河北省海島沙灘侵蝕現狀與原因分析

邢容容，劉修錦，安振振

(1.河北省地礦局第八地質大隊，河北 秦皇島 066001；2.河北省海洋地質資源調查中心，河北 秦皇島 066001；3.河北省海洋岸線生態修復與智慧海洋監測工程研究中心，河北 秦皇島 066001)

我國是海洋大國，海島眾多。河北省海島主要分布于石河口、灤河口、大清河口及曹妃甸近岸海域，呈長條形近乎平行于海岸分布，具有獨特的地理與海洋環境，沉積物以中細砂、細砂為主，物質松散，植被覆蓋率低，穩定性差。海島沙灘是河北省重要的旅游資源和海島保護對象[1]，對海島沙灘侵蝕現狀進行調查，并分析其原因，可為海岸侵蝕防治及海島保護與管理提供參考依據。

20世紀70年代以來河北省海島動態變化加劇，沙灘侵蝕現象普遍存在。吳桑云等[2]通過分析海圖、鉆孔等地質資料，提出灤河口至曹妃甸海域海島的形成與灤河輸沙有關，風暴潮、河流改道與截流攔沙、海岸開發等是造成海岸侵蝕的主要原因。高偉明等[3-4]通過歷史海圖和遙感數據發現，1956年以來祥云島海側沙灘遭受侵蝕，1987—2009年沙灘侵蝕速率達0.61～5.3 m/a。王建步等[5]利用2008—2013年遙感影像研究了灤河口外海島的動態變化。但是，大多數學者主要以遙感手段對河北省海島沙灘變化進行了研究，現場踏勘數據較少或已過時效。本研究在實地調查河北海島沙灘侵蝕現狀的基礎上，結合歷史資料，探討沙灘侵蝕原因，旨在為下一步海島沙灘整治修復及海島保護管理工作奠定基礎。

1 研究區概況

1.1 海島的地理分布

河北省共有92個海島，分布于沿海6個縣，均為小型沙島和微型礁島。納入《河北省海島保護規劃》(2012—2020年)的海島總數為14個(包括2013年消失的海撈島)，均為無居民泥沙島，海島陸域面積3 634.78 hm2。其中，石河南島位于秦皇島市石河入海口；長臂島、風云島、佛手島、蛇崗位于唐山市樂亭縣灤河口至浪窩口近岸海域；神奇島、明月島、吉祥島、永樂島位于唐山市樂亭縣浪窩口至湖林口近岸海域；祥云島、菩提島、月島位于唐山市樂亭縣大清河口近岸海域；龍島位于曹妃甸附近海域。

1.2 海島的構造格局

河北省海島分布在華北拗陷區，其形成與該區3個次一級的地質構造——黃驊拗陷、埕寧隆起、渤海中隆起有關[6]。黃驊拗陷內次一級構造——樂亭凹陷、馬頭營凸起、南堡凹陷、昌黎-灤縣-豐潤斷裂是河北省海島地貌發育的基礎構造[7]。新構造運動引起灤河自西向東滾動，奠定了現今河北海島的分布基礎。

1.3 區域海洋水文特征

河北省海島屬暖溫帶半濕潤季風氣候區，海域流場均為往復流，以潮流為主，余流次之。潮汐類型為不正規半日潮，漲潮流向SW，落潮流向NE，潮流強盛，流速范圍0～0.84 m/s。沿岸潮差較大，一般在3 m左右，最大4 m以上，平均潮位冬季低于夏季，平均潮差夏半年較大，冬半年較小。波浪常浪向為SE向，強浪向為E向，風浪頻率大于涌浪。區內風暴潮較強，接近每10年發生一次較大風暴潮，危害較大。

2 資料來源與研究方法

項目組對河北省海島海灘進行了詳細調查與研究，采用高精度的GPS-RTK進行測量，現場采集大量表層沉積物樣品送往實驗室進行顆粒分析。測量過程中用佳能7D數碼相機、航拍飛行器進行現場拍照記錄，包括沙灘長度、寬度、侵蝕現狀、護堤坍塌及侵蝕岸段的植被破壞狀況等，全面掌握了河北省海島沙灘的現狀分布及侵淤情況，并分析了侵蝕原因。

3 海島沙灘侵蝕現狀

根據河北省海島的成因、地貌形態、物質組成及構造分為河口沙壩島、離岸沙壩島、蝕余島3種類型[8]。歷史研究資料顯示，這些海島普遍存在侵蝕現象，灤河口以南至京唐港岸段沙島侵蝕最為嚴重，年均侵蝕速率達30 m/a[9-10]。

3.1 河口沙壩島沙灘侵蝕現狀

河口沙壩島是由河流攜泥沙入海，在河口附近受海水頂托作用水動力減弱，攜沙能力下降，泥沙沉降堆積而形成的，包括石河南島(位于秦皇島市石河口)，以及長臂島、風云島、佛手島(分布于現灤河口附近)。2014年政府對侵蝕嚴重的石河南島進行了整治修復，沙灘寬度由原來的不到10 m增至30～50 m，取得了良好的修復效果(圖1)。長臂島、風云島、佛手島靠海側岸線總長約8.8 km，陸側大部分岸段由養殖池塘與陸地相連，岸灘地貌發育較完整，有自然狀態下的灘肩、灘面、水下岸坡，物質組成以細砂和中細砂為主，幾乎不含粗砂和粉砂。島體以侵蝕為主，長臂島、風云島侵蝕最嚴重：長臂島剩余灘肩寬度僅10～20 m，部分岸段已無灘肩，灘肩后緣沙丘也已被侵蝕；風云島北部岸段灘肩幾乎被侵蝕殆盡，島體南部出現數十厘米高的侵蝕陡坎，局部岸段岸灘已被沖蝕殆盡，出露潟湖相淤泥質層。佛手島岸灘結構較完整，灘肩寬50～70 m，灘面寬緩。

圖1 石河南島人工養灘前后對比

3.2 離岸沙壩島沙灘侵蝕現狀

離岸沙壩島主要分布于古灤河三角洲外圍，是由海浪破碎帶泥沙或貝殼堆積而成的離岸沙壩型的沙島[8]。沙壩長2～5 km、寬30～100 m。這些沙壩與陸地之間多形成全封閉和半封閉狀淤泥質潟湖，分別為蛇崗諸島(蛇崗、神奇島、明月島、吉祥島、永樂島)、唐祥云島和龍島。

3.2.1 蛇崗諸島

蛇崗諸島島體海側岸線總長約7.8 km，沉積物以細砂、中細砂為主，幾乎不含粗砂和粉砂。島體呈長條狀平行于海岸分布，受潮水沖刷，兩端多向內陸彎曲，受修建養殖池和人工吹填影響，島體部分與陸地相連，吉祥島與明月島毗連在一起，人為擾動明顯。

蛇崗位于浪窩口以北，海側岸線長約2.6 km。島體南部灘肩較寬平，灘肩上建筑物被沖塌，灘面較陡；島體中北部灘肩幾乎不發育，沙灘后緣出現0.4 m的侵蝕陡坎，部分岸段養殖池的外側圍埝被侵蝕坍塌，低潮線附近露出大量潟湖相淤泥質層。

神奇島位于浪窩口南岸，由于修建港池而大部分被占用，目前僅剩東北部長約300 m的部分。

明月島、吉祥島、永樂島緊鄰京唐港北側，海側岸線總長約4.3 km。明月島內側為寬約500 m的半封閉狀潟湖，干灘寬度平均僅20 m左右，低潮時有潟湖相淤泥出露。吉祥島沙灘明顯呈現出南寬北窄的特征，南部干灘最寬處可達100 m，中部和北部無灘肩，而且出現約3 m的侵蝕陡坎，灘面較緩，島體中部和北部灘腳處有大量潟湖相淤泥露出，并有大量的石塊磚瓦堆積，近岸處發育有低緩的沙壩，低潮時露出水面。永樂島以老米溝河與吉祥島和明月島分隔，與陸地之間有約300 m寬的潟湖，高潮時干灘寬度平均不足30 m。

3.2.2 祥云島

祥云島位于京唐港以南，是河北省最大的海島，島體南邊向海一側為砂質岸線，長約11.8 km，北邊向陸一側為潟湖，高潮時被淹沒，低潮時露出淤泥狀沉積物。祥云島總體開發程度較低，僅東段祥云灣溫泉度假村、中段淺水灣浴場、西段金沙島旅游區開發旅游，其余岸段多為空置或后方為養殖池。祥云島沉積物以中細砂為主，幾乎不含粗砂和粉砂。祥云島東段祥云灣溫泉度假村岸段高潮灘狹窄，高潮時潮水直接涌入護岸根部，護岸被侵蝕沖毀，無護岸岸段侵蝕陡坎最高可達1.7 m，該岸段即將進行沙灘修復工程；中部沙灘侵蝕后退，岸前殘留沙丘已被侵蝕至中軸線處甚至消亡，沙灘消浪功能減弱，原沙灘后濱廢棄建筑物大部分根基現已沒入海中，其中淺水灣岸段沙灘于2021年6月修復完成，修復長度1 500 m，修復后沙灘平均拓寬約30 m；西段金沙島岸段沙灘已于2016年5月完成修復，修復后沙灘寬度最寬可達80 m左右，目前該岸段比較穩定。

3.2.3 龍 島

龍島位于唐山灣三島和曹妃甸之間，呈“7”字形，岸線長約9 km，冀東油田在龍島附近建有兩座人工島，島體中部建有連島大堤，附近有生活、旅游設施，其他區域幾乎無人工擾動跡象。龍島為古灤河入海沖積而成，沉積物以中細砂為主，砂質細膩，沙灘寬平，大部分干灘寬200 m左右，兩端逐漸尖滅，部分岸段發育有風成波痕，低潮時露出浪成波痕、干涉波痕、削頂波痕等微地貌。水下發育有數列較小的沙壩，沙壩最高約1 m。

3.3 蝕余島沙灘侵蝕現狀

蝕余島包括月島和菩提島，分布在大清河口外，因歷史上灤河改道后，古灤河三角洲堆積體經海水侵蝕、泥沙搬運堆積改造而形成。目前兩島主要開發旅游業，開發程度較高。菩提島島體大部分岸段已人工固化，較穩定，且潮間帶以淤泥質灘為主。月島島體相對較大，向海側受海水沖刷，出露灰黃-灰黑色緊實亞砂土亞黏土古三角洲相沉積層，坡度較大。島體東南有一沙壩，開辟為浴場，沙壩總長約6.9 km，寬50～150 m，高潮時部分被淹沒，北端與島體距離較近，僅幾十米。沙壩與島體圍成寬淺的半封閉狀潟湖，有多條潮汐通道與外海連通。沙壩沉積物以中細砂為主，幾乎不含粗砂和粉砂。

4 侵蝕原因分析

在相對穩定的海岸地質和動力環境下，沙灘具有形態上的自我調節能力，各部分相互協調組成一個完整的自然體系，成熟的沙灘體系短時間內通常會在一定范圍內處于平衡狀態[11-12]。當其中某些因素發生變化，破壞這一平衡，海岸形態將產生改變，引起海岸侵蝕或海岸淤積，通常可分為河流改道、海平面上升、風暴潮等自然因素及修建水庫截流、不合理海岸工程等人為因素。

4.1 自然因素

4.1.1 河流改道

自然條件下的沙灘寬度受來沙與外動力輸沙動態平衡的影響。由于河北省的砂質海島多發育于灤河三角洲上，因此灤河入海泥沙對各島都有重要影響。根據灤河三角洲的地貌形態和沉積特征，灤河入海泥沙大部分用于灤河三角洲的外擴和水下三角洲的建造。

灤河曾發生過多次改道，因改道而廢棄的離岸沙壩會因為泥沙供給驟減而處于侵蝕狀態。祥云島、菩提島和月島就是灤河改道北移之后廢棄的離岸沙壩島或蝕余島，因為幾乎不再接收灤河的攜沙，所以自然條件下這3座沙島砂質岸灘處于嚴重的侵蝕狀態。該區附近曹妃甸龍島也處于這種大的外部環境中，河流和沿岸來沙補給量銳減，目前侵蝕現象仍在持續。

4.1.2 風暴潮

風暴潮和風暴浪是在極短時間內造成海岸快速侵蝕的主要原因。河北省海島岸灘因緯度較高，夏季臺風影響次數有限，所受極端天氣影響主要來自冬季寒潮大風引發的風暴潮和大浪。風暴潮潮高浪大，每次風暴過后，大量沙灘沉積物被帶到海里，灘面遭受明顯侵蝕[13]。

風暴潮對海岸的塑造不容忽視，一次強風暴潮往往破壞掉正常天氣情況下很長時間的沉積結果，對岸線影響顯著[13]。歷史資料顯示，河北省沿海是我國風暴潮災害嚴重的地區之一。1985—2011年河北省沿海共出現風暴潮44次，近年來風暴潮更加頻繁且嚴重，比如2016年“7·20”風暴潮、2017年“8·3”風暴潮、2019年臺風“利奇馬”引發的風暴潮等造成海島岸灘侵蝕加劇、高程降低，對海島穩定性影響極大。

4.1.3 海平面上升

海平面上升引起海岸侵蝕加劇的觀點是BRUUN在1962年首先提出的，他認為海面上升越快，海岸侵蝕后退速度越快越嚴重[14]。海平面上升改變了海洋與海岸動力條件，破壞了海岸物質原來的平衡和穩定狀態，加重了海岸侵蝕災害。據自然資源部發布的《2020年中國海平面公報》，1980—2020年我國海平面平均上升速率為3.4 mm/a，高于同期全球平均水平。預計未來30年，中國沿海海平面將上升55～170 mm。海平面上升作為一種緩發性災害，其長期積累效應加大了河北省海島的侵蝕作用。

4.2 人為因素

4.2.1 修建水庫截流攔沙

修建水庫截流攔沙，使來沙量減少，動態平衡發生轉變，砂質岸灘逐漸被侵蝕，岸灘寬度減小，甚至消失。比如，分布于灤河口南岸的長臂島、風云島、佛手島，以及浪窩口兩側的蛇崗、神奇島，岸灘受灤河來沙減少影響明顯。20世紀70年代以來，灤河上游修建了潘家口、大黑汀、桃林口等大量水庫，以及攔潮閘和引水工程，使河流流量減少，泥沙被攔截，入海泥沙量銳減，下游海島沙灘泥沙供應量低于流失量，岸灘呈明顯侵蝕狀態。

4.2.2 盜采海砂

隨著經濟的發展，人們對泥沙的需求越來越大，盲目開采海砂的現象也越來越普遍。河北近岸海域也存在大量盜采海砂的違法行為，據統計2010—2013年間相關部門共扣押非法采砂船只135艘，且主要集中在京唐港至曹妃甸海域。盜采海砂活動會導致海底地形發生變化，沙灘被掏空形成深坑，泥沙因橫向輸移，對水下泥沙進行補充，難以重新回到岸灘，最終導致泥沙向海凈輸移，打破沙灘泥沙動態平衡，使灘面遭受侵蝕，岸灘蝕退。

4.2.3 海岸工程

海岸工程不僅直接侵占砂質海岸，還能夠改變沿岸泥沙輸移機制和近岸波浪特征，影響沙灘的泥沙供應，改變蝕淤過程。海岸上修建的伸入海中的構筑物，攔截泥沙縱向輸移，導致工程上游的沙灘淤積，工程下游沙灘得不到有效的泥沙補充而面臨侵蝕。比如，風云島丁壩、京唐港、祥云灣碼頭及其他漁港的修建不僅侵占了大量的海島沙灘，而且加快了構筑物下游海灘的侵蝕速度。

4.2.4 修建養殖池

2000年以來，唐山市養殖業發展迅速，自灤河口至大清河口有大量養殖池，且規模逐年擴大。2010年后大清河口附近養殖池逐漸被清理，但灤河口至京唐港附近的養殖池仍迅速擴張，并侵占沙島，致海撈島消失，其他海島也被養殖池或多或少地占據。養殖池容易受風暴潮影響而破壞[15]，同時養殖池建設時需在海島灘面挖出數條潮汐通道，以滿足其換水需求，因此養殖池的大肆修建嚴重影響海島沙灘的自然演化，造成海岸侵蝕。

5 結 論

通過開展河北省海島沙灘侵蝕現狀調查，分析了侵蝕原因。研究表明，河北省海島均存在不同程度的侵蝕現象，灘肩平均寬度不足20 m，部分岸段已無灘肩，出現幾十厘米甚至幾米高的侵蝕陡坎、養殖池圍埝侵蝕塌陷等情況。河北省海島沙灘侵蝕是多方面因素共同作用的結果。其中，自然因素包括河流改道、風暴潮、海平面上升、風蝕作用等，人為因素主要包括修建水庫截流攔沙、盜采海砂、建設海岸工程、修建養殖池等。泥沙供給減少及人類活動改造是侵蝕加劇的主要原因，尤其是養殖池塘的擴建、海岸工程(港口、碼頭、防波堤、丁壩等)的建設，使得海灘人為固化，構筑物下游海灘遭受較嚴重的侵蝕。

為控制海島沙灘繼續侵蝕，提出以下修復建議：

(1)對海島周邊養殖池開展清理整治，退養還濕，潟湖清淤，進行島體養護修復并構建覆植沙丘，近岸構建沙壩等柔性海岸防護措施，逐步改善恢復海島濕地和周邊潟湖的自然景觀、生態結構功能。

(2)對旅游開發程度較高的祥云島、月島、龍島開展海灘養護，輔以水下放浪促淤措施，后緣采用覆植沙丘、多道沙堤保護屏障的恢復治理方式，有效保護河北省海島資源。