理论教育 山东海岸带地质变化及监测结果

山东海岸带地质变化及监测结果

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:岸滩剖面变化的监测结果较好地反映了周边环境对岸滩变化的影响,特别是在海滩中部和下部,受到波浪影响,岸滩地形变化明显。通过7次监测数据分析发现,监测断面各有不同程度的侵蚀和淤积。黄河三角洲的无棣、沾化海岸近五六千年以来成陆过程中形成的贝壳堤岛,在第四纪地质和海岸地貌研究中占有重要地位。

山东海岸带地质变化及监测结果

岸滩剖面变化的监测结果较好地反映了周边环境对岸滩变化的影响,特别是在海滩中部和下部,受到波浪影响,岸滩地形变化明显。通过7次监测数据分析发现,监测断面各有不同程度的侵蚀和淤积。

1.泥质滩断面(BZ1、BZ2、DY1、DY2及WF1)

整体上泥质滩断面侵蚀淤积变化量较小,BZ1、DY1、DY2、WF1侵蚀淤积比较轻微,平均变化量均在厘米级,BZ2岸边侵蚀较严重。

剖面BZ1和BZ2位于滨州市无棣、沾化海岸的贝壳堤上。贝壳滩脊是由生活在潮间带的贝壳死亡之后的壳体及其碎屑经波浪搬运,在高潮线附近堆积形成的堤状堆积体,是粉砂淤泥质海岸典型地貌形态之一。黄河三角洲的无棣、沾化海岸近五六千年以来成陆过程中形成的贝壳堤岛,在第四纪地质和海岸地貌研究中占有重要地位。BZ2岸边侵蚀较严重(图4-2),最大侵蚀位置为岸边剖面起点,侵蚀量为3.05m。

图4-2 BZ2断面侵蚀情况

剖面DY1位于东营市河口区飞雁滩,处于北部侵蚀岸段;剖面DY2孤东海堤位于山东省东营市河口区,渤海湾西南部的黄河三角洲滩海海域。DY2呈现“冬冲夏淤”、变化值大的特征。20世纪80年代初,为了保护孤东油田,修建了孤东海堤,虽然有效地控制了海岸线在平面上向陆地方向推进,但由于孤东海堤处于三角洲东北突出部位,海洋动力强,泥沙运动活跃,泥质岸滩冲淤变化快而不稳,使黄河入海泥沙不易在此海域淤积,因此,岸滩蚀退非常严重,堤前水深达到5m,并且呈现出加剧变深的趋势。近年来黄河口来沙的持续减少,更加重了这种状况。WF1位于潍坊灶户柽柳林海滩,整体呈现轻微侵蚀状态,侵蚀量在20cm左右。

2.砂质滩断面(YT1~YT6、WH1~WH3、QD2~QD4及RZ1)

砂质海岸的季节性变化明显(图4-3)。岸滩剖面变化的监测结果较好地反映了季节变化对海滩形态的影响,特别是在海滩的前滨和后滨,受到波浪影响,地形变化明显。北部海岸YT1、YT3、YT4、YT5剖面为消散型,海滩剖面以下凹形态为主,海滩坡度较小,宽度较大。夏季容易形成沿岸沙坝,冬季海滩沙坝明显受到侵蚀,在滨外堆积,出现淤涨,海滩变平滑。东南部威海、海阳、青岛—日照一带为反射型和过渡型,剖面以平直或上凸为主,变化趋势较稳定,变化缓慢,冬季靠近高潮线的部位淤积,形成滩肩,夏季受到侵蚀消失,冬季剖面与同年夏季测量剖面比较都明显有不同程度的淤积现象,冬季较夏季相比剖面有所加长,主要是由于这一带潮滩广阔平坦,冬夏两季天文潮潮期不同,潮汐作用使冬季大潮期最低潮的海面远离岸堤所致。

海滩剖面季节性变化说明季节性风浪对海滩发育影响非常明显,浪潮作用指数K和波浪-沉积物参数(Dean参数)在山东半岛地区动力地貌类型划分中具有指标性,海滩形态随季节有较大的变化。整体上,北部海岸年均浪高大,而南部年均浪高小,山东半岛北部较东南部受到的风浪作用强。北部海岸受到北向风浪影响,冬季浪高大,夏季浪高小;东南部海岸则受到南东向和东向风浪影响,冬季浪高小,夏季浪高大。消散型海滩与反射型、过渡型海滩的冬夏变化趋势相反。

图4-3 岸滩监测剖面(主剖面及辅助剖面)季节冲淤变化曲线图

砂质海滩的年际变化是波动的(图4-4),并不是呈现连续的侵蚀或淤积,而是保持相对稳定,变化幅度在几十厘米左右。年际变化主要体现在沙坝的出现/消失和人为活动引起的变化。

剖面YT1位于招远东良,该段海滩一般较长,均大于5km,在1980年之前是基本稳定的,但由于人类活动,如今海滩遭受严重侵蚀,滩面坡度较陡,沉积物以粗砂、中粗砂为主,后滨为海积、冲洪积平原,建有大量养殖池。

YT1-0剖面2014年较2012年、2013年上部明显淤积,下部轻微侵蚀;YT1-1剖面上部年际变化不明显,下部侵蚀;YT1-2剖面上部2013年11月较2012年及同年5月明显淤积,但到2014年显著侵蚀,下部则相反,2013年较2012年显著侵蚀,到2014年又呈显著的淤积,经了解是由于受到东北侧建设人工岛影响导致淤积严重,淤积速率较大,2014年6月至2014年10月平均淤积值为0.344m,淤积速率有所减缓。

图4-4 岸滩监测剖面年际冲淤变化曲线图

YT1-0、YT1-1剖面2013年冬夏变化不明显,上部略有淤积,下部略有侵蚀,2014年上部侵蚀,中部淤积,下部侵蚀;YT1-2剖面2013年冬季比夏季上部淤积,中部侵蚀,下部淤积,2014年冬季比夏季上部轻微侵蚀,中部淤积,下部侵蚀。

剖面YT2位于龙口北,YT3位于八路军渡海处,海滩开敞向外海,并无遮挡,海滩呈弧形,狭长,约13km;该岸段海滩沉积物以粗砂为主,滩面坡度较陡,一般大于5°,后滨常见养殖池,或为原防护林,为海积平原地貌,常见永久性侵蚀陡坎。

YT2-0年度变化整体上较稳定,2014年在海滩中部出现一个明显的沙坝,推测与人为活动有关;YT2-1剖面2012年到2014年呈现上部淤积、下部侵蚀的形态;YT3-1年度变化基本稳定,上部略有侵蚀,下部淤积。(www.daowen.com)

YT2-0、YT2-1、YT2-2剖面2013年上部冬季轻微淤积,水下侵蚀;YT2-0、YT2-1剖面2014年季节变化与2013年相同,而YT2-2剖面2014年季节变化与2013年相反,呈上部冬季侵蚀,中部、下部显著淤积。

剖面YT4和剖面YT5位于牟平北部的养马岛-双岛湾海滩,此段海滩弧度较小,中间一段平直,开敞向外海,为夷直海滩,沉积物以细砂为主,后滨沙丘发育,滩面缓,潮间带宽度一般超过100m,水下发育数条沙坝。从年际变化曲线来看,这一带近年来呈侵蚀状态,海滩上出现许多侵蚀现象。后滨沙丘常见侵蚀陡坎,高者可达1.5m左右,该岸段潮上带建有大量养殖池,且有许多丁坝、码头延伸入海,因此人为影响较大。海滩上沙子被冲刷掉,出露两类含黏土沉积物,一类较坚硬,呈土黄色,抗冲刷;另一类呈黑色,含大量贝壳碎片,质地软、有黏性,有些被海浪打碎,呈鹅卵石状。滨后建立的一些养殖设施被侵蚀、冲毁,如给水站房屋被冲倒,给水站附近渠道两侧由于侵蚀而露出地基,为防止侵蚀灾害而修筑的防潮墙被毁。近岸养殖为获得清洁的海水,常在海滩上打井,这些井的井沿一般离海滩面不超过1m,而现在一些废弃井的井沿距海滩面2~3m,这也反映了侵蚀后退和该处沙滩高程下降。

YT3、YT4、YT5测量期间内滩面呈现侵蚀和淤积交替变化的状态,整体呈现轻微侵蚀状态。上部夏季多见海滩沙坝,冬季被侵蚀,且冬季剖面长度较夏季明显加长,水下部分冬季出现淤涨。

海阳凤城的YT6冬季剖面长度较夏季明显加长,这主要是由于滩发育的广阔平坦,夏冬两季测量的天文潮潮期不同,潮汐作用使冬季大潮期最低潮的海面远离岸堤的距离长达500m,剖面变化趋势较稳定,其变化是缓慢的,说明两处大多数自然状态的海滩地形较为稳定,略有侵蚀。年度变化显示整体呈略微侵蚀。

WH1剖面位于青矶岛以西纹石宝滩,这段海滩西起小海港,东至青矶岛,呈月牙状,属荣成市港西镇。文石宝滩以品位优良蕴藏丰富的石英沙矿而蜚声中外,这里滨后有多个石英沙厂。为发展旅游业,紧邻海滩修建了公路。由于海岸风沙大,海沙冬季常被吹到公路上,造成一定损失。WH2剖面位于青矶岛以东海滩,这段海滩上养殖场比文石宝滩上的多。从测量结果来看,WH1、WH2剖面基本保持稳定。冬季剖面保持平滑,夏季则出现沙坝,并且沙坝向岸移动,海滩季节性变化明显。侵蚀、淤积交替出现,无明显趋势。

WH3剖面位于天鹅湖海滩度假区,天鹅湖海滩是一个我国少有的沙嘴型湾顶潟湖,曾盛产海参,冬季有天鹅栖息,历史上数次因人类活动遭到破坏。剖面向海一侧较向潟湖一侧坡度大,海滩以粗砂和砾为主。天鹅湖沙担子的海岸侵蚀主要与潟湖清淤和海滩的季节性变化有关。为了维持天鹅湖的生态环境,人们希望通过清淤使这个潟湖变深,增加纳潮量,来维持潟湖的景观。这样一来,进出潟湖的沉积物会失去平衡,进入潟湖的沉积物增多。根据潟湖水道附近流速场情况,这一区域极易受到侵蚀。WH3剖面季节性变化明显,表现为上部冬季较夏季侵蚀,下部呈淤积的形态。

QD2剖面位于青岛薛家岛金沙滩,薛家岛金沙滩基岩岬湾海滩发育,海滩发育受岬角控制,海滩后滨有低矮的风成沙丘。海滩宽度在200m左右。QD3剖面位于胶南海水浴场,QD4剖面位于黄岛森林公园。胶南海水浴场海滩为平直海滩,有风河等注入。此外,海滩发育还受到基岩岬角控制,宽度在200m左右。监测结果显示此处海滩2012年至2014年比较稳定,海滩剖面变化幅度一般小于20cm。靠近高潮线的部位发育潮间沙坝,沙坝变化较大,总的来看年际变化不大,海滩较稳定。季节性变化较大,冬季呈淤积状态,这可能与此处夏季(8~9月)风浪较大有关。

剖面QD2、QD3及QD4低潮线以下水下断面从2014年7月及11月两次测量结果分析,除QD2-2断面略有淤积,侵蚀淤积幅度平均值为7.7cm;其余8条断面测量结果表现为侵蚀,侵蚀、淤积幅度平均值为-21.6~-14.4cm。

剖面RZ1位于日照市岚山海水浴场,日照海滩南部的西潘村海岸附近发育海岸沙丘,沙丘走向与海岸线斜交,这一带有明显的侵蚀陡坎。由于北部修建了西潘渔港的大堤,而南面有岚山港的大堤,海岸平面形态由平直逐渐向弧形转变,海滩有侵蚀现象发生。

从监测结果来看,剖面上部侵蚀而下部淤积,但是侵蚀陡坎近年来没有明显后退。监测结果显示RZ1-0监测剖面侵蚀情况比较严重,同一点的2012年11月监测数据与2014年10月监测数据相比蚀低了4.929m,岸线侵蚀后退了18.6m。从季节变化上来看,剖面冬季较夏季上部呈现出轻微侵蚀,中部呈现淤积,下部呈现侵蚀。

年际变化显示山东半岛砂质海岸普遍遭受侵蚀,其中烟台、威海等地侵蚀严重,青岛、日照岸段较微弱。海岸侵蚀是风暴潮、长期波浪作用、季节变化、海平面上升、构造下沉和气候变化等自然因素影响的结果。蓬莱以东海滩朝向北东向,蓬莱以西的海滩一般朝向为北向或北西向,威海、青岛、日照一带海滩为东向、南东向。蓬莱以东各岸段以横向输沙为主,蓬莱以西、山东半岛南部岸段则以纵向输沙为主。不同岸段海滩侵蚀机制不同,以横向输沙为主的岸段,被侵蚀沉积物向外海输运,因此采沙和河流输沙减少成为海岸侵蚀的主要原因;以纵向输沙为主的岸段,被侵蚀沉积物除了向外海输移外,更主要的是形成泥沙流沿岸向下游输移。

总体上,山东半岛砂质海滩形态随季节有较大的变化,有沿岸坝的移动、出现、消失等现象,反映海滩受海洋动力,尤其是波浪作用的影响较大。砂质海岸的季节性变化显示冬季剖面与同年夏季测量剖面相比较有轻度淤积现象。人类活动对海岸地貌的影响也是岸滩变化的重要因素:人工建筑的沙源拦截、人为海滩采沙、海水浴场沙滩景观的改建、入海河道的疏浚、养殖区建设等都是导致海滩地貌在短时间内发生较大变化的主要原因,尤其在自然侵蚀严重的岸段,如果叠加了人类活动影响,沙滩遭受的破坏将更加严重。从剖面变化中可见潮间沙坝的移动,其主要原因是海水浴场沙滩景观的改建,包括入海河道的疏浚、景观的重塑,从而导致海滩地貌在短时间内发生较大的变化;剖面的明显变化也是因为受到了蛤类养殖区改建的影响。

3.砾石滩断面(QD1断面)

QD1断面位于青岛崂山列坡石滩,为砾石滩断面,比较稳定,监测过程中侵蚀、淤积变化量较小。QD1-04测量剖面长度均较短,大潮期最低潮时海水离岸堤距离不足100m,主要是由于这两个地方的潮滩坡度较大,海洋动力作用较强。

4.人工沙滩(WF2断面)

在所有监测的砂质断面中潍坊人工沙滩(WF2剖面)侵蚀、淤积变化量较其他断面要大。潍坊人工沙滩位于渤海沿岸莱州湾顶部,南距潍坊市区55km,西邻白浪河,东抵虞河和堤河河口,西北靠近潍坊森达美港。原始潮滩为粉砂淤泥质潮滩,由砂质粉砂组成,中值粒径为0.070 3mm,潮间带平均宽4km,坡降较缓,平均坡降(2~3)×10-4,近年岸滩呈现侵蚀状态。岸线以修筑的堤坝为界,其外至低潮线为潮滩地带,潮间带分潮上带(龟裂纹带)、潮间中带(坑凹带)和潮间下带3个亚带,主要地貌类型有潮间水道、潮沟、潮间沙堤和低潮带附近的各种沙波;水下岸坡大致在5m水深以内,以外为平坦的莱州湾海底平原。自陆向海至0.5m等深线附近,围海成滨海生态旅游度假区,四周以防潮坝围绕,其西北角防潮坝以外构建人工沙滩。工程于2011年11月开建,一期工程岸线长约1 600m,沙滩宽约200m,由铺沙岸段和东西两丁坝组成,丁坝长约250m,抛沙33×104m3,铺沙两层,上层约1.5~2m,铺沙中值粒径平均为0.67mm,下层为极细砂,粒径在0.10~0.13mm左右,一个冬季经历了2次风暴潮使得滩沙侵蚀掉2/3;二期工程延长了东西丁坝,坝头转向中部,沙滩中部增加了“T”形丁坝,再抛沙30×104m3,二期工程于2013年夏季建成,长1 600m,宽130~150m。二期工程竣工1a内,剖面滩肩外缘线蚀退量最大,2014年开始逐步稳定并略有淤进,其中靠近丁坝的滩面蚀退量较小,说明东西丁坝的延长及坝头转向中部起到了很好的防护效果,离丁坝较远的滩面受到的动力侵蚀影响较严重。

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