唐山市海島沙灘受損海岸整治修復(fù)方案探討

　　摘要：砂質(zhì)海灘對(duì)于海島旅游及可持續(xù)發(fā)展具有不可估量的價(jià)值，伴隨著沿海開發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，海島砂質(zhì)海灘的穩(wěn)定性逐漸受到考驗(yàn)，與其相關(guān)的海灘侵蝕問題日益凸顯。文章通過對(duì)唐山市沿海一線海島沙灘的踏勘，結(jié)合衛(wèi)星影像資料，分析了2010—2016年唐山海島沙灘的長(zhǎng)度、面積變化，結(jié)果表明受陸域來沙減弱及海洋動(dòng)力諸如風(fēng)暴潮的作用及人工構(gòu)筑物(蝦池)等原因，唐山海島沙灘長(zhǎng)度、面積每年在以較快的速度不斷縮減。同時(shí)，以唐山灣三島(祥云島、菩提島、月島)為例，提出了對(duì)三島及周邊環(huán)境進(jìn)行綜合整治修復(fù)相應(yīng)的方案，包括退養(yǎng)還灘、沙灘整治修復(fù)、防浪促淤工程、生態(tài)廊道構(gòu)建等工程，以期為當(dāng)?shù)貨Q策者提供可行的建議。

　　關(guān)鍵詞：海島砂質(zhì)海灘;海灘侵蝕;整治修復(fù);人工養(yǎng)灘;硬式工程

　　0引言

　　砂質(zhì)海灘是重要的旅游資源，具有滿足人類休閑旅游的景觀價(jià)值，每年帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收入。然而，作為陸海交互作用最為頻繁的過渡地帶，海灘在一系列水文條件諸如波浪、潮汐，極端天氣諸如風(fēng)暴潮、臺(tái)風(fēng)、氣旋以及人類活動(dòng)等的影響下，極易呈現(xiàn)劇烈的動(dòng)態(tài)變化。圍繞砂質(zhì)海灘的研究層出不窮。如：海平面變化[1]，波浪、潮汐等水動(dòng)力變化[2]，極端天氣如風(fēng)暴潮[3]，構(gòu)筑物諸如丁壩和潛堤[4-5]對(duì)海灘剖面的形態(tài)、沉積物粒徑的影響。如何合理開發(fā)和利用海灘資源，關(guān)系到海洋資源的可持續(xù)利用和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　海島遠(yuǎn)離陸地，具有獨(dú)特的地理與海洋環(huán)境，是保護(hù)海洋環(huán)境、維護(hù)海洋生態(tài)平衡的基礎(chǔ)平臺(tái)，也是防護(hù)海岸及其附近海岸工程的重要屏障。而砂質(zhì)海灘是海島旅游資源的重中之重[6]，海島沙灘修復(fù)技術(shù)研究較早，各項(xiàng)技術(shù)也日臻純熟，國(guó)外早已有針對(duì)海島沙灘進(jìn)行修復(fù)的案例。例如：尼日利亞的維多利亞島，自1958年便開始人工補(bǔ)沙[7] ，Kana等通過對(duì)修復(fù)后的沙灘進(jìn)行監(jiān)測(cè)，指出該養(yǎng)灘工程塑造出了更寬的干灘[8]，Weathers等則運(yùn)用灘補(bǔ)沙的時(shí)間演化模型(線性侵蝕、一線模型等)，指出在其預(yù)測(cè)的海灘壽命下，養(yǎng)灘收益遠(yuǎn)大于投資成本[9];德國(guó)諾德奈島沙灘工程竣工后，Niemeyer等對(duì)其養(yǎng)灘剖面進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，指出工程竣工后除有效增寬干灘，還可促進(jìn)濱面上自然來沙的沉積[10];在對(duì)美國(guó)希爾頓黑德島大西洋海灘進(jìn)行了補(bǔ)沙后，Bodge等對(duì)沙灘的變化進(jìn)行了26個(gè)月周期的監(jiān)測(cè)與評(píng)估，指出養(yǎng)灘成效明顯，沙灘保有量達(dá)到養(yǎng)灘規(guī)范[11]。

　　河北唐山沿海一線，屬沙壩-潟湖海岸，其間沙壩島星羅棋布，島上砂質(zhì)岸線廣布，是十分優(yōu)越的旅游資源。但是，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然作用和過度開發(fā)利用，唐山沿海海島沙灘普遍存在侵蝕現(xiàn)象[12-13]，部分島嶼諸如長(zhǎng)臂島、風(fēng)云島灘肩消失、沙灘侵蝕殆盡，神奇島沙丘坍塌，出現(xiàn)侵蝕陡坎，嚴(yán)重影海岸資源環(huán)境，對(duì)唐山沿海海洋資源持續(xù)利用、海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生較大影響。因此，修復(fù)受損海島海灘，提高海島穩(wěn)定性，迫在眉睫。

　　1海島分布特征及其主要特性

　　唐山市海島主要分布在灤河口南岸至曹妃甸海域，由東北向西南依次分布有長(zhǎng)臂島、風(fēng)云島、佛手島、神奇島、明月島、永樂島、祥云島、月島、菩提島、龍島(圖1)，按照各島的成因類型可將其劃分為河口沙壩島、離岸沙壩島和蝕余島3種類型。河口沙壩島分布于灤河入海口及主要岔道附近入海口，主要由于河流攜帶泥沙入海，受到海水頂托作用，水動(dòng)力減弱，泥沙沉降堆積，進(jìn)而塑造成河口沙壩島，譬如長(zhǎng)臂島。離岸沙壩島主要分布于古灤河三角洲外圍，為海浪破碎帶泥沙堆積而成的離岸沙壩島，主要包括風(fēng)云島、佛手島、蛇崗、神奇島、明月島、吉祥島、永樂島、祥云島和龍島。蝕余島為古灤河三角洲在灤河改道后，在波潮流作用下侵蝕、再堆積改造而形成的海島，以菩提島和月島最為典型。

　　唐山諸島在地形、地貌以及沉積特征上主要有以下4個(gè)特點(diǎn)。

　　(1)規(guī)模較小。

　　根據(jù)2016年衛(wèi)片解譯數(shù)據(jù)顯示，唐山市各海島面積最大的為祥云島，面積為2 162 hm2，向海側(cè)島體岸線長(zhǎng)約11.01 km，其次為月島、菩提島和龍島，面積在390～560 hm2，其余各島面積均小于60 hm2。

　　(2)島體外形簡(jiǎn)單。

　　由于各島的形成和發(fā)育受沿岸流、波浪和潮流等水文條件及陸源來沙的耦合作用，海島的形狀大多呈長(zhǎng)條狀、斑點(diǎn)狀，以長(zhǎng)條狀海島為例：由于受波浪作用影響較大，其主要平行于海岸線分布，岸線趨于平直，兩端向陸彎曲，長(zhǎng)寬比較大，其中佛手島長(zhǎng)寬比可達(dá)69。

　　(3)島體動(dòng)態(tài)變化劇烈。

　　海島的數(shù)量和面積每年幾乎都在發(fā)生變化，甚至曾經(jīng)有些較大的海島已經(jīng)消失，如草木柁、海撈島。而受制于自然或人為因素，有些海島面積變化巨大。以菩提島和龍島為例，由于人為擴(kuò)護(hù)原因，菩提島在2016年時(shí)海島面積相對(duì)于2010年增加了1倍以上;而由于自然因素的影響，龍島面積減少約0.4 km2。

　　(4)沉積物松散，沙丘、沙壩發(fā)育。

　　海島均是由第四紀(jì)松散沉積物經(jīng)灤河搬運(yùn)，在近岸堆積而成，經(jīng)過波浪、潮流長(zhǎng)期作用，細(xì)顆粒物質(zhì)大多被沖走，剩余沉積物以細(xì)沙、中細(xì)沙為主，粒徑主要介于1～3Φ之間，呈非常尖銳的單峰分布，中值粒徑所對(duì)應(yīng)的含量近70%，沉積概率曲線呈典型的三段式分布，躍移質(zhì)含量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，約90%以上，分選極好(圖2)。海島表面受風(fēng)力作用，普遍發(fā)育成沙丘、丘間洼地、平地、沼澤等地貌;灘面多寬緩，受波浪、潮流等水文條件的作用，水下地形起伏變化相對(duì)劇烈，多發(fā)育成低緩的小沙壩。

　　2海島岸線近期動(dòng)態(tài)演變特征[14-15]

　　通過查閱相關(guān)資料以及以往研究成果，利用2010—2016年覆蓋唐山市沿海的地形圖、遙感圖像、航空影像圖及海圖，并參照野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在GIS技術(shù)支持下，通過提取不同時(shí)期的岸線，并利用數(shù)字岸線分析系統(tǒng)DSAS，采用終點(diǎn)速率法推算出唐山市海島沙灘的演化速率[16]。結(jié)果表明，自2010—2016年，唐山市海島砂質(zhì)岸線急劇蝕退，島體面積明顯萎縮，有的海島甚至消失(表1)。

　　2.1祥云島、月島、菩提島和龍島岸線動(dòng)態(tài)

　　2010—2016年，祥云島、月島、菩提島和龍島在面積和向海側(cè)岸線長(zhǎng)度變化不一(圖3)。由于人工圍填的原因，祥云島面積有所增加，向海側(cè)砂質(zhì)岸線蝕退11.01 km，從整體上看2010—2016年祥云島向海側(cè)岸線年均蝕退率為4.98 m/a，西南側(cè)岸線向海方向淤進(jìn)約71.19 m，為2014年的人為補(bǔ)沙工程所致;菩提島面積和岸線長(zhǎng)度增幅較大，為西部養(yǎng)殖蝦池消失所致，向海側(cè)岸線年均蝕退率為2.36 m/a;月島面積減少0.5 km2，西部岸段侵蝕明顯，平均蝕退239 m，向海側(cè)砂質(zhì)岸線0.4 km，砂質(zhì)岸線年均蝕退速率10.0 m/a;龍島向海側(cè)砂質(zhì)岸線侵蝕程度劇烈，2010—2016年砂質(zhì)岸線年均蝕退率達(dá)7.54 m/a。灤河歷史上經(jīng)過多次改道，改道后廢棄的離岸沙壩會(huì)因?yàn)閬砩肮?yīng)減少而處于侵蝕狀態(tài)，現(xiàn)在灤河在此4島的泥沙供應(yīng)量基本沒有，因此，促使自然條件下的4島砂質(zhì)岸灘處于嚴(yán)重的侵蝕狀態(tài)。

　　2.2灤河口南岸-浪窩口岸段、浪窩口-湖林口岸段海島岸線動(dòng)態(tài)

　　2010—2016年，灤河口南岸-浪窩口海島向海側(cè)砂質(zhì)岸線年均蝕退速率為6.6 m/a，岸線總長(zhǎng)度減少3.44 km，海島總面積減少0.57 km2，海撈島甚至消失(圖4);浪窩口-湖林口岸段海島向海側(cè)岸線年均蝕退率為1.1 m/a，2016年岸線總長(zhǎng)度年減少1.02 km，海島總面積減少0.17 km2(圖3)。自20世紀(jì)80年代修建海堤以來，由于鹽田、蝦池在海島外不斷擴(kuò)建，陸域海岸線不斷向海推進(jìn)，岸線的演變已經(jīng)完全被人工控制，導(dǎo)致此岸段部分海島沙灘蝕退，甚至消失。

　　3整治修復(fù)方案探討——以唐山灣三島岸段為例

　　濱海旅游業(yè)是發(fā)展海洋藍(lán)色經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，沙灘開發(fā)利用的合理程度與砂質(zhì)狀況是發(fā)展濱海旅游業(yè)的重要依托。為提高唐山海島穩(wěn)定性，減緩岸灘侵蝕退化，改善海島生態(tài)環(huán)境，本研究以唐山灣“三島”(菩提島、月島、祥云島)為例探討其整治修復(fù)方案。

　　目前，隨著海灘治理理念逐漸趨于生態(tài)性，國(guó)內(nèi)外的海灘治理工程逐漸摒棄硬工程護(hù)岸的理念，轉(zhuǎn)而實(shí)施更具生態(tài)效應(yīng)的拋沙養(yǎng)灘，即所謂的“軟工程”護(hù)岸—向海灘拋沙[17]，并輔以丁壩或離岸壩等“硬工程”護(hù)沙，達(dá)到增寬和穩(wěn)定海灘的目的。通過向海灘喂養(yǎng)沙來營(yíng)造生態(tài)海灘，美國(guó)、荷蘭、丹麥、德國(guó)等自20世紀(jì)70年代起普遍采用該種方式，經(jīng)歷了40年的不斷探索與發(fā)展，至今仍然沿用。岬灣養(yǎng)灘模式通過近幾年的不斷完善，并且由于其投資少、施工周期短、見效快已成為目前最為行之有效的養(yǎng)灘方法。

　　近年來，唐山灣三島地區(qū)由于河流來沙量銳減，加之京唐港防波堤阻擋了部分沿岸輸沙，導(dǎo)致三島的海灘侵蝕嚴(yán)重，天然優(yōu)質(zhì)的海灘正逐步減少。為扼制海灘侵蝕現(xiàn)狀，亟須對(duì)三島及周邊陸域、海域環(huán)境進(jìn)行整治。由于三島彼此相鄰，島體通過影響區(qū)域內(nèi)海洋水文作用間接影響彼此間島體的穩(wěn)定性，因此，在實(shí)際的整治修復(fù)過程中，擬將菩提島、月島、祥云島以及周邊海域作為一個(gè)整體來規(guī)劃[18]。考慮到唐山灣三島及周邊陸域、海域的沉積現(xiàn)狀，擬采用退養(yǎng)還灘、沙灘整治修復(fù)、防浪促淤工程、生態(tài)廊道構(gòu)建等工程對(duì)三島及周邊環(huán)境進(jìn)行治理修復(fù)。

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