秦皇島地區(qū)侵蝕性灘涂的分類研究

秦皇島地區(qū)侵蝕性灘涂的分類研究

1自然旅游資源秦皇島旅游區(qū)主要由龍頭、秦皇島、北戴河、開(kāi)發(fā)區(qū)和風(fēng)景如畫(huà)的地方組成。該旅游區(qū)分布在距離市區(qū)轉(zhuǎn)移到云南河口至東北海關(guān)的沿海地區(qū)。該段海岸的自然旅游資源主要由三個(gè)部分組成:一是海洋旅游資源,其主要是海濱海灘旅游景觀;二是地貌旅游資源,主要指海岸沙丘堆積地貌景觀;三是氣候旅游資源,主要是避署型的海洋性氣候。旅游資源的構(gòu)成及其特點(diǎn),決定了秦皇島一帶為夏季旅游型地區(qū)。在夏季對(duì)旅游者吸引力最大的莫過(guò)于海洋(Sea)、海灘(Sandbeach)和陽(yáng)光(Sun),即人們常稱謂的“3S”。海灘是三種自然旅游資源中不可或缺的一部分,三者構(gòu)成的海濱浴場(chǎng)最理想的境地是灘廣、灘緩、砂細(xì)、潮平、浪小和氣候溫和、陽(yáng)光和煦。所以,秦皇島地區(qū)作為濱海性旅游地而言,海灘的存在及其良好的自然狀態(tài)是極為重要的。但是,近幾十年來(lái),尤其是80年代以來(lái),主要受人為因素影響,濱海沙灘普遍遭受侵蝕,海灘變窄、變陡和海灘砂粗化問(wèn)題嚴(yán)重,這一問(wèn)題直接關(guān)系到旅游區(qū)的存在與發(fā)展。2大陸地區(qū)的海平面變化對(duì)于不同地區(qū)而言,引起海灘侵蝕的主控因子或因素是不同的。就全球而言,一般認(rèn)為海平面的絕對(duì)上升是引起海灘侵蝕的一個(gè)重要因素對(duì)于秦皇島地區(qū)海灘侵蝕又有其獨(dú)自的特點(diǎn),從區(qū)域構(gòu)造方面來(lái)看,秦皇島地區(qū)屬于山海關(guān)隆起帶,為燕山褶皺帶的次一級(jí)構(gòu)造單元。據(jù)1968～1992年地殼形變監(jiān)測(cè)資料,近期秦皇島地區(qū)運(yùn)動(dòng)以垂直上升為主要特征。灤河口近期年均地殼垂直抬升速率約為1.2mm/a,向東北方向地殼抬升速率逐漸增大,秦皇島年均抬升速率4.2mm/a。1950～1992年時(shí)段,秦皇島海平面相對(duì)上升速率為-2.2mm/a,經(jīng)均衡基準(zhǔn)校正后,秦皇島海平面絕對(duì)變化速率為2.0mm/a(1)。對(duì)研究地區(qū)性海灘或海岸侵蝕而言,海平面的相對(duì)變化是最重要的。由上可知,秦皇島旅游區(qū)大部分區(qū)域海平面變化以下降為主。依海陸演化的基本規(guī)律,海平面相對(duì)下降類似于海退,在此條件下應(yīng)發(fā)生海灘淤積、陸地增長(zhǎng)的演化過(guò)程。而目前,秦皇島地區(qū)的海陸演化趨勢(shì)卻與此相反,所以,現(xiàn)今條件下秦皇島地區(qū)岸灘演化并不主要取決于海平面的變化。近期,對(duì)秦皇島地區(qū)海灘遭受侵蝕的原因已基本取得共識(shí),其原因是陸域水利工程所導(dǎo)致的入海泥沙的減少或衰減,作者把這一現(xiàn)象稱為陸地水利工程的海岸效應(yīng)。陸地水利工程主要包括水庫(kù)、跨流域引水工程和農(nóng)業(yè)灌溉工程等。陸地水利工程不僅使下游河道徑流量及輸沙量減少,主要的是亦影響了入海沙量。以灤河為例,1929～1979年年均入海沙量為21.8952×106t/a,而1980～1993年間平均入海沙量?jī)H為632.4×103t/a。海岸及海灘的侵蝕、淤積抑或是基本穩(wěn)定有賴于泥沙取給條件。入海泥沙的減少致使秦皇島地區(qū)岸灘的侵蝕與淤積間原有的動(dòng)態(tài)平衡被打破,從而導(dǎo)致岸灘侵蝕處于主導(dǎo)地位。3海域侵蝕的相對(duì)變化海岸侵蝕與海灘侵蝕是兩個(gè)雖然不同但又有密切聯(lián)系的概念,對(duì)二者目前存在一些模糊認(rèn)識(shí),為了深入研究岸灘演化規(guī)律,有必要對(duì)兩個(gè)概念進(jìn)行區(qū)分。海岸侵蝕是指岸坡在波浪沖蝕作用下演化成海灘的過(guò)程,其主要特征是岸線向陸域推進(jìn),岸坡變陡乃至形成海蝕崖等,這一概念主要反映的是岸線空間位置的變化;海灘侵蝕主要是指海灘在波浪作用下海灘物質(zhì)的流失,其主要特征是海灘變窄、變陡和海灘砂的粗化,海灘侵蝕這一概念突出反映了海灘自身特征的相對(duì)變化,即海灘地貌特征(如寬度、坡度)和沉積物待征(如海灘砂的粒度、分選性等)的變化,海灘侵蝕是自身的一種相對(duì)變化,而無(wú)意去說(shuō)明海灘空間位置是否變化。此外,海岸侵蝕與海灘侵蝕的能量來(lái)源亦稍有區(qū)別,海岸侵蝕主要由大的激浪和風(fēng)暴潮引起,常規(guī)天氣下的波浪對(duì)海岸侵蝕影響不大;而海灘侵蝕除由大的激浪和風(fēng)暴潮引起外,常規(guī)波浪亦發(fā)揮了一定作用。當(dāng)然,海灘侵蝕與海岸侵蝕二者間又有密切聯(lián)系,一般情況下,海灘侵蝕必然會(huì)引起海岸侵蝕,但海岸侵蝕狀態(tài)下海灘的變化規(guī)律比較復(fù)雜,這一點(diǎn)對(duì)旅游性海灘的保護(hù)是致關(guān)重要的。一般情況下,海岸侵蝕即意味著海灘侵蝕,具體到特定環(huán)境變化規(guī)律又有所不同。風(fēng)成沙丘、海積階地或砂礫堤構(gòu)成的海岸,在海岸遭受侵蝕時(shí),岸坡逐漸演化為海灘,從而保證了海灘的充分發(fā)育,致使海灘寬度基本穩(wěn)定或海灘變窄速率遠(yuǎn)小于海岸侵蝕速率在基巖或人工建筑海岸海岸侵蝕即意味著海灘喪失海灘變窄速率遠(yuǎn)大于海岸侵蝕速率。另外,是否存在海岸侵蝕而海灘淤長(zhǎng)的例證,作者尚不能肯定。目前,類似例證僅見(jiàn)于潮灘海岸,如河北南部滄州的粉砂淤泥質(zhì)海岸,與海岸普遍遭受侵蝕所不同的是,潮灘不斷淤高和拓寬,零米等深線外移,潮間帶寬度增加了幾公里。據(jù)華東師大河口所資料,1936～1963年間,河北南部海岸的歧口及趙家堡一帶零米等深線向海灘推進(jìn)了2000～4200m。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與海岸帶的波浪特征及岸坡條件有關(guān)。4岸坡結(jié)構(gòu)分類秦皇島地區(qū)海岸的侵蝕均造成旅游性海灘的侵蝕,但海灘的侵蝕程度及對(duì)旅游資源的破壞性依岸坡條件而變化。對(duì)侵蝕性旅游海灘的分類將有助于海灘的保護(hù)和海灘恢復(fù)具體工程措施的選擇。秦皇島地區(qū)海灘主要為砂灘、礫質(zhì)砂灘和巖灘,在不考慮海灘物質(zhì)組成和海灘侵蝕原因等條件下,依陸域岸坡物質(zhì)組成將秦皇島地區(qū)侵蝕性海灘分為以下幾種。(1)基巖岸海灘:陸域岸坡由基巖構(gòu)成,主要分布在戴河口至赤土山河口的北戴河旅游區(qū)、秦皇島南山和山海關(guān)老龍頭。(2)沙丘或沙地岸海灘:陸域岸坡為風(fēng)積沙丘或沙地,主要分布在灤河口至洋河口西、赤土山河口至山東堡南的南大寺一帶。(3)砂礫堤或海積階地岸海灘:陸域岸坡為砂礫堤或海積階地,前者主要分布在沙河口至老龍頭西、沙河口西部局部岸段;而后者主要分布在山東堡南至湯河口、洋河口附近、新開(kāi)河口東側(cè)局部岸段和老龍頭東至張莊灣的山海關(guān)船廠西。(4)三角洲岸海灘:該類海灘僅指灤河三角洲沿岸沙壩外側(cè)的海灘。(5)人工建筑岸海灘:陸域岸坡為港工建筑或護(hù)岸工程等,主要分布在湯河口至沙河口西的秦皇島港區(qū)和張莊灣姚山小河以東的山海關(guān)船廠區(qū)。上述分類主要是為了研究不同岸坡條件下侵蝕性海灘的演化規(guī)律,以便為實(shí)施海灘工程保護(hù)措施奠定基礎(chǔ)。其中有兩個(gè)重要的因素是必須要考慮的:其一是海灘在侵蝕作用下可否存在向陸域方向發(fā)展的空間,即海灘的發(fā)育空間問(wèn)題;其二是陸域岸坡在侵蝕作用下能否給侵蝕性海灘提供物質(zhì)?；鶐r岸坡的侵蝕風(fēng)化速率很低,岸坡既不能提供侵蝕海灘向陸演化的空間,又不能供給海灘發(fā)育所需的足夠砂源,所以此類海灘的損失程度和旅游資源破壞程度最大,海灘一旦喪失,在目前條件下幾乎無(wú)法自然恢復(fù)。人工建筑岸坡海灘類似于基巖岸坡海灘或已不存在海灘。在沙丘、沙地、砂礫堤和海積階地所構(gòu)成的海岸區(qū),雖然海岸及海灘均遭受侵蝕,但海灘的旅游功能基本保持完好,因?yàn)殡S著岸坡侵蝕后退,沙丘或礫堤等逐漸演化為海灘。岸坡的侵蝕為海灘的發(fā)育提供了空間和物源,從而保證了海灘的充分發(fā)育,海灘基本穩(wěn)定或海灘侵蝕變窄,速率遠(yuǎn)小于海岸侵蝕速率,海灘砂的粗化亦不明顯。三角洲岸海灘類似于沙丘或砂礫堤岸海灘。灤河三角洲80年代以來(lái)基本處于侵蝕狀態(tài),但其沿岸沙壩及三角洲平原能夠提供沙灘發(fā)育空間和物源條件目前侵蝕狀態(tài)下的灤河三角洲主要表現(xiàn)為沿岸沙壩向陸遷移,V湖萎縮和三角洲泛濫平原的增長(zhǎng),沿岸沙壩外側(cè)的沙灘仍較發(fā)育。5侵蝕海灘的變化是狹窄、陡峭和厚化的海灘變窄、海灘砂粗化及灘面變陡是侵蝕性海灘在波浪作用下同時(shí)進(jìn)行又相互關(guān)聯(lián)的一個(gè)地貌演化過(guò)程。5.1海域變化的對(duì)比基準(zhǔn)海灘變窄顧名思義是海灘寬度縮小,它主要反映的是海灘寬度相對(duì)的變化。秦皇島地區(qū)海灘變化的對(duì)比基準(zhǔn)采用1964年王穎教授和1963年陳樂(lè)木丹先生的測(cè)量數(shù)據(jù),1995年作者重復(fù)測(cè)量以其對(duì)比海灘寬度變化情況,結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)比不同時(shí)期的量測(cè)結(jié)果可以看出,秦皇島地區(qū)海灘在侵蝕狀態(tài)下大都呈現(xiàn)變窄趨勢(shì)。5.2解決了秦地區(qū)的海岸砂粒級(jí)變化情況侵蝕性海灘在波浪和重力作用下,海灘砂的細(xì)粒部分逐漸被海浪卷走,海灘砂的粒級(jí)逐漸增大。海灘砂的粗化是一個(gè)相對(duì)緩慢的變化過(guò)程,較短時(shí)期的粒度分析對(duì)比很難較準(zhǔn)確地說(shuō)明這一問(wèn)題。所幸的是前人早期開(kāi)展的大量工作,為初步討論這一問(wèn)題提供了可能性。1964年蔣忠信先生對(duì)秦皇島一帶的海灘砂進(jìn)行了研究。1995年作者在大致相同的地點(diǎn)取樣,采用同樣的計(jì)算方法研究了海灘砂的粒級(jí)變化情況,結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出,秦皇島地區(qū)海灘砂存在粗化這一趨勢(shì)。這種變化趨勢(shì)在遭受較強(qiáng)烈侵蝕的海灘反映比較明顯。在石河口及沙河口之間的兩個(gè)樣點(diǎn),海灘砂存在細(xì)化現(xiàn)象。局部細(xì)化現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與砂源變化有關(guān):其一可能是因?yàn)槭尤牒Ｋ康臏p少和洪水特征的變化,致使入海砂以細(xì)粒為主,與早期相比,粗砂及礫石含量相對(duì)減少,入海細(xì)粒砂在西南向的縱向泥沙流作用下補(bǔ)給田家莊及唐子寨一帶海灘,從而使海灘砂細(xì)化;其二可能是在岸灘侵蝕演化過(guò)程中,補(bǔ)給海灘的岸坡物質(zhì)較細(xì)。這一現(xiàn)象有待進(jìn)一步研究。5.3動(dòng)態(tài)平衡海灘灘面坡度主要決定于海灘砂的粒徑和波浪特征(波長(zhǎng)和波陡)。研究區(qū)在波浪特征基本保持不變的情況下,海灘砂的粗化致使粗顆粒必須在較陡的坡度才能達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)比北京大學(xué)地理系1963年及1982年實(shí)測(cè)資料可以發(fā)現(xiàn),秦皇島地區(qū)海灘普遍變陡了1°～3°,湯河口西、戴河口西及北戴河老虎石等地海灘變陡較為嚴(yán)重,石河口至沙河口輕微侵蝕岸段變化較小。6工程措施及規(guī)范基于上述不難看出,無(wú)論是侵蝕性海灘保護(hù)或是旅游性海灘的恢復(fù),其中關(guān)鍵的兩個(gè)問(wèn)題是海灘發(fā)育的空間和物源。但對(duì)于不同岸坡區(qū)海灘,其側(cè)重點(diǎn)又有所不同。在基巖岸坡區(qū),依靠岸坡向陸演化來(lái)提供海灘發(fā)育的空間是難以做到的,在海域依靠工程措施營(yíng)造海灘發(fā)育空間和人為提供海灘發(fā)育所需的物源是恢復(fù)海灘的關(guān)鍵問(wèn)題。提供物源,即海灘喂養(yǎng)必須輔以防護(hù)海灘侵蝕的有效工程措施,或者說(shuō)必須以防護(hù)工程的建立為前提條件。工程措施包括丁壩、導(dǎo)堤、外防坡堤等,其目的就是營(yíng)造海灘發(fā)育的空間。當(dāng)然,具體工程措施的選擇應(yīng)考慮地區(qū)性波浪特征和沿岸泥沙運(yùn)移規(guī)律等。根據(jù)秦皇島地區(qū)海岸特點(diǎn),作者曾提出一種變形丁壩輔以漂浮式防波堤的工程措施,變形丁壩即丁壩的壩根不與岸銜接,壩身向海延伸,壩頂可淹沒(méi)于水下,作者稱其為一字潛壩。其特點(diǎn)是既可在沿岸形成波影區(qū)為海灘發(fā)育營(yíng)造空間,又可不斷絕沿岸泥沙運(yùn)移,同時(shí)盡量保護(hù)自然旅游景色。秦皇島的港口工程作為永久性建筑,該區(qū)的海灘及自然旅游資源已無(wú)法恢復(fù),但是一些非永久性工程,如房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、工廠建筑、沿海公路及一些護(hù)岸工程等在不同程度上阻礙了海灘向陸域的演化,對(duì)于該類人工建