人工海岸地貌建設(shè)對海岸帶空間資源與景觀資源的影響研究

摘要： 人工海岸在帶來巨大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，由于填海造地、興建堤壩對海岸帶空間資源和景觀資源也帶來了較大的負(fù)面的影響。文章利用ENVI4.2軟件對TM遙感影像進(jìn)行處理，從而對人工海岸所帶來的影響作出分析和研究。

關(guān)鍵詞： 人工海岸；遙感影像；海岸帶；景觀資源

引言

近年來，隨著海岸帶地區(qū)資源開發(fā)強(qiáng)度的持續(xù)加大，原始的自然海岸不斷被人工海岸所替代。人工海岸是指被堤壩、護(hù)坡等非透水性人工構(gòu)筑物終止了自然的海岸發(fā)育過程且高潮時(shí)水面不能沒過的海岸，而自然海岸被人工海岸替代的過程和趨勢，稱之為“海岸人工化”。 海岸人工化的最主要影響因素是圍填海工程，因此目前國內(nèi)外相關(guān)研究也主要側(cè)重于圍填海對海岸帶資源環(huán)境的影響方面。

對海岸線遙感影像的解譯和對比是人工海岸地貌建設(shè)對海岸帶空間資源與景觀資源的影響研究的基礎(chǔ)，本文通過利用ENVI4.2軟件，對寧波市1990、2010年的TM影像進(jìn)行合并，獲得海岸線的變化狀況。

一、 研究區(qū)概況

寧波市海域總面積為9758平方公里，岸線總長為1562公里，其中大陸岸線為788公里，島嶼岸線為774公里，占全省海岸線的三分之一。全市共有大小島嶼531個(gè)，面積524.07平方公里。寧波境內(nèi)有兩灣一港，即三門灣、杭州灣、象山港。這些灣港，因有錢塘江、甬江及眾多溪河注入，夾帶著大量泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)，為灘涂和近海生物繁殖提供了豐富的養(yǎng)料。寧波市海岸環(huán)境條件較為復(fù)雜多樣，每個(gè)岸段都有其明顯的特征。

二、 數(shù)據(jù)與方法

（一）遙感數(shù)據(jù)

本文采用的是1990年和2010年兩個(gè)時(shí)期的TM遙感圖像，覆蓋整個(gè)寧波市海岸以及寧波南部的臺州部分海岸線。利用ENVI4.2軟件，對圖幅為118-39及118-40兩幅遙感圖像進(jìn)行合并，以獲得完整的寧波市海岸線影像。采用高斯投影，以15萬地形圖為基準(zhǔn)，象元的比例為1：30m。

（二）研究方法

運(yùn)用ENVI4.2軟件，對寧波市TM影像的信息進(jìn)行獲取。TM圖像的光波信息具有3～4維結(jié)構(gòu)，其物理含義相當(dāng)于亮度、綠度、熱度和濕度。在TM7個(gè)波段光譜圖像中，一般第5個(gè)波段包含的地物信息最豐富。為了使圖像的信息量達(dá)到最大，通常以4、5、3或4、5、1波段的組合為最佳，但是最佳波段組合選出后，要想得到最佳彩色合成圖像，還必須考慮賦色問題。在研究過程中，采用5、4、3即分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得近似自然彩色合成圖像，適合我們對遙感影像研究不深的人員獲取信息。在遙感圖像上， 反映海岸變遷地物與特征有些十分明顯， 如近代的海岸堤壩， 有些不明顯的可以根據(jù)與海岸變遷密切相關(guān)的因素（如土壤、水文等特征）建立間接判讀標(biāo)志，對海岸線的位置進(jìn)行判斷。

本文運(yùn)用遙感技術(shù)研究人工對海岸帶影響的主要方法是利用多時(shí)遙感數(shù)據(jù)分別獲取1990年和2010年的海岸線位置，然后分析比較兩個(gè)時(shí)刻的海岸線變化狀況。

三、 結(jié)果

（一）海岸人工化強(qiáng)度研究

海岸線是由各種地質(zhì)因素相互作用、河流和海洋沉積物的淤積、各種氣象和海洋條件，以及人類社會經(jīng)濟(jì)活動造成的。海岸帶是海水和陸地彼此強(qiáng)烈影響的過渡地帶， 又是人類活動頻繁的地區(qū)， 因此海岸線處于不斷變化中，海岸侵蝕、淤漲、海平面上升等的變化，以及人工堤壩、圍墾、采砂等社會因素的變化，都可能會導(dǎo)致岸線的擴(kuò)展或退縮。海岸線的變遷是全球環(huán)境變化、海岸環(huán)境變化過程、以及與人為活動相互作用的結(jié)果和綜合反映。

雖然原有的技術(shù)手段有一定的研究成效，但是比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力且動態(tài)連續(xù)性差，甚至出現(xiàn)資料不足的現(xiàn)象，因此該研究主要采取遙感技術(shù)，運(yùn)用1990年與2010年的遙感數(shù)據(jù)，快速、直觀、動態(tài)性地反映各種事物。

寧波海岸環(huán)境條件復(fù)雜多變，各岸段岸灘變化具有明顯差異，根據(jù)岸灘動態(tài)特征可分為淤漲型岸灘、侵蝕型岸灘、穩(wěn)定型岸灘。海岸線變遷主要發(fā)生在淤漲型岸段和侵蝕型岸段。采用空間離散與區(qū)域歸并的方式，并結(jié)合遙感圖像獲知，象山港等半封閉港灣屬于穩(wěn)定型岸灘，海岸人工化指數(shù)較低；寧波北部比較靠近杭州灣，流水侵蝕較為嚴(yán)重，屬于侵蝕型岸灘，為維持土地的減少，因此海岸人工化指數(shù)較高；寧波東部靠近東海，海域面積遼闊，并且寧波東部經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)，用地緊張，因此向海域拓寬面積，海岸人工化指數(shù)較高[1]。

（二） 海岸人工化對于典型海岸空間資源影響

研究海岸人工化對海岸線長度、曲折度以及海岸類型多樣性的影響機(jī)制，研究海岸人工化對典型海岸空間資源保有能力的影響。

1、海岸人工化對海岸線長度的影響

1990-2010年寧波市海岸線的變遷主要集中在杭州灣南部（慈溪北部）、鎮(zhèn)海區(qū)北部和北侖區(qū)等地區(qū)。這20年間的海岸線主要為陸地向海推進(jìn)， 由于不同岸段自然環(huán)境與人為活動不同， 其岸線變化速度與特點(diǎn)也不相同。1993 - 2010 年間浙江全省海岸線發(fā)生變化的總長度為149 km， 由此新增陸地面積221 km2。

由于地理位置以受及人工影響的不同，寧波市及周邊地區(qū)的海岸線年平均變化速度各岸段差異很大， 向海前進(jìn)年平平均距離， 最小地段只有15 m， 最大的有1290 m；陸地面積增加速度最小只有0.2 km2， 最大為5.9km2。其中海岸線變化最長的位于慈溪市的岸段，長30.2 km；寧波市區(qū)內(nèi)的鎮(zhèn)海、江北區(qū)的海岸線增加了16.8km，與寧波接壤的上虞市新生的陸地面積最大， 達(dá)到了48.0 km2。[2]

2、海岸人工化對海岸線曲折度的影響

由于海岸線不斷向海推薦，特別是一些小海灣成為漁民的天然養(yǎng)殖基地，造成海岸線曲折度減小，運(yùn)用super map軟件，采用腳規(guī)法原理在GIS平臺上編程自動完成1990年和2010年的海岸線變化狀況，并將兩條曲線在同一參考點(diǎn)上進(jìn)行合并，便于對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2010年的海岸線相對于1990年平滑了許多，曲折度減小。

3、海岸人工化對海岸類型多樣性的影響

在遙感影像中，不同的海岸類型呈現(xiàn)出不同的顏色，海水的含沙量、海水的深度、海水的含鹽量以及海岸的類型對遙感影像都有較大的影響。兩年的遙感影像在靠近海岸部分的海水呈現(xiàn)了不同程度黃色，特別是杭州灣以及寧波與舟山之間的海域，主要是由于陸地的泥沙被雨水的侵蝕流入海洋中。在1990年影像中，基巖海岸主要分布在寧波市東部的北侖區(qū)，砂質(zhì)海岸、粉砂泥質(zhì)海岸主要分布在慈溪市的北部。由于基巖海岸的開發(fā)難度以及開發(fā)成本較大，到2010年，北侖區(qū)南部基本上未出現(xiàn)較大規(guī)模的人工開發(fā)以及水利設(shè)施的建設(shè)，而在慈溪北部，圍涂造田的現(xiàn)象相當(dāng)?shù)膰?yán)重，主要是一些鹽田以及一些養(yǎng)殖場。由于自然或人為原因，這里的海岸平原發(fā)育出了許多幾乎與海岸線平行、相互平行的小海溝，在影像時(shí)清晰可辨。

（三）海岸人工化對于典型海岸景觀資源的影響

寧波地區(qū)在建設(shè)海塘、堤壩等海岸景觀的長期過程中，形成了該地獨(dú)特的海塘特點(diǎn)，為了保護(hù)堤壩內(nèi)的人民的財(cái)產(chǎn)生命安全，保護(hù)良田村莊，會在修筑堤壩時(shí)在內(nèi)線挖出一天運(yùn)河，堤壩上又可以作為平時(shí)的過往的通道。隨著歷史的發(fā)展，人們不斷地在海涂上修筑堤壩，圍墾造田。另外，海港建設(shè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖對海岸景觀帶來了不可逆轉(zhuǎn)的影響。

在1990年、2010年的影像對比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過20年的改變，寧波市在海涂上發(fā)展了較多的水產(chǎn)養(yǎng)殖場，特別是慈溪北部的海涂平原，并且2010年慈溪市部分農(nóng)村住房、城市用房等已經(jīng)建立1990年的海涂上。慈溪市岸段的海岸線變遷整體呈弓形不斷向北前進(jìn)，并且住房、道路的分布隨著海岸線的分布狀況而建設(shè)。

在海港建設(shè)上，以北侖港為例，寧波市東部（北侖區(qū)）山多、地少，但是北侖區(qū)的海岸海水深度較大，大部分水深在30米以上，尤其是北侖港，基本上達(dá)到了50米，為北侖港建設(shè)成為深水大港創(chuàng)建了必要條件。但是海港的建設(shè)必將導(dǎo)致自然環(huán)境的改變，特別是在擴(kuò)建之后，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來不可逆轉(zhuǎn)的災(zāi)害。由于北侖港所在的海岸是基巖海岸，因此海岸於漲的自然現(xiàn)象對海港建設(shè)影響較少[3]。 在水產(chǎn)養(yǎng)殖上，以慈溪市北部為例，慈溪市海灘的於漲有利于發(fā)展人工養(yǎng)殖，1990年到2010年之間，積高率大于海面的上升率，灘涂的面積不斷的擴(kuò)展，為人工養(yǎng)殖提供了必要的空間。但是發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖考慮灘涂面積的發(fā)展趨勢之外，還必須考慮其他的問題，如環(huán)境問題。在水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展過程中，海岸灘中不斷覆蓋新的污染沉積物，對海灘的生態(tài)環(huán)境造成破壞，使近海岸的生物面臨災(zāi)害。

在灘涂圍墾上，以慈溪市北部為例，慈溪市海岸線較為平緩，灘涂廣布，對圍墾創(chuàng)造了有利的條件，但是在2010年的TM影像中可以發(fā)現(xiàn)，很多圍墾的土地未得到較好的開發(fā)利用。有些圍海工程建筑，使附近岸段淤漲速率增大，直接影響到水上航運(yùn)。此外，灘涂圍墾使得港灣濕地的自然景觀破碎或減少、生物棲息地破壞或減少、生物數(shù)量減少、地貌形態(tài)改變、納潮量和潮流場變化等，最終將導(dǎo)致海灣生態(tài)功能退化、生產(chǎn)能力下降[4]。

在發(fā)展林業(yè)上，寧波市附近海域在遙感影像中呈現(xiàn)黃色，由于水中含沙量較高，其重要的原因就是周圍海灘的水土流失。特別是甬江，水體的含沙量極高，為鎮(zhèn)海區(qū)的灘涂淤積提供了重要條件。因此，海岸帶造林綠化相當(dāng)重要，沖蝕后退岸造林，既可穩(wěn)定海岸，又能保護(hù)村莊和農(nóng)田；淤漲岸種植紅樹林、大米草、蘆葦、菱白等植物，可起消浪抗蝕，保灘護(hù)堤促淤造陸的作用。

四、海岸人工化資源環(huán)境影響綜合評價(jià)

大范圍的海岸人工化，給社會帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時(shí)，也給近岸海域的生態(tài)資源和環(huán)境帶來了許多負(fù)面影響。隨著灘涂圍墾后，陸域環(huán)境取代了潮灘環(huán)境，潮灘類動物受到很大的威脅，生物種類逐漸減少，生物多樣性受到嚴(yán)重破壞。另外灘涂的圍墾使海洋的潮差變小，潮汐的沖刷能力降低，港灣內(nèi)納潮量減少，水流交換速度變慢，從而海水的自凈能力隨之減弱，污染物的擴(kuò)散能力將減小，污染物在海底加速積聚，導(dǎo)致水質(zhì)的惡化，加劇赤潮發(fā)生的可能性，還會對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)、防洪和航運(yùn)造成影響。灘涂濕地具有調(diào)節(jié)氣候、儲水分洪、抵御風(fēng)暴潮以及護(hù)岸保田等能力，其被圍墾將大大降低其上述方面的能力。

五、結(jié)語

本文運(yùn)用TM遙感數(shù)據(jù)以及ENVI4.2影像軟件分析寧波市，人工建設(shè)海岸的變遷帶來的自然的、人文的、地理的歷史痕跡， 結(jié)合視解譯技術(shù)， 有效地確定了1990-2010年間不同歷史時(shí)期的海岸線位置及其變化。

在近幾年，寧波市海岸線受到海岸淤積、灘涂圍墾、臺風(fēng)等因素的綜合影響，海岸的變化幅度較大，而且還在不斷的變化之中。由于積高率大于海面上升率，所以以淤漲為主，伴有局部后退。這種變化，在過去，現(xiàn)在和將來，對海岸帶工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活、水產(chǎn)、航運(yùn)等都產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生不可忽視的影響，因此，在開發(fā)海岸帶的規(guī)劃中必須予以重視[5]。

1990-2010年，二十多年時(shí)間在地質(zhì)歷史上僅是短暫的瞬間。本文所闡述的海岸變化規(guī)律只是某個(gè)時(shí)期的特征。將來，它的變化將隨著自然和人為因素的變化而變化。因此，建議在變化較大的岸段建立長期觀測站，特別是慈溪、象山一代，對海岸動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)一步掌握海岸動態(tài)的變化規(guī)律，對寧波市國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將有極大的促進(jìn)作用。

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