預(yù)警線都保持為原來位置[1]。

1.2 海平面加速上升的調(diào)整

因?yàn)榘毒€后退速率受海平面上升影響，所以在1.1.1節(jié)中所得到的海岸線后退已經(jīng)包括目前的海平面上升趨勢效應(yīng)。然而，50年海岸預(yù)警線并沒有考慮海平面加速上升。對于海平面加速上升所造成的海岸額外侵蝕的調(diào)整是可以實(shí)現(xiàn)的。知道某個地區(qū)現(xiàn)在的海平面上升速率和未來50年的海平面上升預(yù)測值，就可以得到海平面加速上升造成的調(diào)整值。如果海平面上升趨勢在未來50年一直保持不變，根據(jù)這個值通過應(yīng)用Brunn法則可以用于得到岸線后退值。當(dāng)岸線演變速率等于近期以來的岸線演變速率時(shí)，將海平面加速上升所引起的額外侵蝕量增加之后，就可以得到海岸線在50年內(nèi)的大致估計(jì)位置[2]。

1.3 極端風(fēng)暴影響的估計(jì)

除了長期的海岸演變趨勢外，還要考慮風(fēng)暴作用。風(fēng)暴潮的發(fā)生往往造成岸線的劇烈變化，因此在描述短期的海岸線起伏變化時(shí)必須充分考慮這些事件的影響。不過從長期來看這些極端事件并沒有直接控制海岸線的變化，因?yàn)檫@些變動是與長期過程如海平面上升（或下降）和沉積物供給變化有關(guān)。以上得到的侵蝕預(yù)警線已經(jīng)考慮了50年來風(fēng)暴的平均影響，包括岸線的短期波動，因?yàn)樵陲L(fēng)暴作用之后海岸往往會自我調(diào)整恢復(fù)。但是對侵蝕預(yù)警線的設(shè)置不只是為了確定50年后的岸線位置，也為了確定海岸侵蝕災(zāi)害可能發(fā)生的范圍，因此要考慮極端風(fēng)暴影響下發(fā)生的最壞情況。通過對短期的海岸線后退和極端風(fēng)暴可能引起的沖越流的泛濫等方面的分析，對原來已經(jīng)確定的海岸侵蝕預(yù)警線進(jìn)一步調(diào)整[2]。

2 建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

目前江蘇省對于海洋災(zāi)害監(jiān)測多集中于風(fēng)暴潮、海浪、赤潮、海水入侵和土壤鹽堿化，而海岸侵蝕災(zāi)害由于其時(shí)間尺度長，發(fā)生和產(chǎn)生影響相對緩慢，并且作用因素復(fù)雜，尚未建立統(tǒng)一規(guī)范的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。但是，江蘇海岸侵蝕情況已經(jīng)不容忽視，為了防止造成更多的財(cái)產(chǎn)損失，必須建立科學(xué)的完善的災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

2.1 科學(xué)化布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)

根據(jù)江蘇海岸實(shí)際侵蝕情況，在科學(xué)研究的基礎(chǔ)上選擇侵蝕嚴(yán)重和變化異常的岸段布設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)，實(shí)時(shí)控制海岸動態(tài)變化。監(jiān)測網(wǎng)可以利用衛(wèi)星、飛機(jī)、船舶、浮標(biāo)、岸基監(jiān)測站等構(gòu)成海岸侵蝕立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，在近岸和近海開展監(jiān)測。與此同時(shí)，采取國家與地方相結(jié)合、政府與群眾相結(jié)合、專業(yè)與非專業(yè)相結(jié)合的方法，充分調(diào)動可用資源建立全面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

2.2 建設(shè)監(jiān)測信息平臺

海岸侵蝕災(zāi)害監(jiān)測離不開快速、實(shí)時(shí)、動態(tài)的海洋信息保障，必須與海洋科技相結(jié)合，建設(shè)好海岸侵蝕監(jiān)測信息平臺可以更好地為海岸侵蝕防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。參照已有的其他海洋信息平臺模式建立海岸侵蝕監(jiān)測網(wǎng)站，面向社會及時(shí)、準(zhǔn)確地提供監(jiān)測信息，實(shí)現(xiàn)與社會公眾之間的信息共享。同時(shí)在“數(shù)字海洋”的大環(huán)境大背景下建設(shè)專項(xiàng)服務(wù)于海岸侵蝕的“數(shù)字海岸線”信息框架，致力于提高海岸侵蝕監(jiān)測管理效能。

2.3 建立海岸侵蝕監(jiān)測制度

海岸侵蝕監(jiān)測是一項(xiàng)技術(shù)性、時(shí)效性、綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，必須有相關(guān)的法律法規(guī)可依，確保監(jiān)測工作的健康、有序開展。為了規(guī)范監(jiān)測行為，保證監(jiān)測結(jié)果的可信度，必須制定一系列相關(guān)的技術(shù)規(guī)程和行為規(guī)范以及具體的監(jiān)測技術(shù)方法與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 培養(yǎng)專業(yè)的監(jiān)測隊(duì)伍

海岸侵蝕監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化都離不開專業(yè)技術(shù)人員，為此有必要加大經(jīng)費(fèi)投入，引進(jìn)專業(yè)人才，加強(qiáng)對監(jiān)測人員的培養(yǎng)力度，建立人才儲備機(jī)制，制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，力求在海岸侵蝕監(jiān)測技術(shù)研發(fā)及成果創(chuàng)新上有所突破。各監(jiān)測站點(diǎn)相互學(xué)習(xí)，相互交流，成立專門指導(dǎo)小組定期對各站點(diǎn)進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，開展現(xiàn)場調(diào)查、樣品采集、數(shù)據(jù)處理、綜合評價(jià)等一系列海岸侵蝕監(jiān)測技術(shù)培訓(xùn)，組織專業(yè)研討會交流經(jīng)驗(yàn)，確保從業(yè)人員掌握相關(guān)基本技能，做到持證上崗，以此打造一支高素質(zhì)、高水平的海岸侵蝕監(jiān)測隊(duì)伍。

3 制定管理?xiàng)l例和防治措施

3.1 建立健全海岸侵蝕相關(guān)法律制度及管理?xiàng)l例

（1）將海岸侵蝕災(zāi)害防治納入海岸帶綜合管理體系；

（2）制定海岸帶開發(fā)規(guī)劃，建立海灘保護(hù)區(qū)；

（3）建立海岸侵蝕登記制度，加強(qiáng)長期監(jiān)測，掌握海岸變化動態(tài)；

（4）建立海岸帶建筑物科學(xué)論證程序；

（5）深入研究人工海灘岸段的基本特征、動力條件、沉積物粒度組成與礦物組成，以便選擇合適的填沙沙料。

（6）建設(shè)海岸防護(hù)工程前，認(rèn)真研究該岸段的海洋動力特征，制定合理的方案。

3.2 建立和完善海岸侵蝕災(zāi)害管理信息系統(tǒng)

海岸侵蝕災(zāi)害給沿海社會經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重危害，必須加強(qiáng)對沿海地質(zhì)背景的科學(xué)研究，摸索海岸侵蝕災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律，以便采取應(yīng)對措施。在江蘇沿海建立海岸侵蝕災(zāi)害監(jiān)測站，定期監(jiān)測海岸線動態(tài)變化、灘面下蝕、沿海地面沉降、海岸坍塌等情況，積累實(shí)測資料，以便對海岸侵蝕中期或長期趨勢進(jìn)行預(yù)報(bào)。加強(qiáng)對海平面上升引起的江蘇海岸帶資源與環(huán)境變化的觀測研究，積累可靠觀測資料，適時(shí)開展不同岸段相對海平面上升對海岸侵蝕的影響評估。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用和觀測技術(shù)的發(fā)展，特別是遙感技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的方法在海洋環(huán)境與災(zāi)害數(shù)據(jù)時(shí)空處理上均已無法滿足現(xiàn)實(shí)的需要。充分利用RS、GIS和GPS等技術(shù)，及時(shí)監(jiān)控海洋動態(tài)變化過程，對可能帶來災(zāi)害的風(fēng)暴潮等提前發(fā)出預(yù)報(bào)，使沿海地區(qū)政府和居民有所準(zhǔn)備，盡可能減小災(zāi)害損失。對海洋環(huán)境做出適時(shí)監(jiān)測，定期發(fā)布沿海環(huán)境質(zhì)量報(bào)告，掌握岸段的地理位置、海岸類型、海岸線長度、海灘或潮灘寬度、坡度、沿岸泥沙狀況、動力因素（浪、潮、流）、海岸侵蝕特征、侵蝕速率、侵蝕原因、調(diào)查方法、海洋侵蝕預(yù)測及防護(hù)方法等資料建立海岸侵蝕災(zāi)害管理信息系統(tǒng)[3]。

3.3 建立海岸帶生態(tài)防護(hù)網(wǎng)

建立海岸侵蝕緩沖區(qū)，實(shí)行退耕還海政策，把近期沿海地區(qū)所進(jìn)行的過渡圍墾的外圍部分墾區(qū)回歸自然，以削弱臺風(fēng)、風(fēng)暴潮的能量，減緩其向沿海陸地推進(jìn)的速度。江蘇沿海要繼續(xù)加快沿海防護(hù)林體系建設(shè)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)海岸基干林帶，合攏大中型海堤基干林帶。加強(qiáng)對濕地與灘涂的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，全面啟動濕地保護(hù)項(xiàng)目工程，培育建設(shè)灘涂草場，引種沙棘等耐鹽植物，加強(qiáng)對互花米草生態(tài)功能的研究，控制采捕，維護(hù)良好的灘涂生態(tài)結(jié)構(gòu)，恢復(fù)生物多種性，確保生態(tài)環(huán)境的整體平衡，努力把沿海灘涂建設(shè)成為我國珍稀動植物保護(hù)基地[4]。

3.4 加強(qiáng)海岸防護(hù)工程的建設(shè)

江蘇現(xiàn)有的海岸防護(hù)工程主要有海堤、離岸堤、丁壩以及生物護(hù)岸措施，對海岸侵蝕起到一定的抑制作用，但還存在一些問題。如已有的護(hù)灘工程多以短、矮、密為特點(diǎn)，防護(hù)功能局限在堤前較小范圍內(nèi)，防護(hù)工程外側(cè)海灘的侵蝕還在發(fā)展，管樁順壩外灘面仍在侵蝕下切，海岸侵蝕主要表現(xiàn)為岸灘及水下岸坡下蝕和侵蝕陡坡的整體內(nèi)移。

海岸防護(hù)工程的理想目標(biāo)是通過人為引導(dǎo)，使岸灘剖面和岸線形態(tài)達(dá)到平衡。江蘇海岸主要為淤泥質(zhì)海岸，根據(jù)海岸侵蝕特征和防護(hù)實(shí)踐，海岸整體防護(hù)設(shè)計(jì)的基本思路為：按照海岸侵蝕和防護(hù)的時(shí)空尺度差異，分級控制，利用海港工程作為一級節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造人工岬角作為二級節(jié)點(diǎn)、三級節(jié)點(diǎn)或多級節(jié)點(diǎn)，人為增加岸線的相對長度使海浪波能分散釋放，保沙固沙，從而構(gòu)建海岸整體防護(hù)體系[5]。

從整體防護(hù)角度看，江蘇強(qiáng)侵蝕性海岸侵蝕作用依然強(qiáng)烈，防護(hù)壓力巨大，借助該岸段擬建的大型海港工程，通過多級岬角控制，可實(shí)現(xiàn)海岸防護(hù)工程的多功能化，從根本上控制岸線進(jìn)一步后退，保護(hù)沿岸寶貴的土地資源和生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)海岸帶港口、養(yǎng)殖、旅游資源的綜合開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]豐愛平，夏東興.海岸侵蝕災(zāi)情分級.海岸工程，2003，22 （2）：60-66.

[2]李培英，等.中國海岸帶災(zāi)害地質(zhì)特征及評價(jià).北京：海洋出版社，2007.

[3]王玉廣，張憲文，孫小婷.海岸侵蝕災(zāi)害管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2007，18（4）：50-53.

[4]戴亞楠，張鷹.江蘇沿海地區(qū)海洋災(zāi)害類型及其防治探討.生態(tài)環(huán)境，2006，15（6）：1417-1420.

[5]夏軍.江蘇強(qiáng)侵蝕性海岸整體防護(hù)設(shè)計(jì)新構(gòu)架.江蘇水利，2009，6：10-11.

基金項(xiàng)目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201710324006Y）