人類活動(dòng)影響下的1989—2019年江蘇中部海岸線變化特征研究

李明亮, 吳曙亮, 龔緒龍, 楊 磊, 茍富剛, 李 進(jìn)

人類活動(dòng)影響下的1989—2019年江蘇中部海岸線變化特征研究

李明亮1, 2, 3, 吳曙亮1, 2, 龔緒龍1, 2, 楊 磊1, 2, 茍富剛1, 2, 李 進(jìn)1, 2

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院, 江蘇 南京 210018; 2.國(guó)土自然資源部 地裂縫地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210018; 3.南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210023)

海岸線是海岸帶地區(qū)重要的自然資源, 也是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。通過(guò)分析江蘇中部海岸1989—2019年海岸線變化特點(diǎn)、潮灘圍墾特征以及圍填海潮灘斷面地貌響應(yīng)過(guò)程, 研究人類圍填?；顒?dòng)對(duì)海岸線演變的影響機(jī)制。結(jié)果表明, 近30 a來(lái)江蘇中部海岸線變化具有明顯的時(shí)空不對(duì)稱性, 變化速率變異系數(shù)空間差異顯著, 岸線的向海推進(jìn)是在人類圍填?；顒?dòng)驅(qū)動(dòng)下的被動(dòng)變化過(guò)程, 二者相關(guān)性系數(shù)達(dá)93%。另外, 在江蘇中部海岸圍填海對(duì)潮灘上部有促淤作用, 但也引起潮間帶下部潮灘的侵蝕, 這種“上淤下侵”的潮灘地貌格局對(duì)未來(lái)海岸線資源的可持續(xù)利用和保護(hù)提出了挑戰(zhàn)。

江蘇中部海岸; 圍填海; 海岸線變化; 潮灘斷面; 鹽沼濕地

海岸線是典型的海陸分界線, 具有顯著的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能, 同時(shí)也是重要的海岸帶自然資源[1]。海岸線一般定義為多年平均大潮高潮位的痕跡線[2], 受到海陸交互作用影響, 人類在海岸帶的開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)、海洋動(dòng)力環(huán)境的改變等都能對(duì)海岸線的演變產(chǎn)生顯著影響[3-4]。

江蘇中部海岸發(fā)育了寬廣的淤泥質(zhì)潮灘, 近年來(lái)高強(qiáng)度的圍填?；顒?dòng)雖然產(chǎn)生了大量的新生土地, 但各類海岸工程措施也改變了潮間帶的海洋動(dòng)力格局[5-6], 不但直接造成岸線位置的劇烈變動(dòng), 而且對(duì)未來(lái)岸線的演變趨勢(shì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。已有的研究多數(shù)通過(guò)遙感和GIS的手段針對(duì)江蘇海岸線的類型、長(zhǎng)度、曲折度以及開(kāi)發(fā)利用狀況的時(shí)空變化等做了較為詳細(xì)的分析[7-10], 部分研究對(duì)于海岸線演變的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了初步分析, 指出圍墾和海岸線時(shí)空變化的關(guān)聯(lián)性, 如李行等[11]通過(guò)遙感解譯認(rèn)為圍墾是造成江蘇海岸線變化的主要原因; 陳瑋彤等[12]通過(guò)研究認(rèn)為圍墾是江蘇海岸帶陸地面積增加的主要原因, 但相關(guān)研究未對(duì)圍墾和岸線變化的時(shí)空關(guān)系做進(jìn)一步分析。

目前, 海平面上升、海岸侵蝕逐步成為一個(gè)全球性的問(wèn)題[13-14]。在高強(qiáng)度圍填海地區(qū), 海岸線的向外推進(jìn)和海岸侵蝕可能會(huì)同步發(fā)生, 本項(xiàng)研究以圍墾活動(dòng)劇烈的江蘇中部海岸為例, 通過(guò)分析1989—2019年以來(lái)的圍填海進(jìn)程及海岸線時(shí)空變化特征, 結(jié)合典型圍填海潮灘斷面, 研究人類圍填海驅(qū)動(dòng)下的海岸線變化過(guò)程及其典型潮間帶地貌響應(yīng)特征, 對(duì)于未來(lái)海岸線資源保護(hù)、修復(fù)以及可持續(xù)利用具有重要支撐作用。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

江蘇海岸帶位于南黃海西岸, 海岸線北起連云港繡針河口, 南至啟東長(zhǎng)江口連興港, 行政區(qū)劃上包括連云港、鹽城、南通3市。江蘇海岸帶地勢(shì)低平, 海陸交互作用在江蘇形成了由細(xì)顆粒物質(zhì)組成的粉砂淤泥質(zhì)海岸, 海岸帶潮汐作用較強(qiáng), 潮波系統(tǒng)主要為東海前進(jìn)潮波和南黃海旋轉(zhuǎn)潮波, 淺海半日分潮為主, 潮差一般在2～4 m, 輻射沙脊群海域最大潮差能超過(guò)9 m[15-16]。海岸帶潮灘相對(duì)較寬, 最大寬度能達(dá)到10 km以上, 坡度平緩, 一般在3‰以下[17]。江蘇海岸地貌類型多樣, 北部海州灣主要為砂質(zhì)海岸, 連島及其兩翼主要為基巖海岸, 江蘇中部海岸主要為粉砂淤泥質(zhì)海岸。從海岸沖淤看, 一般認(rèn)為廢黃河及其兩翼為侵蝕海岸; 從射陽(yáng)河口至新洋港為沖淤過(guò)渡海岸; 新洋港河口以南為淤積海岸[18]。

20世紀(jì)80年代以來(lái), 隨著江蘇經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 對(duì)于土地資源的需求不斷加大, 通過(guò)海岸帶潮灘圍墾成為新增建設(shè)用地, 實(shí)現(xiàn)耕地占補(bǔ)平衡的重要手段, 年均潮灘圍墾面積超過(guò)30 km2, 直接造成潮灘寬度下降、坡度變陡, 生物多樣性降低[19-20]。

圖1 研究區(qū)位圖及海岸線變化統(tǒng)計(jì)法線分布示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 影像數(shù)據(jù)

為準(zhǔn)確獲取海岸帶圍填海、海岸線時(shí)空變化特征, 搜集1989年、1999年、2009年和2019年共計(jì)4個(gè)時(shí)段的覆蓋江蘇中部海岸的多源遙感影像數(shù)據(jù)(Landsat TM、Landsat OLI), 在時(shí)刻上盡量選取低潮位時(shí)段, 云量小于15%, 所有影像經(jīng)過(guò)幾何精校正處理, 使用CGCS2000坐標(biāo)系。

1.2.2 潮汐數(shù)據(jù)

海岸線提取所需要的潮位數(shù)據(jù)主要來(lái)自國(guó)家海洋信息中心發(fā)布的江蘇海岸3個(gè)驗(yàn)潮站(射陽(yáng)河口、新洋港、弶港)的潮汐表數(shù)據(jù)以及在海岸帶地區(qū)搜集到的洋口港驗(yàn)潮站數(shù)據(jù), 滿足海岸線提取所需要的潮位數(shù)據(jù)要求。

1.2.3 潮灘斷面數(shù)據(jù)

根據(jù)江蘇的圍填海強(qiáng)度特征, 在圍填海開(kāi)發(fā)較為劇烈的鹽城弶港海岸布設(shè)了一條潮灘地形觀測(cè)斷面, 基于GPS-RTK技術(shù), 2014—2019年開(kāi)展了逐年的潮灘地形重復(fù)測(cè)量, 獲取了圍填海影響下高精度的潮灘斷面變化數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 海岸線提取及變化分析

本次研究中, 取平均大潮高潮線作為海岸線的解譯、提取標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)于平均大潮高潮線已經(jīng)圍墾的岸段, 采用目視解譯法提取人工海堤或人工構(gòu)筑物等作為岸線標(biāo)志; 對(duì)于人類活動(dòng)干擾較小的岸線, 首先利用已有的潮位數(shù)據(jù), 基于T_Tide潮汐分析預(yù)報(bào)模型[21-22], 進(jìn)行潮汐的調(diào)和計(jì)算和潮位預(yù)測(cè), 然后通過(guò)遙感提取的瞬時(shí)水邊線進(jìn)行潮位的插值和校正, 結(jié)合調(diào)和分析結(jié)果, 推算平均大潮高潮線, 技術(shù)路線參考崔丹丹等[23]在2017年提出的改進(jìn)的水邊線算法。本次遙感解譯的誤差主要來(lái)自目視解譯誤差和潮汐調(diào)和分析誤差, 人工岸線地物特征明顯, 通過(guò)重復(fù)3次解譯提取平均值來(lái)盡量消除數(shù)字化誤差。另外, 以新洋港2014年6月1日—30日實(shí)測(cè)潮位數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)和分析誤差統(tǒng)計(jì), 絕對(duì)誤差平均值為8.33 cm, 滿足海岸線遙感推算精度要求。

在海岸線變化分析方面, 使用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局所提供數(shù)字岸線分析系統(tǒng)(Digital Shoreline Analysis System, DSAS)[24]進(jìn)行分析計(jì)算。選定作為計(jì)算基準(zhǔn)的基線, 統(tǒng)一設(shè)置采樣間距為1 km, 總共生成等間距法線共192條, 其中北部(射陽(yáng)河口至大豐港)共74條, 中部(大豐港至南通小洋口)共83條, 南部(小洋口至洋口港)共35條, 使用終點(diǎn)速率法(End Point Rate, EPR)[25]計(jì)算海岸線變化速率。

2.2 圍填海信息提取

基于1989年、1999年、2009年和2019年4期遙感影像數(shù)據(jù), 根據(jù)海岸帶不同土地利用類型的紋理和光譜特征, 采用專家目視解譯提取不同時(shí)期圍填?；顒?dòng)時(shí)空分布特征, 本次研究未對(duì)圍填海后的土地利用類型做進(jìn)一步區(qū)分。

2.3 典型潮灘斷面觀測(cè)

在江蘇中部弶港典型圍填海岸灘布設(shè)了一條潮間帶地貌監(jiān)測(cè)斷面, 使用德國(guó)Leica公司的GPS-RTK進(jìn)行地形測(cè)量與取樣。潮灘斷面長(zhǎng)度超過(guò)3 km, 灘面測(cè)點(diǎn)間距控制在100 m以內(nèi), 平面誤差精度控制在1～2 cm, 高程誤差控制在1 cm。在進(jìn)行高程測(cè)量的同時(shí), 使用取樣薄片進(jìn)行表層沉積物取樣, 深度控制在1～2 cm, 質(zhì)量在30～100 g, 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用激光粒度儀進(jìn)行粒徑分析。2014—2019年共完成6次圍填海典型潮灘斷面重復(fù)觀測(cè)。

3 結(jié)果與討論

3.1 海岸線時(shí)空變化特征

基于DSAS岸線分析系統(tǒng), 對(duì)于獲取的192條法線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 得出1989年以來(lái)不同時(shí)期江蘇中部海岸線的變化速率(圖2)。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看, 1989年以來(lái)江蘇中部岸線整體上呈現(xiàn)快速向海推進(jìn)趨勢(shì), 平均推進(jìn)速率達(dá)到201.28 m/年, 最大推進(jìn)速率為447.47 m/年, 從空間分布看, 大豐港至小洋口岸段推進(jìn)較快, 平均推進(jìn)速率為228.4 m/年, 小洋口至洋口港平均推進(jìn)速率為80.75 m/年, 射陽(yáng)河口至大豐港平均推進(jìn)速率為214.88 m/年。各個(gè)時(shí)期而言, 1989—1999年期間岸線呈向海推進(jìn)趨勢(shì), 平均推進(jìn)速率為250.47 m/年, 變化劇烈的岸段主要分布在江蘇斗龍港兩翼和方塘河口以北岸段, 最大推進(jìn)速率為742.48 m/年。方塘河口以南總體上變動(dòng)幅度較小, 僅小洋口以北8 km范圍內(nèi)有明顯推進(jìn), 北部的射陽(yáng)河口總體上變動(dòng)幅度較小; 1999—2009年期間江蘇中部岸線呈現(xiàn)明顯的向海推進(jìn)趨勢(shì), 平均推進(jìn)速率為318.3 m/年, 最大推進(jìn)速率為1 344.67 m/年, 位于射陽(yáng)河口以南10 km范圍內(nèi), 該時(shí)期內(nèi)向海推進(jìn)岸線主要集中在射陽(yáng)港、大豐港、洋口港等港口附近; 2009—2019年期間岸線的變化差異較大, 推進(jìn)岸段集中在方塘河口南北兩翼, 后退岸段集中在射陽(yáng)河口以南約20 km范圍內(nèi)部分岸段, 其余岸段總體上變化幅度較小, 總體上看岸線趨勢(shì)仍然以向海推進(jìn)為主, 平均速率為139.11 m/年, 后退岸段后退速率為7.67 m/年。

圖2 江蘇中部海岸1989—2019年海岸線變化速率統(tǒng)計(jì)圖

正值表示海岸線向海推進(jìn), 負(fù)值表示海岸線后退

從岸線的時(shí)空變化特征看, 江蘇中部岸線推進(jìn)速率整體上呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì), 在不同時(shí)期、不同岸段內(nèi)岸線的向海推進(jìn)也呈現(xiàn)出明顯的差異性特征, 即江蘇中部海岸線的時(shí)空變化過(guò)程具有明顯的不均一性。從岸線變化統(tǒng)計(jì)圖(圖2)上可以看出, 1989年以來(lái)在大部分岸線都向海推進(jìn)的同時(shí), 少量岸段位置相對(duì)穩(wěn)定, 并沒(méi)有受到附近岸線變化的影響, 從遙感影像(圖3a)上可以看到這些岸段大部分位于河口附近。此外, 在射陽(yáng)河口至新洋港河口的部分岸段, 海岸線出現(xiàn)了侵蝕后退現(xiàn)象(圖3b)。使用Landsat TM、OLI影像解譯了近30 a江蘇中部海岸潮灘圍墾過(guò)程, 通過(guò)分析北部(射陽(yáng)河口～大豐港)、中部(大豐港～小洋口)、南部(小洋口～洋口港) 3個(gè)岸段潮灘圍墾速率和岸線變化速率的統(tǒng)計(jì)關(guān)系(圖4), 發(fā)現(xiàn)在人類圍填海的驅(qū)動(dòng)下, 江蘇中部海岸線的變化和潮灘的圍墾呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性。

從不同時(shí)期來(lái)看, 江蘇中部海岸的圍填海具有明顯的空間差異性, 這和海岸線變化的空間不均一性是一致的。1989—1999年期間, 研究區(qū)的圍填海總面積為394.89 km2, 圍填?；顒?dòng)主要發(fā)生在方塘河口以北海岸, 其中射陽(yáng)河口～大豐港圍填海速率為20.16 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率為223.69 m/年; 大豐港～小洋口圍填海速率為19.03 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率為223.15 m/年; 小洋口～洋口港圍填海速率為0.30 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率為6.48 m/年, 海岸線的變化是受到人類圍填?；顒?dòng)驅(qū)動(dòng)下的被動(dòng)向外推進(jìn)過(guò)程, 和圍墾的面積、空間分布密切相關(guān)。1999—2009年期間, 研究區(qū)圍填?？偯娣e為816.66 km2, 整個(gè)研究區(qū)圍填海較為普遍且圍墾的面積較大、寬度較寬, 如大豐港在此期間的圍墾寬度超過(guò)8 km。從岸段看, 射陽(yáng)河口～大豐港圍填海速率達(dá)到31.19 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率308.92 m/年; 大豐港～小洋口圍填海速率為33.56 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率281.78 m/年; 小洋口～洋口港圍填海速率為16.92 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率為191.73 m/年, 總體上該段時(shí)間內(nèi)圍填海速率和岸線向外推進(jìn)速率均達(dá)到峰值。2009—2019年期間, 研究區(qū)圍填?？偯娣e241.18 km2, 相比以往面積銳減, 圍填區(qū)主要集中在方塘河口南北兩翼, 其余岸段圍填海面積較小。從岸段看, 射陽(yáng)河口～大豐港圍填海速率為3.07km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率19.34 m/年, 在新洋港北部部分岸段出現(xiàn)了退墾, 圍墾區(qū)受到海洋動(dòng)力作用泥沙被侵蝕導(dǎo)致岸線后退, 平均后退速率達(dá)到8.75 m/年; 大豐港～小洋口圍填海速率為13.90 km2/年,同期岸線推進(jìn)速率為182.91 m/年; 小洋口～洋口港圍填海速率為7.15 km2/年, 同期岸線推進(jìn)速率為43.6 m/年。通過(guò)擬合上述岸段不同時(shí)期圍填海速率和岸線變化速率, 二者線性相關(guān)性達(dá)93%, 表明人類主導(dǎo)的圍填?；顒?dòng)在近30 a的時(shí)間尺度內(nèi)造成了江蘇中部海岸線在時(shí)間和空間變化上的不均一性。

圖3 江蘇中部海岸1989年以來(lái)潮灘圍墾和岸線變化空間分布特征

圖4 潮灘圍墾速率和海岸線變化速率統(tǒng)計(jì)關(guān)系圖

另外, 從海岸線的自然演化過(guò)程來(lái)看, 岸線的變化主要和海岸海洋動(dòng)力過(guò)程相關(guān), 如海岸物質(zhì)組成、泥沙供給、海岸潮汐、波浪以及極端天氣等均可以在不同的時(shí)間尺度上影響海岸沖淤。在江蘇中部海岸, 海岸帶的底質(zhì)基本上為淤泥質(zhì)粉砂, 潮間帶寬度較寬、坡度平緩, 鹽沼植被隨著海岸的淤漲逐步向外擴(kuò)展, 這些特征可以作為分析海岸線自然變化的定量標(biāo)志。江蘇海岸在1982年開(kāi)始引種互花米草(Loisel)[26], 在新洋港～斗龍港岸段存在著大片的鹽沼濕地, 1989年以來(lái)受到人類圍墾影響較小, 目前屬于鹽城世界自然遺產(chǎn)保護(hù)區(qū)核心區(qū)。通過(guò)分析新洋港口～斗龍港口鹽沼岸線的變化速率發(fā)現(xiàn), 1989—2019年期間的平均推進(jìn)速率為291.61 m/年, 1989—1999年期間推進(jìn)速率為352.16 m/年, 1999—2009推進(jìn)速率為273.9 m/年, 2009至2019年推進(jìn)速率為169.43 m/年, 推進(jìn)速率迅速變小, 與整個(gè)中部海岸先大后小的岸線變化趨勢(shì)差異明顯。從數(shù)據(jù)對(duì)比上可以看出, 除1999—2009年間, 其余時(shí)間段新洋港口～斗龍港口自然岸線推進(jìn)速率均大于整體平均值。

對(duì)比海岸線變化空間分布特征(圖2), 可以看出每個(gè)時(shí)期的岸線推進(jìn)并非南北同步的, 差異非常顯著, 除墾區(qū)外大部分岸線變幅較小。通過(guò)計(jì)算岸線變化速率的變異系數(shù)(為不同時(shí)期岸線變化速率標(biāo)準(zhǔn)差和平均值的比值, 反映不同時(shí)期內(nèi)岸線變化的波動(dòng)強(qiáng)度), 發(fā)現(xiàn)新洋港口～斗龍港之間人工干預(yù)較少鹽沼的變異系數(shù)較小(圖5), 一般在0.4以下, 另外南部的幾個(gè)圍墾較少的河口如方塘河口等變異系數(shù)也較小, 其余岸段變異系數(shù)均較大且無(wú)明顯的空間分布規(guī)律, 表明江蘇中部海岸的向外推進(jìn)是在人類圍填?；顒?dòng)主導(dǎo)下的一種被動(dòng)、隨機(jī)的變化過(guò)程。另外, 1999—2009年整體岸線推進(jìn)速率顯著大于未圍墾鹽沼推進(jìn)速率, 表明該時(shí)期存在過(guò)渡圍墾現(xiàn)象, 這也是2009年以后鹽沼岸線及其余岸段向外推進(jìn)速率急劇下降的重要原因。

圖5 海岸變化速率變異系數(shù)空間分布圖

3.2 圍填海影響下的潮灘斷面侵淤特征

海岸線本質(zhì)上是海陸交互作用的痕跡線, 一般以平均高潮線作為海岸線標(biāo)志, 在江蘇中部海岸, 受到人類大規(guī)模圍填海影響, 平均高潮線大部分和海堤重合, 在嚴(yán)禁圍填海背景下, 潮灘侵淤不但影響海堤穩(wěn)定性, 對(duì)于未來(lái)岸線的推進(jìn)或者后退同樣至關(guān)重要。本次研究以中部海岸近年來(lái)圍填海較為劇烈的條子泥潮灘為例, 通過(guò)對(duì)2013年7月圍堤合龍后海岸潮灘斷面多次重復(fù)觀測(cè)和取樣分析, 發(fā)現(xiàn)圍填海工程能對(duì)潮灘的沖淤變化產(chǎn)生顯著影響。在圍堤合龍后3 a時(shí)間內(nèi)(2014—2016年), 第一次測(cè)量斷面形態(tài)平緩(圖6a), 坡度為0.44‰, 斷面中上部發(fā)育多個(gè)小型溝槽。隨時(shí)間推移, 圍堤前部快速淤高, 溝槽消失, 斷面逐步從雙凸演化為上凸形態(tài), 坡度變陡, 2016年實(shí)測(cè)坡度為0.96‰, 在此期間潮灘斷面整體上淤積為主。從2015年9月開(kāi)始斷面下部開(kāi)始侵蝕, 范圍逐步向上擴(kuò)展, 至2016年6月斷面下部1 km范圍內(nèi)均為侵蝕, 平均侵蝕速率為16.69 cm/年, 但在此期間上部持續(xù)淤高, 平均淤積速率為38.14 cm/年。在圍堤合龍后6 a時(shí)間內(nèi)(2017—2019年), 斷面的坡度繼續(xù)變大, 2019年實(shí)測(cè)坡度為1.5‰, 斷面侵蝕開(kāi)始擴(kuò)大到斷面中上部。整體上看(圖6b), 2014—2019年斷面整體平均淤積速率4.27 cm/年, 中下部平均侵蝕速率達(dá)21.66 cm/年, 斷面上部平均淤積速率達(dá)到19.82 cm/年(圖6b)。

圖6 條子泥潮灘圍填海斷面高程分布圖

注: 黑線框內(nèi)為觀測(cè)期內(nèi)潮灘沖淤變動(dòng)較小位置

從岸線圍填后的潮灘沖淤變化來(lái)看, 圍填海初期人工岸線外部潮灘呈現(xiàn)普遍淤積狀況, 這和陳才俊[27]、汪亞平[5]等在江蘇中部海岸觀測(cè)的結(jié)果是一致的。在潮灘圍墾初期, 海堤對(duì)潮波的反射削弱了潮流搬運(yùn)能力, 引起泥沙在堤前持續(xù)淤積, 造成了新的潮灘斷面上部開(kāi)始逐步淤高。對(duì)整個(gè)潮灘斷面而言, 更多的物質(zhì)向上部輸運(yùn), 打破了原有的動(dòng)力-地貌平衡, 為維持越來(lái)越陡的地貌形態(tài)(圖6a), 泥沙在垂向潮流的作用下從最易侵蝕的下部逐步向中上部輸運(yùn)直到地貌形態(tài)和潮波能量達(dá)到一個(gè)新的均衡態(tài), 在這個(gè)過(guò)程中, 斷面的中部區(qū)域可能同時(shí)發(fā)生著泥沙的“源-匯”過(guò)程, 該處侵蝕的泥沙是上部的“源”, 同時(shí)也成為下部侵蝕泥沙的“匯”, 進(jìn)而能保持一個(gè)相對(duì)的穩(wěn)態(tài), 到圍墾后約4～5 a的時(shí)間斷面的地貌也趨近于均衡態(tài)[28-29]。從2014年以來(lái)的觀測(cè)結(jié)果看, 潮灘中上部離岸1 100～1 300 m范圍內(nèi)地形總體上變幅較小(圖6虛線框), 淤積和侵蝕對(duì)該區(qū)域影響較小, 表明此處是整個(gè)斷面沖淤轉(zhuǎn)換的過(guò)渡帶, 整個(gè)斷面圍繞過(guò)渡帶形成的“上淤下侵”的演變格局是近岸潮灘對(duì)圍填?；顒?dòng)的地貌響應(yīng)模式, 隨著上部淤高到平均高潮線附近, 開(kāi)始發(fā)育互花米草鹽沼(圖7), 進(jìn)一步促進(jìn)了上部斷面的淤漲, 逐步形成新的岸線。需要關(guān)注的是, 人類圍填?；顒?dòng)雖然一定程度上促進(jìn)了岸線的向海推進(jìn), 但是也造成了岸線前部潮灘的侵蝕。對(duì)于江蘇海岸而言, 海平面上升和泥沙物源減少都是未來(lái)海岸帶管理者需要考慮的實(shí)際問(wèn)題, 在這個(gè)背景下, 海岸岸線-潮灘地貌系統(tǒng)的穩(wěn)定性或許會(huì)面臨更大的挑戰(zhàn)。

圖7 斷面上部發(fā)育的互花米草鹽沼

4 結(jié)論

1989—2019年期間江蘇中部海岸線具有時(shí)空變化的不均一性, 海岸線的平均向海推進(jìn)速率為201.28 m/年, 但在不同時(shí)期、不同岸段的變化速率差異顯著, 海岸線變化速率變異系數(shù)差異較大, 總體來(lái)看, 大豐港至小洋口岸段屬于岸線變化較為劇烈區(qū)域。

1989年以來(lái)江蘇中部海岸圍填海面積為1 452.72 km2, 人類圍填海速率和岸線變化速率二者相關(guān)性系數(shù)達(dá)93%, 結(jié)合岸線變化變異系數(shù)空間分布特征, 認(rèn)為主要是人類圍墾活動(dòng)驅(qū)動(dòng)了近30 a來(lái)江蘇中部海岸線的向海推進(jìn)。

在江蘇中部海岸, 圍填海促進(jìn)了岸線的推進(jìn), 但同時(shí)也造成潮間帶岸灘中下部的侵蝕, 這種“上淤下侵”的潮灘地貌過(guò)程對(duì)于未來(lái)岸線以及潮灘資源的可持續(xù)利用提出挑戰(zhàn)。建議下階段根據(jù)海平面上升情景以及海岸帶開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃對(duì)海岸線的演變趨勢(shì)做進(jìn)一步分析。

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Characteristics of coastline change under the influence of human activities in central Jiangsu Province from 1989 to 2019

LI Ming-liang1, 2, 3, WU Shu-liang1, 2, GONG Xu-long1, 2, YANG-lei1, 2,GOU Fu-gang1, 2, LI Jin1, 2

(1.Geological Survey of Jiangsu Province, Nanjing 210018, China; 2.Key Laboratory of Earth Fissures Geological Disaster, Ministry of Natural Resources, Nanjing 210018, China; 3.School of Geographic and Oceanic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023, China)

central Jiangsu coast; tidal flat reclamation; coastline change; tidal flat profile; saltmarsh wetland

The coastline is an important natural resource in coastal areas, which is also a crucial part of the coastal ecosystem.By analyzing the characteristics of coastline change processes from 1989 to 2019 in central Jiangsu province and the reclamation processes and tidal flat profile morphological response process to human tidal reclamation, this work studies the influence of human reclamation on the coastline evolution.Results show that the change in the coastline has an obvious asymmetry in time and space and the coefficient of variation of accretion speed is significantly different in different parts of the coast.All the above data prove that the change in the coastline is a passive process driven by human reclamation, and the two have positive relativity as high as 93%.However, tidal reclamation has the effect of cement accretion and can also cause the erosion of the lower tidal flat.This “accretion in the higher part and erosion in the lower part” makes a challenge for future coastline sustainable usage and protection.

[Comprehensive Geological Survey Project of Jiangsu Coastal Area, No.20120223; The Chinese Geological Survey Project, No.1212011220005; Lianyungang Urban Geological Survey Project, No.20170821; Special Project for the Development of Jiangsu Natural Resources (No.JSZRHYKJ202106)]

May 12, 2021

P748

A

1000-3096(2022)03-0060-09

10.11759/hykx/20210512003

2021-05-12;

2021-08-23

江蘇沿海地區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(20120223); 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011220005); 連云港城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(20170821); 江蘇省自然資源發(fā)展專項(xiàng)(JSZRHYKJ202106)

李明亮(1988—), 男, 河南信陽(yáng)人, 碩士研究生, 工程師, 從事海岸帶沉積動(dòng)力學(xué)研究, E-mail: limingliang_vp@hotmail.com; 吳曙亮(1963—), 通信作者, E-mail: 864825951@qq.com

(本文編輯: 譚雪靜)