三门湾海岸线时空演变特征分析

□ 浙江省第二测绘院 冯柏栋 司 涵 胡国军 姜安春

三门湾海岸线时空演变特征分析

□ 浙江省第二测绘院 冯柏栋 司 涵 胡国军 姜安春

一、引言

海岸线是海洋与陆地的分界线，会因海面升降、地壳升降和海陆分布的变化而变动，同时又是物质、能量、信息交换最频繁、最集中的区域之一。海岸带地质环境、生态环境相对脆弱，处于人口与经济活动的密集区，资源环境问题突出。随着海湾开发利用的深入，城市围海造地、盐田围垦、海岸工程建设、湾内水产养殖等人类活动为海湾社会经济发展做出巨大贡献的同时，也带来了诸多负面影响。围海造地引起了海湾面积减小，减少了海湾纳潮量，降低了潮流流速，使海湾产生淤积，影响水体交换。

三门湾是一个典型的半封闭式强潮多汊道海湾，在浙江沿岸海湾中有一定的代表性，湾内岛屿众多，岸线绵长曲折，多级港汊深嵌内陆并与大面积舌状潮滩相间排列，构成浙闽海岸特有地貌。三门湾既有基岩海岸，又有淤泥质或人工海岸丰富的滩涂资源，具有重要的经济地位，这驱使三门湾长期以来不断进行围涂工程。在海洋资源开发热潮下，人类活动对三门湾地区的影响已远超过自然影响力的作用。面对海湾所承受的巨大压力，人类的目光已经开始从仅仅追求经济利益向着同时兼顾生态、环境效益转变。

本文通过收集近50年来的三门湾海岸线资料，利用GIS技术和相关数学方法，从定量角度分析三门湾海岸线时空演变特征，为管理部门科学的开发与规划提供参考依据。

二、区域概况

三门湾位于浙江省海岸中段，北与象山港接壤，南邻台州湾，东界为南田岛金七门与浦坝港牛头门连线，呈西北-东南走向。湾口面向东南，与东海相连，除东北面石浦港与外海相通外，三面环陆，与象山港、乐清湾并列为浙江著名的三大半封闭海湾。地理范围为北纬 28°57′-29°22′，东经121°25′-121°58′。行政区属宁波市的宁海县、象山县和台州市的三门县。

▲ 图1 三门湾位置示意图

三门湾地处亚热带季风气候区，受季风气候的影响，四季分明，气候温和，雨水充沛，累年平均降水量1375.3毫米，降水量主要集中在3-9月，占年降水量的80%左右，全年大致可分为两个雨季和两个相对干季：第一个雨季包括3-5月的春雨和乱7月初的梅雨，第二个雨季出现杂8-9月。第一个相对干季出现在7月，第二个相对于季是10月至次年二月。夏季沿岸盛行偏南气流，冬季盛行偏北气流，年平均风速1.9-5.6米/秒，区域变化明显。年平均雾日13.0-54.6天，季节变化明显，湾口雾日多余于湾顶。

海岸主要有基岩海岸、淤泥质海岸和人工海岸，湾内岛屿罗列，减弱了一部分动力作用，又有一定的细颗粒物质来源，因此淤泥质海岸发育良好，拥有大量广阔的舌状潮滩，包括粉砂和淤泥滩，基岩岬角之间也发育相对狭小的潮滩，有丰富的滩涂资源，舌状潮滩之间港汊间布，自然状态下水深良好、稳定，湾顶腹地蓄潮区广阔，纳潮量可观。

三、数据获取与处理

（一）数据获取

为了研究长时间尺度的三门湾海岸线时空变化特征，本论文的数据源涉及不同比例尺，不同数据源。研究时段为60年代、90年代以及现状（2007年、2011年和2015年），数据主要包括海岸线数据、遥感影像数据和辅助数据。

（二）岸线信息提取

首先将5期岸线进行坐标系统的统一。不同来源的空间数据有着不同坐标参考体系和不同投影方式，5期海岸线均统一采用CGCS2000坐标系统，中央经线120度的高斯克吕格投影方式，将多源多时相的海图、地形图、遥感图、矢量数据的坐标系进行归一化处理。

60年代海岸线提取自1964年Landsat TM遥感影像图，将遥感影像进行增强处理，同时参照海图、航空图等资料，对海岸线进行修正，将海岸线分为人工岸线和自然岸线两类。对于人工海岸，人工构筑物大都由水泥和石块构筑，具有较高的光谱反射率，把堤坝的外边缘线作为海岸线；自然海岸以影像水陆分界线为界。

90年代海岸线取自三门湾海图，于1998年测量，将海岸线分为人工岸线和自然岸线两类。将海岸线矢量化后并转为CGCS2000坐标系。

表1 三门湾海岸线研究基础数据

（三）变化速率计算

根据多时期历史海岸线数据，应用数学方法计算海岸线及海岸带面积变化速率，分析各类岸线的变化特征。本研究采用端点速率法。

基于两个历史位置移动的距离除以其时间差来计算变化速率。其数学表达式为：

其中，D1和D2分别为时间T1 和T2的位置数据，即参与计算的历史数据中时间跨度最大的两个位置数据。

四、海岸线时空演变特征分析

（一）海岸线时空演变过程

1.60 年代-90年代

▲ 图2 三门湾60年代海岸线分布图

▲ 图3 三门湾90年代海岸线分布图

▲ 图4 60年代和90年代海岸线对比图

三门湾海岸线总长度从60年代到90年代总体呈现减少的趋势，60年代岸线总长度为476.61千米，其中，人工岸线长度为186.74千米，占39.18%，主要为人工在农田、水塘和滩涂之间修筑的护坡和防潮堤，自然岸线长度为289.87千米，主要类型为基岩，在健跳港以南以及蟹钳港处分布较多。

90年代岸线总长度为389.72千米，减少了18.23%，从变迁因素来看，人为为主要影响因素，包括修建岸堤、养殖池、围海造陆、修建水利工程等。在象山县南部，由于修建养殖池、防潮提，使得海岛并陆，大陆岸线长度减少，而海岸带向外推移，面积增加；而在宁海县南部，90年代以后由于修建水利工程，胡陈港演变为内陆的胡陈港水库，大陆海岸线长度明显减少；除此之外，在三门县北部蛇蟠水道、旗门港等地，还存在修建养殖池、围海造陆的情况，使得海岸线向外推移，长度逐渐减少，而海岸带面积增加。90年代人工岸线为174.31千米，自然岸线为215.41千米，相对于60年代岸线长度均有所减少，但人工岸线占岸线总长度比例增加，占到44.73%。

2.90 年代-2007年

▲ 图5 三门湾2007年海岸线分布图

▲ 图6 90年代和2007年海岸线对比图

2007年海岸线总长度为373.13千米，相比90年代减少了4.26%，总体相差不大。通过对比可知，2007年海岸线整体向外推移，尤其是三门县北部和宁海县南部，变化最为明显，由于围海造陆、渔业养殖等工程，使得海岛并陆，海岸线大幅度向外推移，陆地面积增加，长度也随之增加，见图7，90年代两处小岛原并不属于大陆海岸线，北部小岛原为蛇蟠岛，是三门县第一大岛，1992年建立蛇蟠乡，旅游业、水产养殖资源丰富，因围垦连接宁海县一市镇后成为半岛；南部小岛原为正屿村花鼓岛，为三门县仅次于蛇蟠岛的第二大岛，1992年划为三门县六敖镇，村民的收入由依靠捕鱼逐渐向滩涂养殖发展，正屿村周围的浅海和滩涂逐步围垦，建立养殖区，改造塘坝，并入大陆海岸线，2013年区划调整为三门县海润街道。但由于从90年代到2007年，各海湾内部多处修建养殖池，导致海岸线由原本弯曲的自然岸线（或人工岸线）变为平直的人工岸线，使得海岸线总长度减少。

▲ 图7 90年代和2007年遥感影像对比图

2007年人工岸线为262.61千米，相比90年代其比例大幅度增加，占到了海岸线总长度的70.38%，自然岸线仅为110.52千米，除象山县的蟹钳港内和三门县健跳港以南，其余海岸线基本均为人工海岸线。

3.2007 年-2011年

▲ 图8 三门湾2011年海岸线分布图

▲图9 2007年和2011年海岸线对比图

三门湾2011年海岸线总长度为379.27千米，相比2007年变化不大，海岸线的变迁主要发生在宁海县南部，2007年此处原为下洋涂，是宁海县成片面积最大的滩涂资源，到2011年，已划为宁海县长街镇的一部分。宁海县南部下洋涂围垦工程是省、市、县重点工程，自2007年初，正式启动前期工作，于2007年12月正式开工，至2013年1月全面完工。图10为2011年围垦状况，可以看出，至2011年为止，下洋涂虽已划入大陆海岸线，但利用程度较低，主要利用方式仍为滩涂和渔业养殖。下洋涂围垦工程竣工后，成为宁波南部滨海新区未来产业发展的核心区之一。2011年人工海岸线长度为271.82千米，相比2007年增长了3.51%，自然海岸线长度为107.45千米，相比2007年减少了2.78%，同时，人工海岸线比例也在持续增长，到2011年，人工海岸线占岸线总长度的71.67%。

▲ 图10 2007年和2011年遥感影像对比图

4.2011 年-2015年

▲ 图11 三门湾2015年海岸线分布图

表2 三门湾海岸线变化速率综合分析

▲ 图12 2011年和2015年海岸线对比图

2015年海岸线总长度为423.11千米，相比2011年增加了11.56%，人工海岸线为327.51千米，比例继续增加，占到了岸线总长度的77.41%，自然海岸线减少。从2011年到2015年，海岸带面积仅增加了10.57平方公里，变化不大，围填海主要发生在三门县海润街道、蛇蟠乡以及象山县的新桥镇。三门县境内面积增加了4.69平方公里，象山县境内面积增加了3.86平方公里。

（二）海岸线长度变化速率分析

人工修筑的岸堤、养殖池、水利工程等对海岸线的变迁影响十分明显，海岛并陆、汊道演变为内陆水库等使得海岸带增加明显，但60年代和90年代自然岸线比例较高，且变化速率相对较慢，海岸线总长度年均减少2.56千米。

自2007年以后，人工岸线的比例均在70%以上，至2015年，自然岸线仅为95.6千米。岸线总长度在 2011到 2015年之间变化速率最快，年均增加10.96千米，海湾面积在2007到2011年之间变化速率最快，年均增加9.23平方公里。

五、结论

三门湾海岸线从60年代到90年代总体呈现减少的趋势，主要由于人工修筑岸堤、水利工程等原因，使得海岛并陆，港湾演变为内陆水库，大陆岸线长度减少，而海岸带向外推移，岸线总长度减少了18.23%；从90年代到2007年，大陆岸线的变迁主要发生在三门县北部和宁海县南部，三门县北部蛇蟠岛和花鼓岛由于围海造陆、渔业养殖等工程，逐渐与大陆岸线连接，演变为三门县蛇蟠乡和海润街道；从2007年到2011年，海岸线的变迁主要发生在宁海县南部，下洋涂围垦工程使得下洋涂并入宁海县长街镇，成为宁波南部滨海新区未来产业发展的核心区之一；至2015年，海岸线总长度增加了11.56%，围填海主要发生在三门县海润街道、蛇蟠乡以及象山县的新桥镇。

▲ 图13 海岸线长度年际变化

近50年来，三门湾海岸线总长度呈现先减少后增加的过程，从60年代到90年代变化最为明显，岸线总长度变化最大，但变化速率相对较慢，海岸线总长度年均减少2.56千米，从90年代到2007年以后，随着人工干扰逐渐增加，海岸线变迁的过程经历了从原本弯曲的海岸线变为平直的海岸线、再继续向外推移的过程，岸线总长度先减少后增加，虽然幅度变化不大，但海湾的空间形态变化明显，蛇蟠岛、花鼓岛的海岛并陆、下洋涂的围垦工程以及蟹钳港内海岸线的推移均为人工在较短时期内对海湾形态的影响。

造成三门湾岸线变化主要是人为因素，海岸线逐渐向外推移，自然岸线比例逐渐减少，在围垦开发的同时，三门湾的经济效益逐渐增加，人民生活水平得到了提高，但滩涂和湿地的利用要因地制宜，避免造成海湾淤积，生态环境破坏。