霍童溪河口地區(qū)海岸線變化及成因

吳曉琴

(福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013)

隨著GIS技術(shù)越來越廣泛地進入各個研究領(lǐng)域，國內(nèi)已有一些學(xué)者運用GIS技術(shù)研究地形變化。許寶榮等通過定義降水臺站的地形代表性指數(shù)，詳細分析水文站在相應(yīng)地區(qū)及高程帶上的地形代表性[1]。黃旭利用ArcGIS軟件制作高程圖、坡度圖和坡向圖，為城市規(guī)劃提供參考信息[2]。海陸交界處的特殊地理位置，使河口地區(qū)同時承受多種動力作用，導(dǎo)致水下地形變化多樣，對下游地區(qū)的泄洪、排澇、通航、經(jīng)濟建設(shè)與規(guī)劃等也有很大的影響。因此，對河口地區(qū)岸線演變進行研究具有重要意義。隨著3S技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者已經(jīng)開始應(yīng)用3S技術(shù)分析河口地區(qū)岸線和地貌演變。如周建軍等根據(jù)多時相TM數(shù)據(jù)，分析閩江口地區(qū)岸線和淺灘變化[3]；徐曉暉等利用GIS技術(shù)分析閩江河口演變[4]。

霍童溪發(fā)源于鷲峰山脈北段和洞宮山脈南段之間，全長126 km。其流域面積2 244 km2，平均坡降0.83%，多年平均徑流量27.31億m3，平均流量81.0 m3/s，從云淡島北側(cè)水道和西側(cè)水道入海(圖1)，常年分流比在3∶7～4∶6之間(霍童溪流量越大或外海潮位越高，北側(cè)水道的分流量越多)[5]?；敉猩嫌蝺砂稙橹猩胶偷蜕絽^(qū)，中下游以低山丘陵為主，九都鄉(xiāng)以下為花崗巖高丘陵。河口地區(qū)是典型的山地基巖海灣，周邊均為高峻的構(gòu)造侵蝕中、低山和丘陵所環(huán)抱，地貌復(fù)雜，反差大。山丘迫近海岸，山高海深。岸崖陡峭，基巖侵蝕岸灘多，港灣深邃。海岸曲折，岬灣相間，島礁眾多，海蝕地貌發(fā)育。近年來，由于城市規(guī)模不斷擴大，臨港工業(yè)發(fā)展，加上圍海養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，霍童溪河口地區(qū)的實際海岸線不斷向外推進。受此影響，海上開放式養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展空間和大黃魚等海水魚類生長空間不斷壓縮，開放式養(yǎng)殖業(yè)不斷向深水區(qū)域退縮，進而與航運爭奪發(fā)展空間。因此，研究霍童溪河口地區(qū)實際海岸線的推進演變，進而分析海域環(huán)境變化，對三都澳海域的海上養(yǎng)殖業(yè)、臨港產(chǎn)業(yè)、航運業(yè)和珍稀魚類研究，都有重要的意義。

1 研究資料與方法

本文根據(jù)收集到的2005年以來三都澳各個時期(2005、2009、2011、2014、2015和2017年)的google影像資料，采用ArcGIS軟件開展圖像配準(zhǔn)和海岸線數(shù)字化。對岸線進行解譯后，形成霍童溪河口地區(qū)不同年份的海岸線數(shù)字線劃圖層(DLG)。根據(jù)獲得的多個DLG圖層，疊加生成霍童溪河口地區(qū)海岸線變化分布圖。利用不同年份、不同地段海岸線的推進變化圖，分析霍童溪河口地區(qū)不同時段海岸線的變化特征，進而分析當(dāng)?shù)氐暮Ｓ颦h(huán)境變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 岸線變遷

霍童溪河口地區(qū)不同年份的海岸線變化(2005—2017)如圖2(圖例為提取岸線所根據(jù)的google影像圖的獲取日期)，根據(jù)岸線推進距離計算岸線的年平均推進速度。

2005—2009年間，變化較明顯的是三沙灣福嶼以北海域的海岸線向南推進，幅度175～460 m，將福嶼與大陸連為一體，平均推進速度約為43.75～115.00 m/a；南部漳灣港區(qū)也向北向東推進，最遠處約115 m，平均推進速度約為28.75 m/a；西陂塘堤外向東推進約75 m，平均推進速度約為18.75 m/a；云淡島以東的下白石地區(qū)海岸線也有局部小面積推進(圖2A)。

2009—2011年間，霍童溪河口地區(qū)海岸線局部小面積推進，沒有大的變化(圖2B)。

2011—2014年間，變化較明顯的是霍童溪入?？谀习断蚝Ｍ七M了約190 m，平均推進速度約為63.30 m/a，導(dǎo)致水道明顯變窄；南面的漳灣沿岸海域向海推進了約420 m，平均推進速度約為140.00 m/a(圖2C)。

2014—2015年間，霍童溪河口地區(qū)海岸線沒有大的變化，僅在云淡島南部和漳灣沿岸局部小面積推進(圖2D)。

2015—2017年間海岸線變化較大，主要集中在三嶼墾區(qū)和下白石圍墾區(qū)。三嶼墾區(qū)向海推進最遠處達141 5 m，平均推進速度約為707.50 m/a，已貼近云淡島岸線；下白石圍墾區(qū)也擴展較大，向海推進最遠處達945 m，平均推進速度約為472.50 m/a(圖2E)。

2.2 變化較大區(qū)域

根據(jù)歷年來的影像圖疊加(圖3)后進行分析可知，2005—2017年間海岸線變化較大的片區(qū)主要有4處：福嶼片區(qū)、下白石片區(qū)、三嶼片區(qū)和漳灣片區(qū)(圖4)。

福嶼片區(qū)：2005年福嶼仍為獨立海島，2009年其已經(jīng)通過圍海工程和大陸連為一體。該圍海工程總面積約29.61 hm2，將海岸線整體推進約175～460 m(圖4A)。

三嶼片區(qū)：自2014年起，通過填海工程，將原有的部分灘涂海域轉(zhuǎn)為陸域，增加總面積約440.06 hm2(圖4B)。

下白石片區(qū)：2005年岸線仍較為平緩，其后有小規(guī)模灘涂圍海養(yǎng)殖，2015年灘涂大面積圍海養(yǎng)殖，總面積約101.40 hm2(圖4C)。

漳灣片區(qū)：在2005—2009、2011—2014年間通過填海工程，將原有的部分灘涂海域轉(zhuǎn)為陸域，增加總面積約49.46 hm2(圖4D)。

2.3 成因分析

根據(jù)以上海岸線變遷可看出，人類活動是霍童溪河口地區(qū)近年來海岸地形地貌變化的主要原因。

1)圍海養(yǎng)殖

根據(jù)影像圖可見，福嶼片區(qū)和下白石片區(qū)的岸線變化，主要是由于圍海養(yǎng)殖面積增加造成的。十余年間，通過池塘圍墾，共增加了131.01 hm2的海上養(yǎng)殖池塘。其中2015—2017年間增速尤其快，增加了101.40 hm2。

和灘涂養(yǎng)殖相比，池塘養(yǎng)殖采用精養(yǎng)和半精養(yǎng)方式進行適當(dāng)?shù)拿芏然祓B(yǎng)，較充分地發(fā)揮了餌料、肥料和水體的生產(chǎn)潛力，資源利用程度較高，具有高產(chǎn)量、高效益的優(yōu)點。歷史上三沙灣水質(zhì)優(yōu)良、水產(chǎn)資源豐富，是中國著名的大黃魚產(chǎn)卵場，附近村民也有養(yǎng)殖海產(chǎn)的歷史傳統(tǒng)。福嶼片區(qū)和下白石片區(qū)位于灣頂，水流平緩，是發(fā)展海水養(yǎng)殖的優(yōu)良場所。片區(qū)靠近水源，交通方便，水質(zhì)較干凈，污染程度較低，附近村民將大量灘涂圍墾成為池塘，使片區(qū)海上養(yǎng)殖池塘面積近年來大量增加。

2)填海工程

根據(jù)影像圖可見，三嶼片區(qū)和漳灣片區(qū)的岸線變化，主要是由于填海工程面積增加造成的，增加總面積約489.52 hm2。

寧德市位于臺灣海峽西岸西北部，陸域地形主要為近海丘陵，山多平地少，并且山體陡峭，往往逼近海岸。由于土地資源緊缺、陸域交通不便、良港資源開發(fā)利用程度較低，寧德市一直是我國東南沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)之間發(fā)展相對滯后的城市。由于海岸線內(nèi)側(cè)平地村莊密集，開發(fā)力度大，土地資源匱乏的瓶頸問題日益顯著。因此，在城市總體規(guī)劃和土地利用規(guī)劃中，沿海潮灘被作為土地開發(fā)的重要資源。

漳灣片區(qū)位于漳灣港口航運區(qū)，港口資源的優(yōu)勢倍受關(guān)注，港口建設(shè)配套的土地利用需求產(chǎn)生了部分填海工程。寧德三嶼新區(qū)面積約498.31 hm2，其中城市建設(shè)用地為466.61 hm2，規(guī)劃區(qū)就業(yè)人口規(guī)模2.5×104人，居住人口規(guī)模0.8×104人。功能定位為“新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地”，規(guī)劃結(jié)構(gòu)為“兩心兩軸四組團”。工程東、南、北向以國家海洋局批復(fù)的《寧德市三嶼工業(yè)區(qū)區(qū)域建設(shè)用海規(guī)劃》中用海邊界為依據(jù)，填?？偯娣e約440.06 hm2[6]。

2.4 海岸演變趨勢分析

1)自然狀態(tài)下岸線演變

根據(jù)相關(guān)的潮流分析，三沙灣內(nèi)潮流為往復(fù)流，受地形的影響較為明顯，流速分布反映了三沙灣的地形特征；灣內(nèi)深槽流速較大，淺灘流速較小，口門及深槽流速一般大于1.0 m/s，其余海域流速一般小于0.5 m/s；落潮流總體大于漲潮流[7]?？梢?，在自然狀態(tài)下，霍童溪河口地區(qū)的沖淤變化相對較小。近年來的岸線變化疊加圖也充分證明，在非圍填區(qū)域，岸線變化很小。

2)人工干預(yù)狀態(tài)下岸線演變

多年來的圍填?；顒?，對三沙灣的岸線地形及流速影響較為明顯，除個別區(qū)域的流速變大外，大部分區(qū)域的流速變小，減幅為15%～30%，對流向影響較小[7]。以三嶼圍墾區(qū)為例，圍填后云淡島南側(cè)水道以及鱸門港水道的最大流速減小0.20～0.30 m/s，云淡島東側(cè)北側(cè)水道最大流速增加0.05～0.15 m/s，霍童溪河口段流速減小0.20～0.25 m/s。數(shù)值模擬計算和數(shù)學(xué)計算結(jié)果：云淡島南側(cè)水道以及鱸門港水道的最大流速減小0.20～0.30 m/s，云淡島東側(cè)北側(cè)水道最大流速增加0.05～0.15 m/s，霍童溪河口段流速減小0.20～0.25 m/s；云淡島南側(cè)水道最終淤積厚度為0.7～1.9 m，淤積平衡時間為26～58年；鱸門港水道最終淤積厚度為0.2～0.9 m，淤積平衡時間為20～50年；20年一遇霍童溪洪水和海域風(fēng)暴潮增水相遇時，河口段水位發(fā)生變化的范圍從河口最大壅高36 cm至距河口14.5 km處附近尖滅[5]。近年來的岸線變化疊加圖也證明了人類活動是岸線變化的主要動力。

3)未來可能的影響

根據(jù)《寧德市三嶼工業(yè)區(qū)用海項目海洋生態(tài)建設(shè)方案》，為保護紅樹林、鳥類，維護濱海濕地生態(tài)功能，區(qū)內(nèi)擬實行養(yǎng)殖清退。下白石片區(qū)位于云淡水禽濕地生態(tài)功能區(qū)內(nèi)，如按照規(guī)劃要求清退養(yǎng)殖用海，片區(qū)內(nèi)的圍墾池塘岸線可能將有大的變化。

2018年7月14日，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》，要求嚴控新增項目；除國家重大戰(zhàn)略項目外，全面停止新增圍填海項目審批。可以預(yù)見，未來霍童溪河口地區(qū)將罕有圍填海工程，岸線變化將回歸自然狀態(tài)演變?yōu)橹鳌?/p>

3 結(jié)論

根據(jù)上述分析，自然狀態(tài)下霍童溪河口地區(qū)的岸線變化較小，人工干預(yù)仍是岸線變化的主要推動力。河口濱海濕地兼有淡水資源和土地資源，且海上交通便利，適當(dāng)圍填成為沿海城市獲得發(fā)展臨港工業(yè)土地資源的重要途徑。尤其是受政策環(huán)境的影響，用海項目的規(guī)劃和審批對岸線變化速度影響很大。但是，河口地區(qū)圍填海不僅將降低自然岸線保有率，占用濱海濕地資源，對環(huán)境產(chǎn)生不可逆的影響，而且對區(qū)域內(nèi)潮流場(流向、流速)、港口航道區(qū)、岸灘和已建構(gòu)筑物的淤積也將產(chǎn)生影響。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，土地資源的短缺已成為沿海丘陵地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展進程中日益嚴峻的瓶頸問題。在有“八山一水一分田”之稱的福建沿海，這一情況尤為突出。河口是福建省沿海難得的平坦地區(qū)，加上交通便利、經(jīng)濟發(fā)達和基礎(chǔ)設(shè)施較完善等有利條件，經(jīng)常被圍填作為臨港工業(yè)和城市建設(shè)發(fā)展用地。海陸交界處的特殊地理位置，使河口同時承受多種動力作用，圍填后可能產(chǎn)生相關(guān)的多種環(huán)境問題。鑒于過去數(shù)十年大量圍墾海域，導(dǎo)致沿海地區(qū)自然岸線銳減。目前，國家海洋主管部門已經(jīng)加強了對圍填海的管控。除國家重大戰(zhàn)略項目外，全面停止新增圍填海項目審批。可以預(yù)見，今后圍填海項目及其造成的岸線變化將顯著減少。但是，由于潮流場變化和沖淤的影響是長期演變的過程，已經(jīng)形成的圍填工程造成的環(huán)境影響仍將長期持續(xù)。建議今后應(yīng)對圍填海重點區(qū)域的岸線、潮流場和沖淤變化情況進行必要的長期跟蹤監(jiān)測和進一步的對比研究。