5.2.1 海岸侵蚀
1)海岸侵蚀原因
海岸侵蚀是指海岸带的地形地貌与海岸动力过程中不相适应所造成的泥沙搬运和转移。由于海岸带地处动态平衡的特殊地理单元,因此海岸侵蚀问题复杂、原因众多、危害匪浅。
海岸侵蚀是一种灾害性的海岸地质现象,它遍及全球海岸。受全球气候变暖及人为活动的影响而产生的海平面上升加速将使海岸淹没和侵蚀范围进一步扩大,程度日益加剧。世界上一些滨海国家多年来一直在关注着它的发展和变化,并不断研究其防护对策。同样,在我国漫长的海岸线上也存在着不同程度的海岸侵蚀问题,其中不少岸段因河流改道、海岸夷平作用、暴风浪及强潮的冲刷而发生了不同程度的侵蚀后退。
海岸侵蚀的直接原因是海岸的泥沙亏损与动力增强,而引起泥沙亏损和动力增强的根本原因主要有自然因素和人类活动的影响。海岸作为一个系统,在稳定状态下,物质和能量的输入输出处于平衡状态。海岸系统的物质基础是泥沙的运移,能量因素是海岸波浪、流场、潮汐的作用。造成海岸侵蚀的物质能量机制是海岸泥沙供给减少或由于海岸海洋动力自然加强致使泥沙从海岸系统中丢失。海岸侵蚀的主要原因有如下:
(1)海岸沿岸泥沙亏损引起的岸线侵蚀。
①河流输沙的减少。河流输沙是海滩沙的主要来源,我国沿海入海河流的泥沙输出量巨大,泥沙量对海岸线的后退淤进有举足轻重的作用。沿海地区构造升降的不同及其引起的入海河流沉积物的分配不均也是产生海岸线淤侵的主要原因。河流改道引起泥沙来源断绝,使原来淤进的岸线迅速转变为侵蚀后退,最典型的例子就是废黄河口的岸线后退。1855年黄河北归入渤海后,废黄河口海岸一直遭受侵蚀,侵蚀最强烈的地区是废黄河口附近,向南至三角洲边缘部分,侵蚀速度逐渐减小。根据南京大学海岸与海岛实验室的研究,1930—1980年废黄河口岸段海岸线平均后退20~30 m/年,北段后退15 m/年,南段后退20~30 m/年,滩面蚀低0.5~1.0 m/年。
河流入海径流和入海输沙量的逐步减少也会引起河口海岸线的后退。引滦入津工程引起入海水沙变化,对现代滦河三角洲岸线演变有明显的影响。工程前,多年平均入海水量41.9×108 m3,入海沙量2.22×107 t;工程后(1980—1984年),入海水量3.55×108 m3,入海沙量1.03×107 t。工程前海岸线向海延伸,最大延伸速率达81.8 m/年;工程后岸线普遍侵蚀后退,后退速率以口门最大为300 m/年,并向两侧变小。
②沿岸挖沙。沙质海滩特大高潮线以上多为长草的沙丘或沿岸沙堤,不经常受到海浪冲刷,可视为天然屏障。由于人工水下采沙,破坏了海滩水下海浪动力与泥沙供应间的动态平衡,海洋动力必然要再从岸滩系统中获取一定的沙源补充,以形成新的动态平衡。这即导致上部海滩遭受冲刷破坏,地面形态上表现为岸线的后退或海岸线下侧滩面侵蚀。全国海岸每年挖沙总量尚无法精确统计,但局部地区挖沙现象难以遏制。我国辽宁、山东、福建等沙质海岸盛产优质建筑工业沙,因此遭到不同程度的采挖。据不完全统计,山东沿海有采沙点76个,1998年采沙4.03×106 t,1999年采沙6.0×106 t。据水文资料,山东半岛入海河流向海输沙为8.01×106 t,这些入海泥沙仅有20%~30%留在海滩上参加海岸过程,其余皆以悬移质形式输往海区。按此计算,1998—1999年海岸泥沙至少亏损(2~4)×106 t/年。
③不合理的海岸工程。不合理的海岸建筑物引起海岸侵蚀,在沿海有漂沙情况下,突堤式构筑物在其上游一侧往往因存在入射角填充作用,而形成泥沙堆积;相反在其下游一侧形成侵蚀冲刷。建于1971年长1500 m的山东岚山港佛手湾突堤,北侧明显淤积,南侧发生侵蚀,1974年测图同1970年测图相比,北侧淤积1.78×105 m3,而南侧蚀去泥沙1.3×105 m3,高潮线海滩被吞食,形成大片基岩新滩,低潮线向岸逼近100 m。
(2)海洋水动力增强。
水动力条件包括河流和海洋两方面,是塑造河口形态地貌的重要因素,其中海洋动力作用对海岸侵蚀起着更重要的影响。
①相对海平面上升。从中长期看,海平面上升是引起大范围岸线内移的重要因素,在局部地区与构造升降运动、地面沉降叠加使相对海平面上升速度增加,引起海岸线加速后退。在过去百年中,全球海平面以1~2 mm/年的平均速率上升。国家测绘局于1992年7月发布根据9个观测站的资料分析结果:过去100年中,中国东海与南海沿岸海平面分别上升19 cm与20 cm,中国海平面年上升率为2~3 mm,未来仍呈上升趋势。
②灾害性气候频发。造成海岸侵蚀的海洋水动力主要包括潮流、波浪、风暴潮等。长江三角洲海区是中、强潮流区,实测最大潮流速可达2 m/s,潮流作用成为海岸动态变化的主要动力。潮流强烈的作用及其逐月逐日的波动变化,使海滩沉积物经常处于十分活跃的冲刷、堆积状态。波浪作用是决定海岸侵蚀季节变化的主要原因,其侵蚀作用主要表现为起动泥沙,搬运泥沙,波、流结合输沙。黄河三角洲岸线侵蚀一般是受到潮流和波浪的共同作用引起的,即波浪作用下底床泥沙产生移动的临界水深,在强潮水流作用下,波浪掀沙和潮流输沙两者结合,增强了海岸的侵蚀作用。近代气候的变异和海平面上升将会引起风暴潮灾害发生概率的增大和强度的加大,风暴潮对海岸的侵蚀作用具有突发性和局部性,其危害程度极为严重。
③海滩植被和天然防护林的破坏。生物海岸的珊瑚礁具有明显的防波护岸的作用,红树林不仅能护岸防潮抗浪,还能阻滞悬浮泥沙,促进泥滩淤长;此外,基岩海岸的岩礁、沙砾质海岸的沙砾堤都具有良好的护岸作用。珊瑚礁、红树林、芦苇、岩礁、沙砾等的随意挖采破坏,造成了向岸波动能不受阻拦地直接击岸,岸滩遭受直接侵蚀,引起岸线迅速后退。上海和江苏沿海20世纪50年代以来围垦的土地基本上都是有植被的潮滩,大面积的围垦造成大量草滩植被的破坏,失去了海滩防风消浪的作用。又如近二十多年来,海南岛80%海岸珊瑚礁遭受不同程度的破坏,有的地区岸礁资源已面临枯竭,文昌县每年建房烧石灰水泥挖礁达5×104 t,1976—1982年间海岸后退了150~180 m,平均蚀退率为15~20 m/年,岸礁破坏已成为海南岛侵蚀的主要原因。
2)我国海岸侵蚀情况
自20世纪50年代以来,我国海岸侵蚀逐渐明显。至70年代末期,除了原有的岸段侵蚀后退之外,还不断出现新的侵蚀岸段,总的侵蚀正在不断增加,侵蚀程度加剧。因此,研究海岸侵蚀并及时布设合理的防护工程就变得尤为重要。
我国海岸侵蚀长度为3708 km,其中沙质海岸侵蚀总长度为2469 km,占全部非沙质海岸的53%;淤泥质海岸侵蚀总长度为1 239 km,占全部淤泥质海岸的14%。
沙质海岸侵蚀严重的地区主要有辽宁省、河北省、山东省、广东省、广西壮族自治区和海南省沿岸;淤泥质海岸侵蚀严重地区主要是河北省、天津市、山东省、江苏省和上海市沿岸。沿海各省海岸侵蚀情况见表5-4。表5-5给出了我国主要侵蚀岸线分布及原因。
表5-4 沿海各省海岸侵蚀情况
表5-5 中国沿海主要侵蚀区域及原因
(续表)
2009年沙质海岸侵蚀严重的地区主要在辽宁省的营口鲅鱼圈海岸和葫芦岛绥中海岸、河北省秦皇岛海岸、山东省龙口至烟台海岸、福建省闽江口以东海岸和莆田海岸、海南省文昌和南渡江口海岸。淤泥质海岸侵蚀严重的地区主要在江苏省连云港至射阳河口沿岸。
2009年重点岸段海岸侵蚀监测显示,辽宁省绥中海岸侵蚀主要在六股河南至新立屯30多千米岸线,平均侵蚀率为2.5 m/年,最大海岸侵蚀宽度在南江屯附近,一年海岸侵蚀5 m。表5-6为其他重点岸段海岸侵蚀监测结果。
表5-6 重点岸段海岸侵蚀监测结果