亞龍灣砂質(zhì)海岸侵蝕監(jiān)測和評價

石?，? 陳周 呂宇波

摘要：為保護(hù)亞龍灣砂質(zhì)海岸及其生態(tài)系統(tǒng) ， 文章采用2016年和2019年的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及2008年的歷史數(shù)據(jù) ，依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法 ，從岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個方面綜合評價亞龍灣砂質(zhì)海岸的侵蝕狀況和侵蝕強(qiáng)度 ， 并分析其原因。研究結(jié)果表明：亞龍灣砂質(zhì)海岸存在持續(xù)性較強(qiáng)且較嚴(yán)重的海岸侵蝕;2008-2016年岸線后退速率和年均土地?fù)p失面積分別約為-1.00m/a和2080m2 ，2016-2019年岸線后退速率和年均土地?fù)p失面積分別約為-1.80 m/a 和9836 m2 ， 亞龍灣海岸侵蝕有明顯加劇的趨勢;2016-2019年亞龍灣東部和西部海岸的岸灘下蝕速率分別約為-13.3 cm/a和-36.2 cm/a， 西部岸灘下蝕速率遠(yuǎn)高于東部岸灘;亞龍灣全段為強(qiáng)侵蝕等級 ， 其中東部岸段為強(qiáng)侵蝕等級 ， 西部岸段為嚴(yán)重侵蝕等級;造成亞龍灣海岸侵蝕的原因主要包括海岸工程建設(shè)、植被破壞和海平面上升。

關(guān)鍵詞：砂質(zhì)海岸;海岸侵蝕;侵蝕強(qiáng)度;岸線后退;岸灘下蝕

中圖分類號：P737.17????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?????? 文章編號：1005-9857（2021）12-0080-05

Monitoring and Evaluation of Coastal Erosion ofSandy Beach in Yalong Bay

SHI Haiying，CHEN Zhou，LYU Yubo

（Ocean Monitoring and Forecasting Center of Hainan Province，Haikou 570206，China）

Abstract：According to related technical standards and methods， in order to protect sandy beach ofYalong Bay and its ecosystem， monitoring data in 2016 and 2019 as well as historical data in 2008were adopted to comprehensively evaluate sandy coastal erosion and erosion intensity by coastlineretreat rate and coast erosion rate，and its causes were analyzed. The results showed that thesandy beach of Yalong Bay had suffered a long-term serious coastal erosion. During 2008 to 2016，coastline retreat rate was –1.00 m/a and average annual loss of land area was 2 080 m2. During2016 to 2019， coastline retreat rate and average annual loss of land area were –1.80 m/a and9 836 m2 respectively. Research data showed that there was an increasing tendency of coastal erosion in Yalong Bay. Besides， the rate of intertidal topology down-cutting of eastern coast was-13.3 cm/a， and that of western coast was -36.2 cm/a. The results showed that the west coastof Yalong Bay suffered more severer erosion. With respect to the coastal erosion intensity， thewhole section of Yalong Bay experienced serious erosion， more specifically， the east coast experiences serious， while the west coast mild. Coastal engineering construction， vegetation deterioration and sea level rise were the main causes for coastal erosion in Yalong Bay.

Keywords：Sandy beach，Coastal erosion，Erosion intensity，Coastline recession，Intertidal topologydown-cutting

0 引言

自20世紀(jì)50年代末期以來 ，我國約70%的砂質(zhì)海岸和大部分粉砂淤泥質(zhì)海岸遭受侵蝕[1] ，侵蝕岸線長度超過全國海岸線總長度的33%。持續(xù)的全球氣候變暖使得極地冰蓋融化、海平面緩慢上升、海岸線后退、近岸海洋動力增強(qiáng)和風(fēng)暴潮發(fā)生次數(shù)增加 ，導(dǎo)致海岸侵蝕進(jìn)一步加劇[2]。海南島的海岸侵蝕現(xiàn)象非常普遍 ，早在20世紀(jì)90年代海南省就有約79%的海岸線受到侵蝕[3]。相對于其他海岸類型 ，砂質(zhì)海岸最不穩(wěn)定 ， 極易遭受侵蝕而后退 ， 而海南島砂質(zhì)岸線約占海岸線總長度的43%[4]。數(shù)十年來 ，海南島的海岸侵蝕日益嚴(yán)重 ，約有82%的砂質(zhì)海岸遭受侵蝕[5]。

位于海南省三亞市的亞龍灣是半封閉的天然海灣 ，海岸線長約10 km ， 灣頂?shù)纳百|(zhì)岸線長約7.5 km。亞龍灣是我國唯一具有熱帶風(fēng)情的國家級旅游度假區(qū) ， 因其優(yōu)美的熱帶濱海風(fēng)光而聞名世界 ，灣內(nèi)由中細(xì)砂構(gòu)成的沙灘綿長開闊 ， 沙質(zhì)潔白細(xì)膩 ，是不可多得的優(yōu)質(zhì)沙灘。在不合理開發(fā)利用和海洋災(zāi)害的影響下 ， 亞龍灣的砂質(zhì)海岸出現(xiàn)明顯的侵蝕狀況 ， 且近年來有加劇趨勢 ， 部分嚴(yán)重侵蝕岸段的岸邊出現(xiàn)7～8 m 高的沙坎 ， 對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和旅游環(huán)境造成極大的影響。為研究亞龍灣現(xiàn)有砂質(zhì)海岸的侵蝕狀況 ， 海南省海洋監(jiān)測預(yù)報中心于2016—2019年對亞龍灣砂質(zhì)海岸的岸線和岸灘進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。本研究利用2016年和2019年的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)以及2008年的歷史數(shù)據(jù) ，分析亞龍灣砂質(zhì)海岸岸線和岸灘的變化 ，從而明確該區(qū)域海岸侵蝕狀況。

1 材料與方法

分別于2016年和2019年對亞龍灣砂質(zhì)海岸的岸線和岸灘進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測 ， 使用 ArcGIS 9.3和CAD 等軟件分析和處理現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用2016年和2019年的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)以及2008年的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算 ，得到岸線后退速率和岸灘下蝕速率。

1.1 監(jiān)測方法

1.1.1 岸線位置

海南省 CORS系統(tǒng)于2011年7月開始運(yùn)行 ， 可提供13個參考站覆蓋地區(qū)及其周邊海域的網(wǎng)絡(luò) RTK 和 RTD服務(wù)[6]。采用 RTK 登陸海南省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)（ HiCORS）作為移動站 ，人工測量亞龍灣約4 km 的砂質(zhì)岸線 ，測點間距不大于50 m ， 并在明顯拐彎處加密測點;利用 CORS-RTK 測量 ， 當(dāng)基準(zhǔn)站間距為50～100 km 時 ，用戶均能獲得厘米級的定位精度[7] ， 因此測量精度能夠滿足岸線準(zhǔn)確定位的需求;測量的水平精度不大于0.1 m ，可準(zhǔn)確描述岸線位置。

1.1.2 岸灘斷面地形

在亞龍灣東部和西部的岸灘上各埋設(shè)1座監(jiān)測樁（YLW 1和 YLW 2） ， 待其沉降穩(wěn)固后測量高程（85基面） ，作為岸灘斷面地形監(jiān)測的控制點。在每座監(jiān)測樁向海垂直于海岸線方向設(shè)1條監(jiān)測主斷面 ，在監(jiān)測主斷面的兩側(cè)約100 m 處布設(shè)2條平行于主斷面的輔助斷面 ，監(jiān)測岸灘斷面地形。

采用中海達(dá) V30-RTK，登錄 CORS系統(tǒng) ，采集監(jiān)測樁的平面坐標(biāo)（CGCS2000坐標(biāo)系）。按照《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》， 采用南方 DL 201電子水準(zhǔn)儀和三等水準(zhǔn)點進(jìn)行聯(lián)測 ，測量監(jiān)測樁樁頂高程（85基面）。

以監(jiān)測樁為控制點 ， 采用南方 DL 201電子水準(zhǔn)儀和中海達(dá) V30-RTK，對6條岸灘監(jiān)測斷面進(jìn)行灘面高程測量。采用 RTK 進(jìn)行實地斷面位置放樣后施測 ，測點間距原則上不超過5 m ，在地勢起伏處加密測量 ， 多次重復(fù)測點的位置盡量相同 ， 侵蝕沙坎的坎頂和坎底均進(jìn)行測量。

1.2 計算方法

利用現(xiàn)場測量結(jié)果 ， 根據(jù)《海岸侵蝕監(jiān)測與評價技術(shù)規(guī)程（試行）》[8]計算岸線后退速率和岸灘下蝕速率。

1.2.1 岸線后退速率

利用2期時間相隔為 t 年的連續(xù)岸線監(jiān)測數(shù)據(jù) ，原有岸線之間的平面距離為 Li 。這些點與新的岸線連續(xù)構(gòu)成區(qū)域的面積 S 采用地理信息系統(tǒng)軟件計算。侵蝕岸段的長度為原岸段中出現(xiàn)連續(xù)侵蝕的岸線測量點的平面距離之和 Li 。岸線后退速率 v 采用區(qū)域平均的方法計算 ，計算公式為：

1.2.2 岸灘下蝕速率

分別讀取同一條斷面上不同時間的相同站位的地形高程 ，岸灘下蝕速率為高程差與時間差的比值。2期時間相隔為 t 年的 n 個斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)（坐標(biāo)點相同或相近）的高程差為 zi ， 這些點彼此之間的平面距離為si。岸灘下蝕速率 v 的計算公式為：

2 結(jié)果與討論

2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)計算結(jié)果

2.1.1 岸線后退速率

亞龍灣岸段測量的海岸線長度為4.09km。根據(jù)2019年實測海岸線與2016年實測海岸線的對比分析 ，2016—2019年亞龍灣最大岸線后退距離約為11.50m ，平均岸線后退距離約為5.42m ，岸線后退速率約為 -1.80 m/a;土地?fù)p失面積約為29508m2 ，年均土地?fù)p失面積約為9836m2。根據(jù)2016年實測海岸線與2008年歷史海岸線的對比分析 ，2008—2016年亞龍灣最大岸線后退距離約為32.00m ，平均岸線后退距離約為8.00m，岸線后退速率約為-1.00m/a;土地?fù)p失面積約為16640m2 ，年均土地?fù)p失面積約為2080m2。

將2008年、2016年和2019年3年的海岸線分別疊加在2010年和2019年的衛(wèi)星圖片上進(jìn)行對比分析 ，可以顯著看出相同位置生長茂盛的大片防風(fēng)林在2019年已完全消失 ， 原有的寬闊沙灘明顯變窄 ，2008年海岸線和2016年海岸線已消失在海水中。

2.1.2 岸灘下蝕速率

根據(jù)監(jiān)測樁附近2016年和2019年測量的3條斷面高程分別計算岸灘下蝕速率。2個監(jiān)測樁均位于侵蝕沙坎上方 ， 沙坎上方測點的高程無明顯變化 ， 因此岸灘下蝕速率以沙坎下方測點的高程對比數(shù)值計算得出。根據(jù)2016年和2019年亞龍灣岸灘斷面的測量結(jié)果 ，2016—2019年岸灘下蝕速率約為-13.6 cm/a，最大岸灘下蝕高度約為434cm。

根據(jù)2019年與2016年亞龍灣東部3個岸灘斷面監(jiān)測數(shù)值的對比分析 ， 2016—2019年平均岸灘下蝕高度約為 40 cm ， 岸灘下蝕速率約為-13.3 cm/a;根據(jù)2019年與2016年亞龍灣西部3個岸灘斷面監(jiān)測數(shù)值的對比分析 ， 2016—2019年平均岸灘下蝕高度約為109cm ，岸灘下蝕速率約為-36.2 cm/a。亞龍灣東部的 YLW 1石樁所在斷面沙坎的高差為4.06m ， 亞龍灣西部的 YLW 2石樁所在斷面沙坎的高差為8.15m。

2.2 海岸侵蝕強(qiáng)度

海岸侵蝕強(qiáng)度可采用岸線后退速率、侵蝕岸線比率、岸灘下蝕速率、下蝕岸灘比率、物質(zhì)粗化率和岸灘寬度侵蝕模數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行評價[9]。綜合考慮數(shù)據(jù)的可獲取性、可比性和重要性 ， 本研究選取最具有代表性的岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標(biāo) ，采用《海岸侵蝕監(jiān)測與評價技術(shù)規(guī)程（試行）》中的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ， 對亞龍灣海岸侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行評價。海岸侵蝕強(qiáng)度等級如表1所示。

根據(jù)測量結(jié)果，2008—2016年亞龍灣岸線后退速率約為-1.00m/a，按照岸線后退速率指標(biāo)評價該岸段為較強(qiáng)侵蝕。由于2008年無岸灘高程監(jiān)測 ， 無法按照岸灘下蝕速率指標(biāo)評價海岸侵蝕強(qiáng)度。

2016—2019年亞龍灣岸線后退速率約為-1.80m/a，按照岸線后退速率指標(biāo)評價該岸段為較強(qiáng)侵蝕;岸灘下蝕速率約為-13.6cm/a，按照岸灘下蝕速率指標(biāo)評價該岸段為強(qiáng)侵蝕。綜合考慮岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標(biāo)，亞龍灣海岸侵蝕強(qiáng)度等級為強(qiáng)侵蝕。

對比亞龍灣東部和西部2個監(jiān)測樁所在區(qū)域岸灘下蝕的計算結(jié)果，2016—2019年亞龍灣東部岸灘下蝕速率約為-13.3cm/a，按照岸灘下蝕速率指標(biāo)評價該岸段為強(qiáng)侵蝕;亞龍灣西部岸灘下蝕速率約為-36.2cm/a，按照岸灘下蝕速率指標(biāo)評價該岸段為嚴(yán)重侵蝕。結(jié)合岸線后退速率指標(biāo)，亞龍灣東部海岸侵蝕強(qiáng)度等級為強(qiáng)侵蝕，亞龍灣西部海岸侵蝕強(qiáng)度等級為嚴(yán)重侵蝕（表2）。需要說明的是，單項評價結(jié)果為嚴(yán)重侵蝕到穩(wěn)定的， 綜合評價結(jié)果為2個單項評價結(jié)果中侵蝕等級較高的。

2.3 海岸侵蝕的原因

海岸侵蝕的原因主要有2種：①沿岸泥沙虧損 ， 主要原因包括河流輸沙減少、沿岸挖沙和不合理的海岸工程;②海洋水動力增強(qiáng)致使沿岸泥沙從海岸系統(tǒng)中丟失，主要原因包括海平面上升以及岸灘植被和天然防護(hù)林被破壞。

根據(jù)亞龍灣所處的地理環(huán)境和發(fā)展情況，造成其海岸侵蝕的原因主要包括3個方面。①亞龍灣灣口開闊，朝向為 ES 向，灣內(nèi)無大的河流，冬季盛行風(fēng)向為偏 E 向到 EN 向，夏季盛行風(fēng)向為偏 S 向，在自然水動力狀態(tài)下灣內(nèi)泥沙可隨季節(jié)變化保持動態(tài)平衡。近年來，亞龍灣東南側(cè)海域的東洲島、西洲島和野豬島之間通過修建圍堤相互連接，使亞龍灣東部海域形成半封閉式的內(nèi)灣;2011年亞龍灣西側(cè)海域岸邊的龍溪入?？谔幗ǔ伞坝瓮贝a頭，防波堤向海延伸約300 m。通常來說，突堤式構(gòu)筑物會造成其周邊岸灘的侵蝕沖刷，上述2處海岸工程的建設(shè)在一定程度上改變亞龍灣原有的海洋水動力條件，導(dǎo)致亞龍灣海岸侵蝕。②隨著旅游業(yè)的不斷發(fā)展，為滿足旅游休閑娛樂需求，亞龍灣沿岸土地已基本建設(shè)旅游配套設(shè)施， 海岸上高檔酒店林立，破壞岸灘原有野生植被，大大降低岸灘自然防護(hù)能力。③根據(jù)《2019年中國海平面公報》， 2019年海南省沿海海平面較常年上升70 mm。海平面上升導(dǎo)致近岸波浪和潮汐能量增加以及風(fēng)暴潮作用增強(qiáng)，加劇亞龍灣的岸線后退和岸灘下蝕。

3 結(jié)語

本研究利用2016年和2019年亞龍灣砂質(zhì)海岸的岸線和岸灘監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合2008年的歷史數(shù)據(jù) ， 依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法，對比分析亞龍灣砂質(zhì)海岸的侵蝕狀況， 并評價亞龍灣砂質(zhì)海岸的侵蝕強(qiáng)度。亞龍灣砂質(zhì)海岸存在持續(xù)性較強(qiáng)且較嚴(yán)重的海岸侵蝕。從岸線后退情況來看 ， 2008—2016年岸線后退速率和年均土地?fù)p失面積分別約為-1.00m/a和2080m2 ，2016—2019年岸線后退速率和年均土地?fù)p失面積分別約為-1.80 m/a和9836m2 ，表明亞龍灣海岸侵蝕有明顯加劇的趨勢 ， 年均土地?fù)p失面積大幅增加。從岸灘下蝕情況來看 ，2016—2019年亞龍灣東部和西部海岸的岸灘下蝕速率分別約為-13.3cm/a和-36.2cm/a，表明西部岸灘下蝕速率遠(yuǎn)高于東部岸灘。根據(jù)岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標(biāo)綜合評價海岸侵蝕強(qiáng)度，亞龍灣全段為強(qiáng)侵蝕等級，其中東部岸段為強(qiáng)侵蝕等級，西部岸段為嚴(yán)重侵蝕等級。

根據(jù)亞龍灣的地理環(huán)境和侵蝕特點，造成亞龍灣海岸侵蝕的原因主要包括海岸工程建設(shè)、植被破壞和海平面上升。未來將針對亞龍灣海岸侵蝕機(jī)理開展更深入的研究， 分析其形成機(jī)制和變化趨勢，并制定合理的海岸修復(fù)方案，從而確保岸灘的穩(wěn)定性、減少海岸侵蝕造成的土地?fù)p失以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

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