第27卷 第4期 2008年11月
台湾海峡
J OURNAL OF O CEANOGRAPHY I N TA I W AN STRA I T
V o. l 27, N o . 4
N ov . , 2008
泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
王广禄, 蔡 锋, 苏贤泽, 雷 刚
(国家海洋局第三海洋研究所, 福建厦门361005)
摘要:
基于泉州市沿岸岸滩侵蚀状况调查, 结合海岸动力地貌学知识研究, 分析泉州市沿岸岸滩侵
蚀状况. 调查岸段有32个, 对其进行采样拍照及侵蚀现状描述, 对7个岸段进行了剖面调查及沉积物分析. 研究表明泉州市沙质海岸以岬控岸和沙坝 泻湖为主, 岬控岸的沉积物和剖面表现为中细粒沉积和岸坡由近岸向海变平缓, 而沙坝 泻湖岸则以粗粒沉积和岸坡起伏不平为特征, 沉积物特征、沿岸输沙、平衡剖面及动力地貌均反映了泉州砂质海岸的侵蚀状况. 在全球海平面上升的大背景下, 除特大自然灾害影响, 泉州近海域的人为活动恶化了海岸侵蚀的程度, 其中以海砂开采最为严重.
关键词:
海岸侵蚀; 沙质海岸; 泉州市
文献标识码:A
文章编号:1000 8160(2008) 04 0547 08
中图分类号:P 737
据资料, 世界70%的砂质海岸遭受侵蚀, 被列为严重的海洋灾害之一, 随着全球海平面的上升及人类在海岸带的无序开发, 给原本就脆弱不堪的砂质海岸带来了一系列负面影响
[1]
. 世界各国包括美、日、澳、荷、
[2~5]
英等早已开展海岸侵蚀研究和防护工作, 目前海岸侵蚀已成为我国砂质海岸面临的又一普遍问题况进行调查和分析, 为下一步的治理工作提供依据.
. 近年
来泉州市沿岸海域的采沙活动愈演愈烈, 而沿海岸滩的侵蚀也急剧恶化. 因此很有必要对该市沿岸的侵蚀状
1 泉州海岸基本概况
泉州市衔接莆田与厦门两市东临台湾海峡, 为闽中低山丘陵台地地貌区, 海岸线总体方向为北东向. 区内出露基岩主要为一套属前泥盆纪的深变质的变质杂岩(主要由各种混合岩和变粒岩组成) 及燕山期的花岗岩. 全新世冰后期全球性海侵海平面相对稳定以来, 经各种外动力的长期塑造, 沿海海岸呈现出岬角与海湾(或溺谷河口湾) 相间, 丘陵台地与平原交错, 海岸线蜿蜒曲折的特征. 1. 1 海岸动力环境
本文研究区域包括湄洲湾、泉州湾、安海湾是泉州主要海湾. 根据 中国海湾志! (第八分册) 资料
[6]
, 其
近海动力情况如下:a . 波浪 湄洲湾以NE 向和SS W 向的风浪为主, 有S 向至SE 向的外海涌浪, 累年月平均波高0. 5~0. 9m 、周期2. 8~3. 2s ; 泉州湾常年以NNE NE 向、SS W 向的风浪与SS W 向的涌浪所形成的混合浪为主, 累年月平均波高0. 7~1. 1m 、周期3. 7~4. 2s ; 安海湾由围头湾顶部深入陆地, 形成狭长海湾, 湾外波浪不易侵入, 口内水浅, 且多潮滩, 不可能产生大浪, 外海域长浪向为ESE , 以涌浪为主. b. 潮流 其中湄洲湾、泉州湾为正规半日潮流运动形式为稳定的往复流, 涨潮流向湾内, 落潮流向湾外, 安海湾为非正规半日浅海潮流, 仍为稳定的往复流. c . 潮汐 湄洲湾、泉州湾潮差显著, 安海湾相对较弱, 湾口至湾顶逐渐增大月平均潮差变化较小, 属多台风暴潮海湾. 1. 2 沿岸泥沙运动特征
湄洲湾泥沙来源是周边溪流入海泥沙及海岸侵蚀向海输沙. 在其湾口泥沙按顺时针向南输沙. 泉州湾河口区泥沙主要来源是晋江和洛阳江, 水道附近有一定比例侵蚀来沙, 湾口区沉积物中还有湾外漂沙, 湾内输沙仍为顺时针方向. 安海湾泥沙来源于周围小溪及潮流输沙, 涨潮向湾内输沙, 落潮由湾顶向湾口下泄, 在中
收稿日期:2007 07 16
基金项目:国家908专项资助项目(908 02 03 04) 作者简介:王广禄(1982~), 男, 硕士研究生.
[7]
,
∀548∀
台
[6]
湾海峡27卷
部形成沙嘴, 沙嘴外侧输沙沿着沙嘴向西(图
1).
1. 3 海岸地貌
本区海岸类型包括(1) 基岩海岸 其海岸地貌表现为山地临海, 岸线曲折, 岸坡陡峻, 基岩裸露, 岬湾交错. (2) 沙质海岸 通常见于基岩岬角之间较为开敞的海湾内. 在岬角控制作用下, 发育沙质海滩, 而且海岸在平面上通常呈弧形分布. (3) 河口平原海岸和港湾淤泥质海岸 主要分布于晋江河口区和安海湾沿岸. 海岸低平, 向海微倾, 发育多为淤泥质或沙、泥混合质海滩, 前缘海边大部分有堤围防护. 此类海岸以堆积趋势为主要特征
[5]
.
2 研究方法及沙滩现状
2. 1 研究方法
本次海岸侵蚀现状调查着重于沙质海岸, 即对区内沿海沙质岸线从北往南选取32个岸段(观测点位分布见图1), 使用全站仪测量水上岸滩, 探测仪和GPS 定位测量水下地形. 测量的数据在AutoC AD 软件中绘制成海滩剖面图(图2). 海滩剖面沉积物样品, 分别采集剖面高、中、低潮带的表层样. 所采集的样品在室内利用M astersizer2000型激光粒度进行粒度分析(表1). 2. 2 沙滩现状
7个沙质岸段的侵蚀状况如下:(1) 墩南村东沙质海岸观测点(P1) 海岸呈侵蚀土崖状态, 前滨滩面有下蚀变薄的迹象, 局部裸露基岩风化壳或古第四纪黑色粘土层. (2) 崇武下坑村南沙嘴海岸观测点(P2) 沙嘴型拦湾沙坝海岸及其前滨滩面均未见明显侵蚀迹象. (3) 石湖角东侧海岸观测点(P3) 除岸前礁麓见潮流冲刷槽外, 沙嘴体其他部位不显侵蚀迹象. (4) 石湖角南面沙质海岸观测点位(P4) 沿岸沙堤海岸及岸前沙滩滩面, 目前均未见明显侵蚀现象. (5) 深沪湾华峰村东沙质海岸观测点(P5) 海岸前丘被吹蚀, 树根裸露, 前滨滩面沙层呈现下蚀变薄, 并裸露大片基岩风化壳及其上覆的晚更新世古海滩岩和早全新世古黑色粘土层. (6) 塘东村西沙嘴海岸西端观测点(P6) 沙嘴型沙坝海岸和前滨滩面虽未见典型侵蚀现象, 但整个海滨地形剖面表现为沙坝式断面形态, 即有侵蚀的迹象. (7) 安海湾口白沙沙嘴海岸观测点(P7) 白沙沙嘴(原为湾口坝,
4期王广禄等:泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
表1 剖面表层沉积物粒度特征
T ab . 1 G ranular it y characters a t surface sedi m ents o f a ll pro fie l s
粒组含量/%
剖面
潮位
砾
高潮带
P1
中潮带低潮带高潮带
P2
中潮带低潮带高潮带
P3
中潮带低潮带高潮带
P4
中潮带低潮带高潮带
P5
中潮带低潮带高潮带
P6
中潮带低潮带潮上带高潮带
P7
中潮带低潮带
0. 000. 000. 001. 880. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 007. 6525. 8814. 760. 00
砂100. 00100. 00100. 0098. 12100. 00100. 00100. 00100. 00100. 00100. 0097. 2998. 26100. 00100. 0085. 48100. 0099. 4999. 8792. 3574. 1279. 4617. 37
粉砂0. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 002. 711. 740. 000. 0011. 730. 000. 510. 130. 000. 005. 0459. 84
M z 2. 352. 412. 591. 672. 062. 451. 831. 391. 771. 962. 722. 941. 912. 462. 961. 751. 191. 790. 64-0. 520. 556. 25
i 0. 510. 520. 531. 160. 650. 790. 560. 670. 441. 030. 570. 540. 770. 880. 390. 450. 481. 391. 210. 941. 712. 42
Sk i 0. 00-0. 02-0. 16-0. 32-0. 09-0. 31-0. 04-0. 080. 00-0. 290. 030. 00-0. 11-0. 21-0. 01-0. 010. 030. 430. 02-0. 110. 28-0. 16
Kg
粒度参数
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0. 950. 961. 321. 131. 102. 000. 981. 510. 961. 140. 980. 941. 101. 160. 970. 960. 942. 820. 801. 231. 001. 15
3 海滩侵蚀状况分析
泉州沿岸近几年间发生明显的海岸侵蚀现象, 究其根本原因有两种:其一是受岸滩的泥沙供给量的变化; 其二为沿岸海洋动力改变3. 1 近岸沉积物分析
泉州砂质海岸主要是陆源来沙, 河流输沙仅有泉州湾的晋江和洛阳江, 整体上物源比较单一. 从本次调查来自不同湾口的7个剖面沉积物特征分析, 岬控砂质海岸的沉积物分选度均在中等以上, 说明沙源较为集中. 其中P3、P4剖面的沉积物分选度相对P1、P5略差, 这是泉州湾河流输沙、侵蚀来沙和湾外来沙共同作用的结果. 而其偏态为负偏到近对称, 峰态为中等偏窄, 反映岬控砂质海岸的固沙能力和环境稳定性. 对于沙坝 瀉湖型沉积物特征以差分选度、负偏态、窄峰态为主, 但其沙源大部分是沿岸漂沙及侵蚀来沙, 来源单一, 造成这现象的原因可能是由于附近动力条件改变, 使近岸沉积物重新筛选. 3. 2 沿岸输沙分析
从海岸类型来看, 剖面P1、P3、P4、P5岸段均属于岬控弧形沙质海岸, 在岬角控制作用下岸段固沙能力相对较强. 在沙源供给上, 剖面P1、P3、P4、P5均有潮流输沙和沿岸输沙, 其中剖面P3、P4岸段又有晋江供给, . [8, 9]
. 两种因素所导致的结果是岸滩平衡剖面的向岸或向海的移动, 泥沙供给
减少, 海洋动力增强, 平衡剖面向岸移动, 也就产生了海岸侵蚀.
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台
[10]
湾海峡27卷
下, 能够构筑成动态平衡沙滩. 对于沙源单一的P1、P5岸段沙源供给不足是造成的显著侵蚀直接因素.
剖面P2、P6、P7所在岸段为沙坝 瀉湖型海岸. 它们的沿岸输沙均沿沙嘴向瀉湖口输送. P6、P7有侵蚀迹象说明此岸段沿岸输沙的沙源补给不足, 相对而言P2侵蚀微弱, 这与泉州湾的河流沙源补给有直接原因
.
4期王广禄等:泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
∀551∀
近年来泉州沿岸采沙活动成为影响海岸泥沙输移又一重要因素. 采沙的直观影响是海岸地貌上的变化, 堤岸坍塌、路基下沉、防风林损坏、沙滩景观消失等. 其采沙活跃区域主要位于个大入海湾口, 据2005年5月现场考察湄洲湾、泉州湾、围头湾平均每日活动的采沙船数量有20艘以上, 吨位从50到300, t 日采沙总量超过30万m . 湄洲湾、泉州湾、围头湾的近岸沙体正遭受采沙的破坏, 在沿岸输沙的下游往往成为侵蚀比较严重的区域(图
3).
3
沿岸输沙作为波浪纵向作用的体现, 可用如下数学模型表达:
-8-0. 971. 032. 941. 2
Q l =1. 906#10g F V co s n o o si
式中, Q l 为泥沙以体积(含空隙) 计量时的沿岸输沙率(m/s);g 为重力加速度(m /s ); F 为某风向的风区长度(m ); V 为某风向风速(m /s); o 为某风向与岸线夹角的余角
[11]
3
2
.
结合 中国海湾志! 第八分册各湾口多年平均风要素, 可算出湄洲湾、泉州湾及安海湾等海湾附近岸段
3
某风向年沿岸输沙率, 各风向输沙率代数和得出年净输沙率, 其多年平均值分别为10. 5、9. 8、9. 4万m /a, 采沙强度远远超过沙滩自然输沙能力. 3. 3 平衡剖面的稳定性
平衡剖面是在一定的泥沙物质特性、海洋动力(波浪、潮汐、沿岸泥沙流) 及海平面条件下, 海岸剖面从水下岸坡, 潮间带, 潮上带具有确定的空间形态结构(垂向高程、水平位置、坡度等) 及物质结构的理想剖面. 平衡剖面为沙滩的蚀淤状态提供很好的指示作用. 在波浪横向作用下沙质海滩沉积分布是近岸粗远岸细, 从表1中得出7条调查剖面沉积物分布没有这种分布特点. 由岸滩剖面形态对比中可发现:岬控海岸遭受严重侵蚀的P1、P5的剖面坡度要比侵蚀微弱的P3、P4陡峭; 沙坝 瀉湖海岸遭受明显侵蚀的P6、P7已出现不同程度的挖坑(图3). 发生侵蚀的沙滩剖面整体上由远岸向近岸变徙, 由平缓的消散型近滨滩面向倾斜反射型前滨滩面转变, 这也是剖面对动力条件的响应.
海岸平衡剖面作为波浪对海岸横向作用的直观反映, 在采沙的影响下位置会发生移动(图4). 近海采沙
[13]
会增加近岸水深, 使向岸波浪加强, 产生海岸离岸净输沙而破坏海岸地貌. 根据美国 海岸工程手册! 关系式反映出沙滩沉积物离岸输移应满足下面条件:
H o s
∃L o [12]
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H o s 为盛行波浪向的有效波高(Ho s =H max /3),T 为平均周期, L o 为波长(Lo =1. 56T ), 为沙滩泥沙的平均沉速. 按我国 航道工程手册! 中计算泥沙沉速的3. 3. 2 16公式
f =6. 77
3
3
[14]
r s -r r s -T
d +-r 1. 9226
取r s =2650kg /m, r =1025kg /m, T =20%, d 值分别取各湾口附近调查剖面低潮的沉积平均粒径作为分析, P1、P3、P7分别为:0. 17、0. 29、0. 19mm , 进而算得沉积速率为1. 6、2. 9、1. 8c m /s. 根据 中国海湾志! 三个海湾的盛行波浪的有效波高和平均周期为1. 2m 、2. 9s ; 1. 4m 、3. 8s ; 2. 3m 、5. 7s , 经计算P1、P3、P7的泥沙输移对比值为:(0. 414
(0. 404
3. 4 岸滩动力地貌响应
3. 4. 1 岬控沙质海岸侵蚀情况 本研究所选取的剖面P1、P4及P5皆属于岬控沙质海岸. 这类海岸沙质物源主要来自注入海湾的小型山地河流搬运或海岸的侵蚀物, 动力条件通常属于浪控海岸. 浪潮作用指数(K ) 是衡量岸滩动力地貌的重要指标, 它与沉积物粒径, 滩面坡度是正相相关的. 其中闽粤沿海的K 值以粤东为最高, 且逐步往东、西两侧降低, K 值多大于1
[15]
.
从沉积物粒度分析来看P1、P3、P4、P5处岸段的沉积物分选性较好以中细砂为主(表1), 并且中低潮沉积物存在从北向南变细的趋势, 恰与K 值变化相反. 从剖面图上(图2) 也可以看出几处岸段的后滨陡峭, 前滨宽阔平坦, 使得岸滩兼具反射和消散性. 这两种动力地貌特征的变化, 正是由于横纵向海岸作用条件的改变, 使得泉州沿岸动力条件和泥沙输送发生变化所造成的.
3. 4. 2 沙坝 瀉湖岸的侵蚀 剖面P2、P6、P7所在岸段为沙坝 瀉湖岸, 其构成为沙嘴砂体, 具有华南沙坝 瀉湖岸的普遍特征:通常居于岬控海湾之内, 沙坝一端向湾中伸延; 海岸对于动力条件和泥沙状况的变化具有自调响应, 以达到泥沙动态平衡迁移的机能. 3. 5 讨论
根据中国科学院地球科学部对海平面上升造成的岸线变化进行了预测, 当海平面上升0. 5m 时, 中国沙质海岸平均后退23. 7m. 国家海洋局发布的 2006年中国海平面公报! 显示, 2003年至2006年, 中国东海海平面平均上升速率为3. 1mm /a
[16]
. 在此情况下, 泉州无海堤工程措施护案的软岩类海岸(如第四组沉积层、
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象多见于有海堤护岸的岸段. 从时间尺度划分我国海岸侵蚀类型包括:长周期趋势性的海岸侵蚀现象, 它主要由河流改道、三角洲泼弃或流域来沙减少所引起, 通岸的侵蚀强度由河岸夷平作用及海滩剖面调整过程加以调节; 短周期的暴风浪现象
[17]
.
泉州市沿海海滩泥沙主要来源于晋江等河流的输沙、沿岸陆域侵蚀入海泥沙和陆架供沙, 海岸多有岬角控制动力环境相对稳定, 其侵蚀情况以长周期趋势性为主, 与近几十年来入海河流的开发(如河流建闸、修筑水库及海湾围垦等) 有关, 使得其入海输沙量呈逐年减少的趋势, 海岸侵蚀以泉州湾为中心向南北逐渐加强. 而风暴造成的短周期侵蚀多发生在局部岸段. 从海岸带作用机理分析, 近海域采沙造成波浪对海岸作用强度增加, 导致沉积物特征改变, 动力地貌上的规律不协调, 加速岸线蚀退. 海砂开采已然成为海岸侵蚀重要人为因素之一.
4 结论
(1) 泉州沙质海岸以岬湾海岸和沙坝 瀉湖岸为主. 从近岸沉积物特征、沿岸输沙、岸滩平衡剖面移动及浪潮作用指数(K ) 值的变化规律上反映, 除泉州湾外大部分岸段均出现不同程度的侵蚀现象, 这与泉州湾重要河流入海泥沙补给有关.
(2) 在全球海平面上升的大背景下, 海岸线向岸移动幅度变快, 沙滩剖面调整速度加快. 泉州各类型海岸处于岬湾控制中, 动力和泥沙情况相对稳定, 除发生台风、风暴潮等异常自然事件, 不会造成海岸迅速蚀退.
(3) 近岸海域的采砂活动是泉州近年来海岸侵蚀的主要因素. 泉州市海岸采砂强度大于其沿岸输沙强度, 致使附近海岸泥沙补给严重不足, 导致海滩资源损失. 沿岩沙源枯竭, 海岸动力增强, 导致海岸侵蚀. 参考文献:
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∀554∀
台湾海峡27卷
Characters of sand beach erosi on i n Quanzhou and it causes
WANG Guang lu , CA I Fen , S U X ian ze , LE I Gang
(Th ird Institute of O ceanography , S OA, X i a m en 361005, Ch i na)
Abstrac:t B ased on the data fro m the i n vesti g ation of coast m o r phodyna m ics in Quanzhou , t h e erosi o n status of Quanzhou beach is stud ied . Am ong the m 32sand beachesw ere st u diesw ith photos and descripti o ns o f erosi o n status and 7beaches w ere chosen for profile i n vesti g ation and sedi m ent ana l y sis . It show s that the cape bay coast and bar rier lagoon coast are the m a j o r types o fQuanzhou sandy beach. M iddle fine sed i m ent and the coast slope flatti n g to w ards t h e sea is the character o f cape bay coas, t w hile t h e coarse sed i m ent and accidented beach slope in cape bay coast i s the characteristic of barriers . According ly , the littoral sand transportati o n , balance profile and m orphodyna m ics are a ll results of the presen t status of cost erosi o n i n Quanzhou. It is concluded that besides g l o ba l sea level ris i n g and super disaster , hum an explorati o n has greatly accelerated the coast erosion i n Quanzhou , especially , t h e sand evacuati o n on the beach .
Key wor ds :coastal erosion; sandy beach ; Quanzhou
(责任编辑:林秀清)
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泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
王广禄, 蔡 锋, 苏贤泽, 雷 刚
(国家海洋局第三海洋研究所, 福建厦门361005)
摘要:
基于泉州市沿岸岸滩侵蚀状况调查, 结合海岸动力地貌学知识研究, 分析泉州市沿岸岸滩侵
蚀状况. 调查岸段有32个, 对其进行采样拍照及侵蚀现状描述, 对7个岸段进行了剖面调查及沉积物分析. 研究表明泉州市沙质海岸以岬控岸和沙坝 泻湖为主, 岬控岸的沉积物和剖面表现为中细粒沉积和岸坡由近岸向海变平缓, 而沙坝 泻湖岸则以粗粒沉积和岸坡起伏不平为特征, 沉积物特征、沿岸输沙、平衡剖面及动力地貌均反映了泉州砂质海岸的侵蚀状况. 在全球海平面上升的大背景下, 除特大自然灾害影响, 泉州近海域的人为活动恶化了海岸侵蚀的程度, 其中以海砂开采最为严重.
关键词:
海岸侵蚀; 沙质海岸; 泉州市
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文章编号:1000 8160(2008) 04 0547 08
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据资料, 世界70%的砂质海岸遭受侵蚀, 被列为严重的海洋灾害之一, 随着全球海平面的上升及人类在海岸带的无序开发, 给原本就脆弱不堪的砂质海岸带来了一系列负面影响
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. 世界各国包括美、日、澳、荷、
[2~5]
英等早已开展海岸侵蚀研究和防护工作, 目前海岸侵蚀已成为我国砂质海岸面临的又一普遍问题况进行调查和分析, 为下一步的治理工作提供依据.
. 近年
来泉州市沿岸海域的采沙活动愈演愈烈, 而沿海岸滩的侵蚀也急剧恶化. 因此很有必要对该市沿岸的侵蚀状
1 泉州海岸基本概况
泉州市衔接莆田与厦门两市东临台湾海峡, 为闽中低山丘陵台地地貌区, 海岸线总体方向为北东向. 区内出露基岩主要为一套属前泥盆纪的深变质的变质杂岩(主要由各种混合岩和变粒岩组成) 及燕山期的花岗岩. 全新世冰后期全球性海侵海平面相对稳定以来, 经各种外动力的长期塑造, 沿海海岸呈现出岬角与海湾(或溺谷河口湾) 相间, 丘陵台地与平原交错, 海岸线蜿蜒曲折的特征. 1. 1 海岸动力环境
本文研究区域包括湄洲湾、泉州湾、安海湾是泉州主要海湾. 根据 中国海湾志! (第八分册) 资料
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, 其
近海动力情况如下:a . 波浪 湄洲湾以NE 向和SS W 向的风浪为主, 有S 向至SE 向的外海涌浪, 累年月平均波高0. 5~0. 9m 、周期2. 8~3. 2s ; 泉州湾常年以NNE NE 向、SS W 向的风浪与SS W 向的涌浪所形成的混合浪为主, 累年月平均波高0. 7~1. 1m 、周期3. 7~4. 2s ; 安海湾由围头湾顶部深入陆地, 形成狭长海湾, 湾外波浪不易侵入, 口内水浅, 且多潮滩, 不可能产生大浪, 外海域长浪向为ESE , 以涌浪为主. b. 潮流 其中湄洲湾、泉州湾为正规半日潮流运动形式为稳定的往复流, 涨潮流向湾内, 落潮流向湾外, 安海湾为非正规半日浅海潮流, 仍为稳定的往复流. c . 潮汐 湄洲湾、泉州湾潮差显著, 安海湾相对较弱, 湾口至湾顶逐渐增大月平均潮差变化较小, 属多台风暴潮海湾. 1. 2 沿岸泥沙运动特征
湄洲湾泥沙来源是周边溪流入海泥沙及海岸侵蚀向海输沙. 在其湾口泥沙按顺时针向南输沙. 泉州湾河口区泥沙主要来源是晋江和洛阳江, 水道附近有一定比例侵蚀来沙, 湾口区沉积物中还有湾外漂沙, 湾内输沙仍为顺时针方向. 安海湾泥沙来源于周围小溪及潮流输沙, 涨潮向湾内输沙, 落潮由湾顶向湾口下泄, 在中
收稿日期:2007 07 16
基金项目:国家908专项资助项目(908 02 03 04) 作者简介:王广禄(1982~), 男, 硕士研究生.
[7]
,
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台
[6]
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部形成沙嘴, 沙嘴外侧输沙沿着沙嘴向西(图
1).
1. 3 海岸地貌
本区海岸类型包括(1) 基岩海岸 其海岸地貌表现为山地临海, 岸线曲折, 岸坡陡峻, 基岩裸露, 岬湾交错. (2) 沙质海岸 通常见于基岩岬角之间较为开敞的海湾内. 在岬角控制作用下, 发育沙质海滩, 而且海岸在平面上通常呈弧形分布. (3) 河口平原海岸和港湾淤泥质海岸 主要分布于晋江河口区和安海湾沿岸. 海岸低平, 向海微倾, 发育多为淤泥质或沙、泥混合质海滩, 前缘海边大部分有堤围防护. 此类海岸以堆积趋势为主要特征
[5]
.
2 研究方法及沙滩现状
2. 1 研究方法
本次海岸侵蚀现状调查着重于沙质海岸, 即对区内沿海沙质岸线从北往南选取32个岸段(观测点位分布见图1), 使用全站仪测量水上岸滩, 探测仪和GPS 定位测量水下地形. 测量的数据在AutoC AD 软件中绘制成海滩剖面图(图2). 海滩剖面沉积物样品, 分别采集剖面高、中、低潮带的表层样. 所采集的样品在室内利用M astersizer2000型激光粒度进行粒度分析(表1). 2. 2 沙滩现状
7个沙质岸段的侵蚀状况如下:(1) 墩南村东沙质海岸观测点(P1) 海岸呈侵蚀土崖状态, 前滨滩面有下蚀变薄的迹象, 局部裸露基岩风化壳或古第四纪黑色粘土层. (2) 崇武下坑村南沙嘴海岸观测点(P2) 沙嘴型拦湾沙坝海岸及其前滨滩面均未见明显侵蚀迹象. (3) 石湖角东侧海岸观测点(P3) 除岸前礁麓见潮流冲刷槽外, 沙嘴体其他部位不显侵蚀迹象. (4) 石湖角南面沙质海岸观测点位(P4) 沿岸沙堤海岸及岸前沙滩滩面, 目前均未见明显侵蚀现象. (5) 深沪湾华峰村东沙质海岸观测点(P5) 海岸前丘被吹蚀, 树根裸露, 前滨滩面沙层呈现下蚀变薄, 并裸露大片基岩风化壳及其上覆的晚更新世古海滩岩和早全新世古黑色粘土层. (6) 塘东村西沙嘴海岸西端观测点(P6) 沙嘴型沙坝海岸和前滨滩面虽未见典型侵蚀现象, 但整个海滨地形剖面表现为沙坝式断面形态, 即有侵蚀的迹象. (7) 安海湾口白沙沙嘴海岸观测点(P7) 白沙沙嘴(原为湾口坝,
4期王广禄等:泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
表1 剖面表层沉积物粒度特征
T ab . 1 G ranular it y characters a t surface sedi m ents o f a ll pro fie l s
粒组含量/%
剖面
潮位
砾
高潮带
P1
中潮带低潮带高潮带
P2
中潮带低潮带高潮带
P3
中潮带低潮带高潮带
P4
中潮带低潮带高潮带
P5
中潮带低潮带高潮带
P6
中潮带低潮带潮上带高潮带
P7
中潮带低潮带
0. 000. 000. 001. 880. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 007. 6525. 8814. 760. 00
砂100. 00100. 00100. 0098. 12100. 00100. 00100. 00100. 00100. 00100. 0097. 2998. 26100. 00100. 0085. 48100. 0099. 4999. 8792. 3574. 1279. 4617. 37
粉砂0. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 000. 002. 711. 740. 000. 0011. 730. 000. 510. 130. 000. 005. 0459. 84
M z 2. 352. 412. 591. 672. 062. 451. 831. 391. 771. 962. 722. 941. 912. 462. 961. 751. 191. 790. 64-0. 520. 556. 25
i 0. 510. 520. 531. 160. 650. 790. 560. 670. 441. 030. 570. 540. 770. 880. 390. 450. 481. 391. 210. 941. 712. 42
Sk i 0. 00-0. 02-0. 16-0. 32-0. 09-0. 31-0. 04-0. 080. 00-0. 290. 030. 00-0. 11-0. 21-0. 01-0. 010. 030. 430. 02-0. 110. 28-0. 16
Kg
粒度参数
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0. 950. 961. 321. 131. 102. 000. 981. 510. 961. 140. 980. 941. 101. 160. 970. 960. 942. 820. 801. 231. 001. 15
3 海滩侵蚀状况分析
泉州沿岸近几年间发生明显的海岸侵蚀现象, 究其根本原因有两种:其一是受岸滩的泥沙供给量的变化; 其二为沿岸海洋动力改变3. 1 近岸沉积物分析
泉州砂质海岸主要是陆源来沙, 河流输沙仅有泉州湾的晋江和洛阳江, 整体上物源比较单一. 从本次调查来自不同湾口的7个剖面沉积物特征分析, 岬控砂质海岸的沉积物分选度均在中等以上, 说明沙源较为集中. 其中P3、P4剖面的沉积物分选度相对P1、P5略差, 这是泉州湾河流输沙、侵蚀来沙和湾外来沙共同作用的结果. 而其偏态为负偏到近对称, 峰态为中等偏窄, 反映岬控砂质海岸的固沙能力和环境稳定性. 对于沙坝 瀉湖型沉积物特征以差分选度、负偏态、窄峰态为主, 但其沙源大部分是沿岸漂沙及侵蚀来沙, 来源单一, 造成这现象的原因可能是由于附近动力条件改变, 使近岸沉积物重新筛选. 3. 2 沿岸输沙分析
从海岸类型来看, 剖面P1、P3、P4、P5岸段均属于岬控弧形沙质海岸, 在岬角控制作用下岸段固沙能力相对较强. 在沙源供给上, 剖面P1、P3、P4、P5均有潮流输沙和沿岸输沙, 其中剖面P3、P4岸段又有晋江供给, . [8, 9]
. 两种因素所导致的结果是岸滩平衡剖面的向岸或向海的移动, 泥沙供给
减少, 海洋动力增强, 平衡剖面向岸移动, 也就产生了海岸侵蚀.
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台
[10]
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下, 能够构筑成动态平衡沙滩. 对于沙源单一的P1、P5岸段沙源供给不足是造成的显著侵蚀直接因素.
剖面P2、P6、P7所在岸段为沙坝 瀉湖型海岸. 它们的沿岸输沙均沿沙嘴向瀉湖口输送. P6、P7有侵蚀迹象说明此岸段沿岸输沙的沙源补给不足, 相对而言P2侵蚀微弱, 这与泉州湾的河流沙源补给有直接原因
.
4期王广禄等:泉州市砂质海岸侵蚀特征及原因分析
∀551∀
近年来泉州沿岸采沙活动成为影响海岸泥沙输移又一重要因素. 采沙的直观影响是海岸地貌上的变化, 堤岸坍塌、路基下沉、防风林损坏、沙滩景观消失等. 其采沙活跃区域主要位于个大入海湾口, 据2005年5月现场考察湄洲湾、泉州湾、围头湾平均每日活动的采沙船数量有20艘以上, 吨位从50到300, t 日采沙总量超过30万m . 湄洲湾、泉州湾、围头湾的近岸沙体正遭受采沙的破坏, 在沿岸输沙的下游往往成为侵蚀比较严重的区域(图
3).
3
沿岸输沙作为波浪纵向作用的体现, 可用如下数学模型表达:
-8-0. 971. 032. 941. 2
Q l =1. 906#10g F V co s n o o si
式中, Q l 为泥沙以体积(含空隙) 计量时的沿岸输沙率(m/s);g 为重力加速度(m /s ); F 为某风向的风区长度(m ); V 为某风向风速(m /s); o 为某风向与岸线夹角的余角
[11]
3
2
.
结合 中国海湾志! 第八分册各湾口多年平均风要素, 可算出湄洲湾、泉州湾及安海湾等海湾附近岸段
3
某风向年沿岸输沙率, 各风向输沙率代数和得出年净输沙率, 其多年平均值分别为10. 5、9. 8、9. 4万m /a, 采沙强度远远超过沙滩自然输沙能力. 3. 3 平衡剖面的稳定性
平衡剖面是在一定的泥沙物质特性、海洋动力(波浪、潮汐、沿岸泥沙流) 及海平面条件下, 海岸剖面从水下岸坡, 潮间带, 潮上带具有确定的空间形态结构(垂向高程、水平位置、坡度等) 及物质结构的理想剖面. 平衡剖面为沙滩的蚀淤状态提供很好的指示作用. 在波浪横向作用下沙质海滩沉积分布是近岸粗远岸细, 从表1中得出7条调查剖面沉积物分布没有这种分布特点. 由岸滩剖面形态对比中可发现:岬控海岸遭受严重侵蚀的P1、P5的剖面坡度要比侵蚀微弱的P3、P4陡峭; 沙坝 瀉湖海岸遭受明显侵蚀的P6、P7已出现不同程度的挖坑(图3). 发生侵蚀的沙滩剖面整体上由远岸向近岸变徙, 由平缓的消散型近滨滩面向倾斜反射型前滨滩面转变, 这也是剖面对动力条件的响应.
海岸平衡剖面作为波浪对海岸横向作用的直观反映, 在采沙的影响下位置会发生移动(图4). 近海采沙
[13]
会增加近岸水深, 使向岸波浪加强, 产生海岸离岸净输沙而破坏海岸地貌. 根据美国 海岸工程手册! 关系式反映出沙滩沉积物离岸输移应满足下面条件:
H o s
∃L o [12]
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2
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H o s 为盛行波浪向的有效波高(Ho s =H max /3),T 为平均周期, L o 为波长(Lo =1. 56T ), 为沙滩泥沙的平均沉速. 按我国 航道工程手册! 中计算泥沙沉速的3. 3. 2 16公式
f =6. 77
3
3
[14]
r s -r r s -T
d +-r 1. 9226
取r s =2650kg /m, r =1025kg /m, T =20%, d 值分别取各湾口附近调查剖面低潮的沉积平均粒径作为分析, P1、P3、P7分别为:0. 17、0. 29、0. 19mm , 进而算得沉积速率为1. 6、2. 9、1. 8c m /s. 根据 中国海湾志! 三个海湾的盛行波浪的有效波高和平均周期为1. 2m 、2. 9s ; 1. 4m 、3. 8s ; 2. 3m 、5. 7s , 经计算P1、P3、P7的泥沙输移对比值为:(0. 414
(0. 404
3. 4 岸滩动力地貌响应
3. 4. 1 岬控沙质海岸侵蚀情况 本研究所选取的剖面P1、P4及P5皆属于岬控沙质海岸. 这类海岸沙质物源主要来自注入海湾的小型山地河流搬运或海岸的侵蚀物, 动力条件通常属于浪控海岸. 浪潮作用指数(K ) 是衡量岸滩动力地貌的重要指标, 它与沉积物粒径, 滩面坡度是正相相关的. 其中闽粤沿海的K 值以粤东为最高, 且逐步往东、西两侧降低, K 值多大于1
[15]
.
从沉积物粒度分析来看P1、P3、P4、P5处岸段的沉积物分选性较好以中细砂为主(表1), 并且中低潮沉积物存在从北向南变细的趋势, 恰与K 值变化相反. 从剖面图上(图2) 也可以看出几处岸段的后滨陡峭, 前滨宽阔平坦, 使得岸滩兼具反射和消散性. 这两种动力地貌特征的变化, 正是由于横纵向海岸作用条件的改变, 使得泉州沿岸动力条件和泥沙输送发生变化所造成的.
3. 4. 2 沙坝 瀉湖岸的侵蚀 剖面P2、P6、P7所在岸段为沙坝 瀉湖岸, 其构成为沙嘴砂体, 具有华南沙坝 瀉湖岸的普遍特征:通常居于岬控海湾之内, 沙坝一端向湾中伸延; 海岸对于动力条件和泥沙状况的变化具有自调响应, 以达到泥沙动态平衡迁移的机能. 3. 5 讨论
根据中国科学院地球科学部对海平面上升造成的岸线变化进行了预测, 当海平面上升0. 5m 时, 中国沙质海岸平均后退23. 7m. 国家海洋局发布的 2006年中国海平面公报! 显示, 2003年至2006年, 中国东海海平面平均上升速率为3. 1mm /a
[16]
. 在此情况下, 泉州无海堤工程措施护案的软岩类海岸(如第四组沉积层、
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象多见于有海堤护岸的岸段. 从时间尺度划分我国海岸侵蚀类型包括:长周期趋势性的海岸侵蚀现象, 它主要由河流改道、三角洲泼弃或流域来沙减少所引起, 通岸的侵蚀强度由河岸夷平作用及海滩剖面调整过程加以调节; 短周期的暴风浪现象
[17]
.
泉州市沿海海滩泥沙主要来源于晋江等河流的输沙、沿岸陆域侵蚀入海泥沙和陆架供沙, 海岸多有岬角控制动力环境相对稳定, 其侵蚀情况以长周期趋势性为主, 与近几十年来入海河流的开发(如河流建闸、修筑水库及海湾围垦等) 有关, 使得其入海输沙量呈逐年减少的趋势, 海岸侵蚀以泉州湾为中心向南北逐渐加强. 而风暴造成的短周期侵蚀多发生在局部岸段. 从海岸带作用机理分析, 近海域采沙造成波浪对海岸作用强度增加, 导致沉积物特征改变, 动力地貌上的规律不协调, 加速岸线蚀退. 海砂开采已然成为海岸侵蚀重要人为因素之一.
4 结论
(1) 泉州沙质海岸以岬湾海岸和沙坝 瀉湖岸为主. 从近岸沉积物特征、沿岸输沙、岸滩平衡剖面移动及浪潮作用指数(K ) 值的变化规律上反映, 除泉州湾外大部分岸段均出现不同程度的侵蚀现象, 这与泉州湾重要河流入海泥沙补给有关.
(2) 在全球海平面上升的大背景下, 海岸线向岸移动幅度变快, 沙滩剖面调整速度加快. 泉州各类型海岸处于岬湾控制中, 动力和泥沙情况相对稳定, 除发生台风、风暴潮等异常自然事件, 不会造成海岸迅速蚀退.
(3) 近岸海域的采砂活动是泉州近年来海岸侵蚀的主要因素. 泉州市海岸采砂强度大于其沿岸输沙强度, 致使附近海岸泥沙补给严重不足, 导致海滩资源损失. 沿岩沙源枯竭, 海岸动力增强, 导致海岸侵蚀. 参考文献:
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Characters of sand beach erosi on i n Quanzhou and it causes
WANG Guang lu , CA I Fen , S U X ian ze , LE I Gang
(Th ird Institute of O ceanography , S OA, X i a m en 361005, Ch i na)
Abstrac:t B ased on the data fro m the i n vesti g ation of coast m o r phodyna m ics in Quanzhou , t h e erosi o n status of Quanzhou beach is stud ied . Am ong the m 32sand beachesw ere st u diesw ith photos and descripti o ns o f erosi o n status and 7beaches w ere chosen for profile i n vesti g ation and sedi m ent ana l y sis . It show s that the cape bay coast and bar rier lagoon coast are the m a j o r types o fQuanzhou sandy beach. M iddle fine sed i m ent and the coast slope flatti n g to w ards t h e sea is the character o f cape bay coas, t w hile t h e coarse sed i m ent and accidented beach slope in cape bay coast i s the characteristic of barriers . According ly , the littoral sand transportati o n , balance profile and m orphodyna m ics are a ll results of the presen t status of cost erosi o n i n Quanzhou. It is concluded that besides g l o ba l sea level ris i n g and super disaster , hum an explorati o n has greatly accelerated the coast erosion i n Quanzhou , especially , t h e sand evacuati o n on the beach .
Key wor ds :coastal erosion; sandy beach ; Quanzhou
(责任编辑:林秀清)