遼寧省海岸的蝕淤等級與分布

王偉偉,馬紅偉,殷學博,苗豐民

(1.國家海洋環境監測中心,遼寧 大連 116023; 2.中國科學院 海洋地質與環境重點實驗室,山東 青島266071; 3.中國科學院 海洋研究所,山東 青島 266071)

遼寧省海岸由基巖岸、砂礫岸和淤泥岸 3種類型組成,是中國北部海岸遭受侵蝕較為嚴重的省份之一。各種海岸均存在不同程度的侵蝕,其中,占全省海岸三分之一的砂礫質海岸侵蝕后退尤為嚴重,苗豐民、李光天等[1～4]研究指出遼東灣東岸蓋州-熊岳一帶,近60 km的岬灣型砂質海岸侵蝕嚴重,侵蝕速率多在2～4 m/a,最大可達24 m/a。王玉廣等指出[5,6],遼東灣西岸的綏中海岸,近 80 km的平直型砂質海岸約四分之一岸段遭受侵蝕,侵蝕速率為1～2 m/a。近年來,隨著遼寧沿海經濟帶發展戰略的實施,遼寧沿海步入大規模的開發階段,沿海地區海洋環境的承載狀況逐步成為海洋工作者的關注重點之一。對遼寧省海岸蝕淤特征的認識已經不能反映海岸的最新現狀,為了查明新時期全省海岸蝕淤等級與分布,本文從1990年和2007年遙感圖像中提取了17年間的岸線變化信息,結合遼寧省 908專項海岸帶海岸侵蝕特征的調查資料,對遼寧省海岸蝕淤狀況進行了研究,并討論了海岸蝕淤的幾種主要原因。

1 區位概況

遼寧海岸橫跨黃渤二海,東起鴨綠江口,西止綏中萬家。主要發育粉砂淤泥質海岸、基巖海岸和砂質海岸,平均潮差1～5 m,以鴨綠江最高,在5 m左右。遼東灣東岸常風向以東北偏北風為主,西岸以西北偏北或北風為主。黃海暖流和渤海沿岸流共同作用形成“北進南出”的渤海環流系統,夏季在徑流和季風的影響下,形成逆時針的遼東灣環流,冬季黃海暖流北支與遼東灣沿岸流共同作用形成順時針的遼東灣環流,黃海暖流南支與渤海沿岸流組成的渤南環流經年逆時針流動[7]。

2 數據來源與分析方法

2.1 數據收集

選取1990年8月遼東灣東部、北黃海及大連渤海地區,1990年9月遼西地區,2007年全景的衛星圖像。

2.2 分析方法

不同類型的海岸線有不同的遙感解譯標志,因此需針對不同類型的海岸線進行解譯分析,確定其在圖像上的準確位置。本文根據紅光波段、藍光與綠光波段和近紅外波段的不同反射特征,分別提取砂質岸線、粉砂淤泥質岸線、基巖岸線和人工岸線[8]。

3 結果

對1990年和2007年的遼寧省岸線進行對比,結果顯示(圖 1),1990～2007年,遼寧省岸線變化較大的區域為六股河至狗河岸段、營口浮度河至騰房身岸段,岸線后退最高達 61 m,其次為狗河至石河岸段岸線,后退最高達 56 m,另外,南島至樓上岸段為粉砂淤泥質海岸,岸線侵蝕后退最高達 38 m,現場踏勘得知該岸段灘面物質粗化明顯,沉積物主要是砂為主,夾雜礫石和軟泥。

圖1 1990～2007年遼寧省岸線變化Fig.1 Coastline changes in Liaoning from 1990 to 2007

依據海洋災害調查技術規程[9]的岸灘蝕淤等級劃分標準,可將遼寧省海岸蝕淤情況劃分為嚴重侵蝕、強侵蝕、侵蝕、微侵蝕、穩定和淤漲等 6種海岸蝕淤等級,見圖2。葫蘆島六股河至狗河和營口騰房身為嚴重侵蝕岸段,長度約 17.7 km,占遼寧海岸總長度的比率為 1.2%; 葫蘆島六股河至徐大堡和營口白沙灣至浮渡河為強侵蝕岸段,長度約 15.6 km,占1.1%; 狗河至石河、興城河南側、蓋州北海浴場、月亮湖公園、營城子黃龍尾、鲅魚圈至騰房身等岸段為侵蝕岸段,長度約46.6 km,占3.3%; 龍王廟浴場、仙浴灣、柏嵐子、星海公園、黑島等岸段為微侵蝕岸段,長度約36 km,占2.5%; 芷錨灣、長山寺角至桐家屯、熊岳河至白沙灣、浮渡河至白沙山、黃龍尾至柏嵐子、老虎尾至星海公園、星海灣至猴兒石、碧流河至莊河港、青堆子灣至蜊坨子、興城河至團山角等岸段為穩定岸段,長度約1 132.9 km,占79.2%; 碧流河至猴兒石、由家屯至大洋河、鴨綠江口、山前至復州灣等岸段為淤積岸段,長度約180.8 km,占 12.6%,見表 1。

圖2 遼寧省海岸侵蝕等級與分布Fig.2 Characteristics and distribution of coast stability in Liaoning Province

4 海岸蝕淤原因

4.1 河流入海泥沙銳減

遼東灣東部沿岸河流因上游建庫攔截水砂,河流輸沙量銳減,見表 2。這些水庫大部分興建于20世紀70年代初、中期,隨后河流徑流量和輸沙量急劇下降,1956～1979年大清河補給海灘沙為1 096.02萬t/a,1960～1979年熊岳河補給海灘沙為157.91萬t/a。1980～2000年大清河年平均輸沙量減少到137.91萬t,熊岳河已不足20萬t,復州河和大沙河也有類似的情況。

4.2 人為采砂

因營口老港、鲅魚圈港的擴建,尤其是近年來營口經濟技術開發區、蓋州養殖基地以及修造船基地等的大規模開發建設,用砂數量劇增。遼東灣東岸的海砂、河砂被大量采掘,這進一步加劇了海區泥沙來源補給的匱乏,進而導致區域約 80%的砂質海岸遭到侵蝕。

4.3 不合理的海岸工程影響

根據遼寧省 908專項海岸帶海岸侵蝕特征的調查資料得知,不合理的海岸工程攔截了沿岸泥沙的運移,引起海岸上游一側淤積,下游侵蝕。修建小型靠泊人工突堤,使得處于沿岸輸沙流下游的旅順大黑石浴場北側砂灘蝕退3～4 m。瓦房店的仙浴灣是省級4A旅游度假區,為了滿足旅游需要,在仙浴灣北側修建的小型人工港池和堤壩,阻隔了沿岸輸沙流,引起浴場北側的砂質海岸后退4～5 m。

4.4 海平面上升影響

根據 Bruun定律[11],海面上升導致海岸侵蝕加劇,侵蝕后退速率計算公式如下：

式中,R為岸線后退速率,S為海面相對上升量,h為泥沙啟動水深,L為啟動水深至岸線距離,B為灘肩高度。

參照秦皇島泥沙啟動水深[12],根據剖面測量,B取4.5 m,S取2008年渤海海平面 上升速率2.3 mm/a,L取3.5 km,估算得出海平面上升導致海岸侵蝕的速率為0.72 m/a。

表1 遼寧省海岸侵蝕等級劃分Tab.1 Distribution of coastal erosion and siltation in Liaoning Province

5 結論

從1990年和2007年遙感圖像中提取的17年的岸線變化信息,得出,遼寧省海岸蝕淤有嚴重侵蝕、強侵蝕,侵蝕、微侵蝕、穩定和淤積等6種等級,其中嚴重侵蝕岸段,長度約17.7 km,占海岸總長度的比率為1.2%; 強侵蝕岸段,長度約15.6 km,占1.1%;侵蝕岸段長度約46.6 km,占3.3%; 微侵蝕岸段長度約36 km,占2.5%; 穩定岸段長度約1132.9 km,占79.2%; 淤積岸段長度約180.8 km,占12.6%。河流入海泥沙減少是近年來遼寧省海岸侵蝕的主要原因,氣候變暖引起的海平面上升對遼寧省的岸灘穩定起一定的控制作用,另外,人為采砂和不合理的海岸工程進一步加劇了局部海岸蝕淤的程度。

表2 遼東灣東岸1956～2000年河流年均輸沙量統計表[10]Tab.2 Sediment flux of main rivers in the Liaodong Bay from 1956 to 2000

[1]苗豐民,李光天,符文俠,等.遼東灣東部砂岸嚴重蝕退及其原因分析[J].海洋環境科學,1996,15(1)：66-72.

[2]苗豐民,李淑媛,符文俠,等.遼東灣東部砂岸的近期變化及演變趨勢[J].海洋學報,1996,18(2)：74-84.

[3]苗豐民,李淑媛,李光天,等.遼東灣北部淺海區泥沙輸送及其沉積特征[J].沉積學報,1996,14(4)：114-121.

[4]李光天,符文俠.我國海岸侵蝕及其危害[J].海洋環境科學,1992,11(1)：53-58.

[5]王玉廣,張憲文,賈凱,等.遼東灣綏中海岸侵蝕研究[J].海岸工程,2007,26(1)：2-5.

[6]王玉廣,李淑媛,苗麗娟.遼東灣兩側砂質海岸侵蝕災害與防治[J].海岸工程,2005,24(1)：9-18.

[7]中國科學院海洋研究所地質室.渤海地質[M].北京：科學出版社,1985.17-49.

[8]馬小峰,趙冬至,邢小罡,等.海岸線衛星遙感提取方法研究[J].海洋環境科學,2007,26(2)：185-189.

[9]國家海洋局908專項辦公室.海洋災害調查技術規程[M].北京：海洋出版社,2006.l-30.

[10]遼寧省水利廳.遼寧省水資源[M].沈陽：遼寧科學技術出版社,2006.240-245.

[11]Bruun F A.Sea level rise as a cause of shore erosion[J].Journal of Water ways and Harbors Division,1962,88：117-130.

[12]李培英,杜軍,劉樂軍,等.中國海岸帶災害地質特征及評價[M].北京：海洋出版社,2007.325-332.