我國海岸帶侵蝕與防護的應用現(xiàn)狀研究★

詹 坤 張 琨 鄭艷娜 *

(大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧 大連 116023)

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我國海岸帶侵蝕與防護的應用現(xiàn)狀研究★

詹 坤 張 琨 鄭艷娜 *

(大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧 大連 116023)

結合國內(nèi)幾個典型地區(qū)海岸侵蝕防護工程實例，分析了引起海岸侵蝕的主要原因，并根據(jù)國內(nèi)典型海岸侵蝕和防護現(xiàn)狀，對目前海岸防護措施進行了梳理，指出未來海岸防護將由傳統(tǒng)的硬式護岸向軟硬結合式生態(tài)及柔性護岸方向轉(zhuǎn)變。

海岸帶，侵蝕，防護措施，自然海灘

0 引言

海岸帶是海陸相互作用的特殊地帶，海岸帶的淤和蝕本來是海岸變化過程中常見的自然現(xiàn)象，但是隨著人類科技水平和生產(chǎn)力的進步，人為干預海岸變化的能力愈來愈強，破壞了數(shù)千年來海岸動力泥沙運動與海岸地貌間的動態(tài)平衡。目前海岸帶的侵蝕變化已經(jīng)發(fā)展成為世界性的災害，而我國是其中的重災區(qū)，應該特別重視海岸帶侵蝕的問題。

1 海岸帶侵蝕現(xiàn)狀

自20世紀以來世界各國的經(jīng)濟重心開始向濱海地區(qū)轉(zhuǎn)移，據(jù)統(tǒng)計全球有近一半的人口居住在離海岸線100 km的范圍內(nèi)[1]，而海岸帶的侵蝕卻嚴重制約著這一地區(qū)的發(fā)展。在全球氣候變暖使海平面不斷上升的背景下，全球已有超過一半的海灘遭受侵蝕而后退[2]。我國海岸主要有基巖海岸、砂質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸和生物海岸等，其中砂質(zhì)海岸和淤泥質(zhì)海岸是我國兩種最基本的海岸類型[3]，因此我國海岸的侵蝕也主要集中在這兩種海岸帶的地區(qū)。

2 海岸帶侵蝕原因

2.1 自然原因

1)河流改道。據(jù)統(tǒng)計全國共有入海河流約1 881條，年徑流總量和年輸沙總量約為18×1011mm3和23.5×108t[4]，這些入海河流攜帶的大量泥沙向海輸沙引起海岸線的不斷淤長。河流的改道和遷移往往是影響入海河流沉積物沉積的直接結果，以黃河為例，在公元1128年—1855年，黃河主要在蘇北入海，1855年以后黃河北歸，注入渤海，使得蘇北三角洲海岸迅速侵蝕后退，據(jù)統(tǒng)計1855年—1970年平均蝕退率為156 m/年[5]。由此可見，河流改道對海岸帶的侵蝕影響非常巨大。

2)海平面上升。近幾個世紀以來，世界海平面上升已被公認。從理論上來說，由于水深增加，暴風浪將會增強，從而導致河流入海的輸沙量降低，使得海岸被侵蝕[3]。此外，根據(jù)波浪理論按照淺水區(qū)波浪動力原理推算，當岸外水深每增加1倍時，波浪的作用強度可以增加到5.6倍[6]，這一結果將會使海岸的侵蝕更加劇烈。

2.2 人為原因

2.2.1 筑壩阻河攔沙

我國修建河道水庫是從20世紀60年代以后迅速增多的，修建水庫在蓄水的同時也截斷了河流向海的輸沙量。如山東魯南海岸河流輸沙減少的因素在海岸侵蝕眾多因素中占40%的作用[7]。通過對比分析環(huán)渤海地區(qū)的年平均輸沙量可知萊州灣海岸線的變化主要是因為人為修筑水庫使得海灘輸沙量減少，造成岸線侵蝕[8]。

2.2.2 人為采沙

由于河沙的匱乏，人們開始把目標轉(zhuǎn)向海灘沙，但是海灘沙的開采會直接引起海灘的侵蝕。例如蓬萊西岸段，岸外淺灘砂被挖深約1 m以上，導致海岸線急劇蝕退[9]。山東半島海岸線的變化導致渤海灣在1986年—2014年中，岸線長度從(968.4±1.84)km減少至(850.94±10.78)km，其中造成水域面積減少的主要因素是人造海岸線的增加[10]，這也從反方向說明了海岸線正在受到人為因素的不斷影響。

2.2.3 部分不合理的海岸工程

隨著我國對海洋開發(fā)能力越來越強，修建了大量的海岸工程建筑物，但是在剛開始修建時很少能夠預測到這些建筑物對海岸淤蝕動態(tài)的影響，特別是局部岸段的侵蝕。例如：山東日照嵐山頭佛手灣1970年修建的650 m突堤式碼頭后，南側岸段發(fā)生劇烈的侵蝕現(xiàn)象，海灘在4年的時間內(nèi)消失，基巖裸露，造成附近一個村莊的兩條街道倒入海水[3]。

3 海岸帶防護措施

3.1 護岸建筑物

1)潛堤。潛堤是一種比較常用的護岸建筑物，通常情況下把在低潮以下或者高、低潮之間的半潮堤稱之為潛堤。潛堤一般平行于海岸布置，它既可以阻擋一部分波浪沖擊海岸，也可以讓一部分泥沙越頂進入堤后水域淤積，達到既保灘又淤灘的目的。例如三亞的三美灣海灘整治工程，采用兩道潛堤的布置形式，既增強了人工沙灘的穩(wěn)定性，又達到了防護海岸的目的[11]。

2)丁壩。丁壩也是一種護岸建筑物，一般會垂直于岸邊進行修建，它和潛堤不同的地方在于丁壩可以使泥沙在壩格內(nèi)淤積，從而使海灘拓寬，達到保護海岸的目的,但是丁壩很少單獨使用，基本上是以丁壩群的形式出現(xiàn)。例如杭州灣北岸海鹽段的丁壩群工程[12]，為了防止杭州灣沖刷侵蝕，從20世紀70年代起就在杭州灣沿岸修起了50 m～150 m的丁壩群，通過對比1984年—1995年間杭州灣岸灘斷面變化數(shù)據(jù)可知淺灘離岸的距離在修筑丁壩以后外移了60 m，丁壩在促淤保灘中的作用和地位得到顯著展現(xiàn)。

3)組合式護岸。當一種人工護岸建筑物無法滿足工程需求時，需要有多個護岸建筑物共同去完成防護任務。如山東濱海沙灘的防護工程在考慮了海堤和丁壩的優(yōu)缺點后，最終選擇了丁壩和人工岬灣共同防護海岸的侵蝕[13]。

3.2 自然海灘養(yǎng)護

延長工程的使用年限使我們的海岸帶資源能夠可持續(xù)的利用，是我們現(xiàn)階段急需解決的問題，在眾多的工程實例中較為成功的案例之一是北戴河海灘養(yǎng)護工程，它以人工養(yǎng)灘柔性工程為主，輔以必要的突堤、離岸潛堤等硬工程措施，依靠海洋生態(tài)系統(tǒng)本身的自組織和調(diào)控能力來提高工程的使用年限，經(jīng)過長達3年的監(jiān)測保留原有填沙量的80%～90%，是我國北方人工養(yǎng)灘成功案例的典范[14]。

3.3 生態(tài)護岸

在眾多的防護工程中有一種極其特別的天然護岸帶——紅樹林和珊瑚礁。紅樹林的根部呈蛇形伸展，復雜的地面根系和地上根系使得潮流的歷時發(fā)生滯后效應，促使懸浮泥沙沉積，并且固結和穩(wěn)定灘面淤泥，使其不易被蝕去，起到防浪護岸和促進潮灘淤積的功效[15]；珊瑚礁可以有效地防止海水對海岸的侵蝕[16]。另外，近年來不少學者還提出了通過種植海生植被進行海岸防護的方法，與紅樹林和珊瑚礁類似的植被通過結構物固定到海底，利用其根系穩(wěn)固海灘的泥沙，防止其侵蝕[17]。生態(tài)護岸具有護岸、生態(tài)、自凈、景觀等多種效應，具有很廣闊的發(fā)展空間。

4 發(fā)展趨勢

未來由于各個國家經(jīng)濟發(fā)展的需要，海岸線將會變成越來越緊張的稀缺資源，圍海造陸、吹填人工島等等引起海岸帶變化的工程將會越來越多，而這些工程都會對入海泥沙、波浪力、潮汐力等等產(chǎn)生影響，使海岸侵蝕越來越嚴重。而未來在海岸帶防護方面也將會向著更加多樣性的方向發(fā)展，并且會更加偏向于生態(tài)及柔性防護，如種植植被、混凝土模袋護坡等，盡管我國在海岸侵蝕與防護方面做了不少的研究與實踐工作，但是相比于發(fā)達國家我國在海岸防護中能同時兼顧到海岸生態(tài)與環(huán)境保護這一點還有很長的路要走[18]。

5 結語

本文對我國海岸帶侵蝕的現(xiàn)狀和成因進行了分析，通過對現(xiàn)階段國內(nèi)幾個典型地區(qū)海岸侵蝕防護工程實例的研究，對目前海岸防護措施進行了梳理，得到以下結論：

1)我國海岸侵蝕現(xiàn)象日益嚴重，現(xiàn)階段人為因素是引起海岸侵蝕的主要原因；

2)海灘養(yǎng)護工程將護岸工程和保護生態(tài)環(huán)境相連接，并已取得長足的進步；

3)未來海岸帶的防護工程將更加偏向于生態(tài)及柔性防護措施。

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Research on the application status of erosion and protection of coastal zone in China★

Zhan Kun Zhang Kun Zheng Yanna*

(CollegeofOceanandCivilEngineering,DalianOceanUniversity,Dalian116023,China)

The paper analyzes China’s coastal erosion and the reasons typical regions of several domestic protection engineering examples, through the analysis of the status quo of typical coastal erosion and protection, the coastal protection measures are summarized, and pointed out that the future of coastal protection the combination of ecological and flexible revetment direction from hard to soft and hard change traditional revetment.

coastal zone, erosion, protection measure, coastal

1009-6825(2016)27-0167-02

2016-07-12★：海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(項目編號：201405025)

詹 坤(1992- )，男，在讀碩士； 張 琨(1978- )，男，副教授

鄭艷娜(1978- )，女，博士，副教授

P753

A