莱州三山岛黄金海岸沙滩形成过程及沙滩养护建议

李 平

(国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛 266061)

近几十年来，在全球海平面上升、河流入海物质减少和海岸工程建设日益增长的综合影响下，沙滩系统内的沉积动力过程发生变化，致使许多沙滩发生侵蚀退化现象。我国目前有70%的沙滩遭受侵蚀，绝大部分都是侵蚀的重灾段，岸线蚀退率达1.0 m/a以上，严重者达15 m/a，如秦皇岛旅游海岸遭受侵蚀，北戴河西黄金海岸沙滩所受侵蚀尤为严重，1954年以来部分岸段侵蚀后退近百米，滩面下蚀2～3 m。

随着社会经济的快速发展，人们对沙滩休闲度假的需求日益增长，如何保护沙滩，已是我国海岸工作者和海洋行政管理部门的重要课题，借鉴国外对受损沙滩养护的经验，并针对我国的国情，制定相关的保护规范迫在眉睫。我国学者多注重从机理上，探讨沙滩变化机理，其中沿岸输沙是开展砂质海岸研究的热点问题之一，诸多学者在此方面开展过研究[1-5]。实施工程措施开展沙滩养护、修复整治应是目前紧迫的任务，而且海滩养护是应对海岸侵蚀最为经济的工程措施，不仅可以用于侵蚀岸段的应急处理，而且能长效地防治海岸侵蚀。目前，海滩养护作为海滩的软性防护方法逐渐被国内外海岸工程学家用于海岸防护和海滩保护。

本研究基于两年4季重复监测的沙滩变化特征，分析了莱州三山岛黄金海岸沙滩形成过程及近期演变特征，并提出了以沙滩养护为主的修复方案，以期为莱州三山岛黄金海岸沙滩管理借鉴参考。

1 沙滩概况及研究方法

莱州湾东岸位于郯庐大断裂东侧，为上升区，属于胶东隆起及胶北台凸的西北翼，沿岸多低缓丘陵，沙嘴、沙坝和泻湖十分发育。莱州三山岛—刁龙咀砂质岸段，长度12 km左右，是山东半岛北部一段典型的平直岸段，位于莱州浅滩北部，是莱州浅滩的重要组成部分(图1)。莱州浅滩及其附近区域最典型的地貌类型包括沙咀和水下浅滩，沙咀地貌主要分布于屺坶岛南侧及刁龙咀附近，与岸线斜交，刁龙咀是复式羽状沙咀。水下浅滩以莱州浅滩最为典型，走向NW，分布于水深5 m等深线以内，最浅处水深仅0.8 m。在刁龙咀外侧形成“入”字形水下浅滩，水深10 m，方向偏西，中细砂组成。

莱州浅滩拥有优质石英砂资源，从20世纪80年代中期浅滩附近的过西镇(今属三山岛镇)开始小规模采挖建筑用沙开始，人为挖沙活动猖獗，加之由于水库和码头等的修建导致的泥沙亏损，莱州浅滩处于侵蚀、解体状态，不同地貌部位冲淤状态存在差异，岸线扩涨趋于缓和，甚至局部呈现侵蚀后退的趋势，黄金海岸沙滩蚀低变窄，滩坡变陡，砂粒粗化。海岸侵蚀较为明显，尤其是对于旅游造成了显著影响。

图1 莱州三山岛黄金海岸沙滩位置Fig.1 Location of Laizhou Sanshandao sands

本研究沙滩形成过程及变化过程研究涉及长期演变研究和短期岸滩变化研究。其中岸滩长期演化研究采用海图对比法，岸滩短期变化研究采用布设断面重复测量法。长周期演变研究以中国人民解放军海军司令部航海保证部1958—1959年和1984年测量1986年出版的1∶15万老黄河口至龙口湾幅海图和2005年测量出版的1∶15万莱州湾幅海图两期海图为原始资料，将经过数字化的等深线和等深点进行坐标变换，地图投影和水深基准面进行统一后，通过空间叠加分析，计算不同范围的侵蚀与淤积量。短期变化研究主要在调查布设5条地形测量断面，监测内容主要包括岸滩及水下地形监测。

2 沙滩形成过程

由庄振业等[6]对莱州浅滩发育演变过程的研究结果(图2)可见，约在6 000 a前左右，波浪作用下塑造成50余公里长，10余m高的古海蚀崖，三山岛、仓上等小丘成为离岸岛屿；5 000 a前左右顺岸外破浪带发育成东北-西南向的三山岛沙嘴，同时形成仓上-尹家沙嘴，西南向的泥沙流为沙嘴的发育提供了丰富的物源，NW向的莱州浅滩，促进了泥沙的堆积，使已形成的三山岛沙嘴迅速伸长扩宽；NW向波浪又顺水下浅滩西南侧形成仓上-青鳞铺沙嘴，在4 000 a前左右发育了仓上泻湖、黑港口泻湖；大约在1 400 a前左右，三山岛-西由泻湖也大部分被充填成埋藏泻湖平原。

图2 莱州浅滩发育演变过程Fig.2 Change process of Laizhou offshore areas

以中国人民解放军海军司令部航海保证部1958-1959年和1984年测量1986年出版的1∶15万老黄河口至龙口湾幅海图和2005年测量出版的1∶15万莱州湾幅海图两期海图为原始资料，进行海图数字化，将经过数字化的等深线和等深点进行坐标变换，地图投影和水深基准面进行统一后，进行空间和叠加分析，计算不同范围的侵蚀与淤积量。

上述两期海图对比结果表明(图3)，1984—2005年的21 a中，自近代黄河三角洲老黄河口飞雁滩至龙口屺姆岛岸段，除现行黄河入海口和莱州浅滩及其附近岸段表现为小幅淤涨，其他岸段均呈现不同程度的侵蚀特征，研究区侵蚀岸线长度合计约157.0 km，平均侵蚀速率为8.4 m/a；侵蚀岸线占自黄河三角洲桩西至屺姆岛岸段总岸线长度的64%，加权平均到整个研究区，则海岸侵蚀速率约为4.7 m/a。

具体来看，现行黄河入海口海域0,-2,-5和-10 m等深线向海呈较大幅度的淤进；莱州湾东岸10 m等深线位置基本无变化，0,-2和-5 m等深线在莱州浅滩变化幅度较大；莱州浅滩两侧0 m等深线淤进速率为6 m/a，呈现淤积和稳定侵蚀等级，莱州浅滩以北0和-2 m等深线后退760 m；10 m等深线海域地形变化不大，海区内基本处于比较稳定的冲淤平衡状态，略有冲刷，10 m等深线向陆方向最大移动1 240 m；5 m等深线以浅水域，特别是刁龙咀以北，莱州黄金砂滩及其邻近近海海域呈明显冲刷态。总体来说，测区东部近岸海域海岸蚀退和海底冲涮明显。

总体而言，莱州三山岛一刁龙咀沙咀平直岸段20世纪60年代之前长期处于稳定和缓慢淤积状态，之后该岸段由侵蚀转向冲淤平衡状态，后呈现侵蚀后退，岸线后退、滩坡变陡，砂粒粗化，岸边建筑物倒塌，海岸侵蚀灾害严重。

3 沙滩近期变化特征

3.1 平面变化特征

通过野外实地踏勘调研可见，整个岸滩中、低潮滩呈强侵蚀后退态势，在低潮线附近形成一陡坎，形成一砾石带，滩面坡度变陡，砂粒粗化明显。根据2010-12—2012-06期间刁龙咀—三山岛砂质岸段布设的5条固定断面开展的4次野外调查结果，观测时间分别为2010-12和2011-06，对比分析刁龙咀-三山岛砂质海岸侵蚀特征，结果表明，该段海岸侵蚀表现出较明显的时空分异特征。

图4 2010-12—2012-07莱州三山岛沙滩附近岸段冲淤特征Fig.4 Erosion and accretion variation of Laizhou Sanshandao sands from Oct.2010 to Jul.2012

由2010-12—2012-07莱州刁龙咀-三山岛海域冲淤图可见，上述岸段海底地形演变年内季节性变化规律表现出带状冲淤特征，总体上以冲刷趋势为主，冲刷厚度以<1.2 m为主体。此外，因王河等河流入海水沙急剧减少，黄金海岸砂滩附近岸段及其近海海域遭受巨大冲刷。可表现为以下3个空间分布特征：1)该区域海底以冲刷作用为主，淤积区范围较小，主要分布在调查区西部，邻近莱州浅滩，整体冲淤变化表现为“中东部冲西淤”的变化态势，冲刷厚度最大可达6.0 m，平均<0.70 m；2)调查区冲淤变化幅度较小，冲淤厚度<1.20 m的区域占调查区的绝大部分；3)在莱州黄金海岸近岸海域形成冲刷中心，冲刷厚度>4 m，在调查区西部莱州浅滩刁龙咀附近形成海域淤积中心，自此向东逐步从淤积过渡到稳定等级，后转变为侵蚀态势，但均表现为冲淤变化非常复杂剧烈的特征(图4)。

3.2 剖面变化特征

由图5、图6可以发现：就剖面特征而言，位于莱州黄金海岸东部的LZ-1剖面除2011-10表现为强冲刷外，其他时间段剖面较稳定，表现为弱淤积或冲刷过程；位于黄金海岸西部的LZ-2剖面冲淤变化幅度较小，除2012-07表现为强冲刷外，其他时间剖面较稳定，表现为冲淤平衡或轻微淤积的特征，淤积厚度很小。

LZ-1剖面(图5)位于黄金海岸沙滩东侧，剖面较稳定，表现为弱淤积或冲刷过程，2011-10表现为强冲刷过程，就其原因与2011年冬半年较强风暴潮横扫该区域有关。具体来看，2 a内最大冲刷厚度达到1.90 m，剖面年平均冲刷厚度1.54 m。黄金海岸沙滩地形呈冲刷、淤积交替变化态势，平均淤积幅度0.70 m，最大淤积厚度仅1.22 m。-5 m等深线几乎没有变化，-2 m等深线后退12 m，后退变化速率0.46 m/a。

图5 LZ-1剖面2010-10—2012-07冲淤变化Fig.5 The erosion and accretion variation of the section LZ1 from Oct.2010 to Jul.2012

图6 LZ-2剖面2010-10—2012-07冲淤变化Fig.6 The erosion and accrefion variation of the section LZ2 from Oct.2010 to Jul.2012

LZ-2剖面(图6)位于黄金海岸西部，剖面较稳定，表现为弱淤积或冲刷过程，仅2012-07表现为强冲刷过程，究其原因与2012年旅游季节人为较大规模的平整沙滩有关。具体来看，该剖面2 a内最大冲刷和淤积厚度分别为1.51 m和1.67 m，平均冲刷和淤积厚度相当，为1.49 m。2.10 km以外则表现为普遍淤积态势。发生冲刷的部位位于距岸2.10 km的范围内，冲刷幅度达到2.40 m，平均为1.67 m。-5 m和-2 m等深线呈较稳定状态，保持冲淤平衡态势。

4 沙滩养护对策

伴随着全球海面上升，人类活动影响的加剧，尤其是沙源的持续减少，黄金海岸沙滩呈现坡度变陡、海滩变窄和砂粒粗化等退化的趋势。近年来随着莱州三山岛沙滩游客的逐年增多，沙滩建设投入逐年增大以及配套设施逐步完善，具有优质的沙滩和保持良好的沙滩环境越发显得迫切。因而，应尽早对沙滩实施人工再造和修复。基于莱州三山岛沙滩特征，及其沙滩近期变化特征，建议开展以抛沙养滩为主，适当辅以顺岸坝、丁坝和岸外坝等硬工程的护岸方案。

首先，进行详细全面沙滩退化原因分析，为设计养护方案提供依据。导致海岸侵蚀的原因众多，包括海平面变化、入海河流含沙量减少以及日益加剧的海岸开发活动，莱州三山岛黄金海岸沙滩侵蚀退化主要由于日益加剧的海岸开发活动所导致。在开展沙滩养护修复前，应进行退化原因分析，充分调查目标岸段，为养护方案设计提供依据。

其次，养滩方案的制定，需要进行空间资源环境综合规划以及整治修复。根据设计方案向沙滩大量抛沙，使得沙滩逐步恢复，使受蚀海滩增宽和海滩砂稳定。护岸工作应特别注重抛沙位置、成分、数量和沙源等大量技术性问题的研究。

最后，沙滩养护工程后应进行多年的剖面监测再抛沙的修补，建立莱州黄金海岸沙滩动态监测机制，即时了解黄金海岸沙滩的变化趋势。建议开展1年2次或4次周期性监测，为进一步治理与保护提供数据支撑。可将黄金海岸沙滩附近区域，甚至莱州浅滩均纳入范围，可将监测分为重点监测区、普通监测区和大面普查区，其监测周期依次增长，重点监测区可开展一年冬、夏两季的监测，普通监测区可开展一年一次的监测，大面普查可进行不定期的测量，观察岸滩演变的趋势。

5 结 语

莱州三山岛黄金海岸沙滩潮间带区域地形变化较剧烈，年内夏季至冬季表现出侵蚀后退，沙滩坡度变陡，冬季至夏季粒度逐渐变细，坡度变缓，而宽度逐渐增大。潮上带及近岸海底地形变化不大。其中，莱州三山岛黄金海岸沙滩LZ1剖面表现出普遍冲刷趋势，最大冲刷厚度达到了0.90 m，出现在潮间带下部；LZ2剖面1.10 km以内呈冲刷和淤积交替进行的特征，最大冲刷和淤积厚度分别为1.51 m和1.67 m，均出现在潮间带。基于莱州三山岛环境海岸沙滩近期变化特征，建议根据设计方案向沙滩大量抛沙，或者同时辅以硬工程，使受蚀海滩增宽和稳足。

参考文献：

[1] 程义吉,高菁.莱州湾海域水文特征及冲淤变化分析[J].海岸工程,2006,25(3):1-6.

[2] 陈沈良,龚文平,王宝灿.南渡江三角洲海岸泥沙纵向运移与岸滩演变的响应[J].海洋湖沼通报,1998,(1):23-32.

[3] 戴志军,陈吉余,程和琴,等.南汇边滩的沉积特征和沉积物输运趋势[J].长江流域资源与环境,2006,16(6):735-739.

[4] 李九发.长江口南汇潮滩泥沙输移规律探讨[J].海洋学报,1990,(12):75-82.

[5] 恽才兴.长江河口潮滩冲淤和滩槽泥沙交换[J].泥沙研究,1983,4:43-52.

[6] 庄振业,鞠连军,冯秀丽,等.山东莱州三山岛—刁龙嘴地区沙坝泻湖沉积和演化[J].海洋地质与第四纪地质,1994,14(4):43-52.