海州灣海岸侵蝕風險評價研究

許祝華，李妍，張鐵軍

（連云港市海域使用保護動態管理中心 連云港 222001）

海州灣海岸侵蝕風險評價研究

許祝華，李妍，張鐵軍

（連云港市海域使用保護動態管理中心 連云港 222001）

文章構建海州灣海岸侵蝕風險評價指標體系，運用層次分析法確定指標權重，并運用ArcGIS進行風險等級劃分。研究結果表明：灌南區的燕尾港海岸侵蝕風險最大，屬于風險等級中的侵蝕段；贛榆區的青口鎮以及青口鹽場地區、連云區的猴嘴鎮屬于風險等級中的微侵蝕段；灌云區的臺北鹽場和徐圩鎮沿岸屬于風險等級中的穩定段；贛榆區的馬站、柘汪、海頭鎮、九里鄉和連云區的墟溝鎮海岸侵蝕風險最小，但淤積現象嚴重。該研究可為海洋管理部門治理海岸侵蝕提供參考。

海岸侵蝕；防災減災；風險控制；基于生態系統的海洋綜合管理

1 引言

海岸侵蝕是指在海洋動力的作用下，沿岸供沙少于沿岸輸沙引起的海岸蝕退的破壞海岸的過程。我國海岸侵蝕現象分布廣、類型多，既有自然演變

引起的也有人為因素導致的。近年來人類頻繁活動和全球氣候變化加劇海岸侵蝕，海岸侵蝕已成為值得我國重視的問題。

目前，海岸侵蝕的研究方向主要集中在自然屬性和社會屬性兩大方面，其中自然屬性重點關注的是海岸侵蝕的過程和模式，社會屬性重點關注的是對海岸侵蝕的評價和管理以及出現海岸侵蝕地段的防災減災。

管君陽等對廢黃河口海岸近期侵蝕進行研究，提出蘇北廢黃河三角洲雖經歷多年侵蝕但目前仍處于侵蝕演變中并呈擴張趨勢；姚子恒等［1］歷經7年對潿洲島周圍進行數據采集，并且對15條剖面數據進行3次重復測量和對比分析，發現潿洲島岸線整體遭受侵蝕并提出相應解決方法；朱士文等［2］分別在2011年和2012年通過對黃河三角洲的兩次深入研究，論述黃河三角洲海岸侵蝕現狀和特征，從自然和人為兩個方面闡述海岸侵蝕的原因，并對黃河三角洲海岸侵蝕的發生進行分析；劉小喜等對蘇北廢黃河三角洲進行海岸侵蝕脆弱性評估，論述全球氣候變化和人為因素對蘇北廢黃河三角洲的影響，預計未來該海岸將遭受巨大侵蝕危害；張帆等［3］分析并研究漠陽江入海口東側海岸侵蝕的現狀和原因；劉曦等［4］評估長江三角洲海岸侵蝕脆弱性并預測其發展趨勢；劉松濤［5］通過地形圖、遙感圖像和海岸岸灘剖面實測數據定量分析秦皇島海岸侵蝕現狀，結果表明秦皇島整個海岸處在侵蝕狀態，砂質海岸侵蝕災害持續；P.Sheik M ujabar等運用遙感和ArcGIS技術對印度泰米爾納德邦南部海岸帶進行海岸侵蝕災害監測，對監測數據進行分析并對不同地方海岸侵蝕或淤積范圍進行測量，同時運用脆弱指數分析；P A R K YH等于1999—2005年對美國德州海岸進行海岸侵蝕災害監測和數據分析；羅時龍等［6］通過多次研究闡述并討論我國海岸侵蝕的管理方法和管理理論，并且提出未來我國海岸侵蝕管理最適宜的發展方向。

本研究探討海州灣海岸侵蝕風險評價，通過野外調研、文獻查閱和數據獲取，選用岸線演化、人口密度、海平面變化、潮差、城鎮化速率、海岸高程、海岸類型、G D P共8個指標，應用層次分析法確定指標權重，在此基礎上構建海州灣海岸侵蝕風險評價模型，并應用模糊集理論將海岸侵蝕劃分為侵蝕、微侵蝕、穩定、淤積、嚴重淤積5個等級，可為開展海岸侵蝕風險管理提供技術支撐。

2 實驗與方法

2.1 研究區概況

海州灣受暖溫帶季風氣候影響，全年太陽總輻射量為493～527 J／cm2；年最高、最低氣壓的逐月分布與平均氣壓分布一致，都是冬高、夏低；年最多風向是ESE和E向，4—8月和10—11月均為ESE向、頻率為21%和29%；年平均氣溫為14.3℃，1月氣溫最低平均為1.3℃，8月氣溫最高平均為26.7℃；年平均降水量為828.6 m m，各月分配很不均勻，7月最多、12月最少；年平均相對濕度為69%，7月最大、12月最小。

2.2 研究方法

海岸侵蝕風險評價多采用C VI指數、Risk指數、H指數和海岸侵蝕風險指數。其中，C VI指數和H指數僅考慮了自然因素而忽略社會因素，Risk指數雖從自然和社會兩個方面表達海岸侵蝕風險，但這3種指數類型均沒有考慮指標權重問題；而每個指標對指數的貢獻必然不同，因此有必要對各個評價指標進行賦權，以便得到更為可靠的評價結果。

本文采用海岸侵蝕風險指數，從自然因素和社會因素兩大方面共選取8個指標，應用層次分析法對指標賦權，并評定出侵蝕、微侵蝕、穩定、淤積、嚴重淤積5個風險等級，構建海州灣海岸侵蝕風險評價指標體系（圖1）。

圖1 海州灣海岸侵蝕風險評價指標體系

3 結果與分析

3.1 指標數據采集和處理

岸線演化指標采用2014年3月16日的G F-1遙感數據和1987年的海州灣T M遙感影像數據，經過幾何校正和圖像裁剪預處理后，應用Roberts算子提取海陸邊界線。在此基礎上，采用平均速率法求得岸線演化速率。

調查的1 336例骨科住院手術的老年患者中，發生醫院感染42例（44例次），感染率為3.14%。其中男14例，平均（71.57±11.19）歲，女28例，平均年齡（72.21±6.88）歲。

人口密度、城鎮化速率和G D P指標數據均來自連云港市統計年鑒，其中人口密度和G D P的計算單元為沿海鄉鎮。城鎮化是農業人口轉化為城市人口的過程，即農村人口不斷向城市遷移和聚集；城鎮化速率數據的計算單元為縣或區，分析連云港1982—2012年的城鎮化率。

相對海平面變化指標采用2013年和2012年江蘇沿海的海平面變化數據。2013年江蘇沿海的海平面比常年高88 m m、比2012年低24 m m，預計未來30年內江蘇沿海的海平面還將上升83～157 m m。2013年江蘇北部沿海海平面1月和5月比常年同期分別高122 m m和150 m m，比9月和11月分別低23 m m和38 m m；4月和5月比2012年同期分別高62 m m和73 m m，比8月和11月分別低160 m m和98 m m［7］。

海州灣海岸類型包括砂質海岸、粉砂淤泥質海岸、基巖質海岸和淤泥質海岸，其中繡針河口至興莊河口為砂質海岸岸段、興莊河口至西墅為粉砂淤泥質海岸、西墅至大阪眺為基巖質海岸、大阪眺至灌河河口為淤泥質海岸，這4個岸段是典型的海岸類型。

一般在同樣風暴增水的情況下，弱潮海岸對侵蝕的響應大于強潮海岸。潮差指標采用1987—2014年的平均潮差，潮位數據采集主要來自中國海事服務網。

3.2 指標權重確定

本研究采用層次分析法計算海州灣海岸侵蝕風險評價指標權重。層次分析法是一種定性與定量相結合的數學求權方法，求權重的步驟為：①構建層次分析結構，一般自下而上由方案層、準則層和目標層構建，本研究構建的層次結構如圖1所示；②以專家咨詢為主，通過各層元素的相對重要性構建比較構造判斷矩陣；③運用線性代數的方法計算判斷矩陣的最大特征根對應的特征向量，經過正規化處理得到權重向量。

按照圖1的層次分析結構，構建判斷矩陣分別為：

在此基礎上，采用迭代法求得矩陣的近似最大特征值及其特征向量，方法為：

首先利用式（1）（以C1為例）計算判斷矩陣中每一行元素的幾何平均值；

可以得到近似特征向量：

即所求的權重向量

根據所構建的判斷矩陣將各指標數據代入并

運用迭代法進行求解，得到所求的權重向量（表1）。

表1 海州灣海岸侵蝕風險評價指標權重

3.3 基于ArcGIS的海州灣海岸侵蝕風險評價

依據海州灣海岸侵蝕風險評價指標因子的數據，以沿海鄉鎮為計算單元，應用ArcGIS獲取海州灣海岸侵蝕風險評價指標因子，各因子記錄值越大表示造成海岸侵蝕的風險越大。在此基礎上，依據8個指標因子的層次結構和權重計算結果，構建海州灣海岸侵蝕風險評價的概念模型，如式（3）所示。

海岸侵蝕風險=0.63×（海平面變化×0.15+海岸高程×0.13+潮差×0.12+岸線演化×0.41+海岸類型×0.19）+0.37×（城鎮化速率×0.40+人口

將海州灣海岸侵蝕風險評價模型應用到Arc-GIS中，并依據像元值分布直方圖獲得分割點，將海州灣海岸侵蝕風險劃分為5個等級，分別是侵蝕、微侵蝕、穩定、淤積和嚴重淤積。其中，灌南區的燕尾港海岸侵蝕風險最大，屬于風險等級中的侵蝕段；贛榆區的青口鎮以及青口鹽場地區、連云區的猴嘴鎮屬于風險等級中的微侵蝕段；灌云區的臺北鹽場和徐圩鎮沿岸屬于風險等級中的穩定段；贛榆區的馬站、柘汪、海頭鎮、九里鄉和連云區的墟溝鎮海岸侵蝕風險最小，但淤積現象嚴重。

4 結論

以海州灣為研究區，綜合考慮海岸侵蝕風險的自然屬性和社會屬性兩大方面因素，構建由海平面變化、海岸高程、潮差、岸線演化、海岸類型、城鎮化速率、人口密度和G D P 8個指標組成的海州灣海岸侵蝕風險評價指標體系，利用層次分析法計算權重；構建海州灣海岸侵蝕風險評價模型，并應用ArcGIS實現海州灣海岸侵蝕風險評價。

從風險評價結果看，海州灣海岸侵蝕風險最大的區域集中在灌南區的燕尾港，而贛榆區的馬站、柘汪、海頭鎮、九里鄉和連云區的墟溝鎮淤積現象較為嚴重。此外，由于有些指標因子數據在區域尺度較為缺乏，可能對海岸侵蝕風險評價結果的精度造成一定影響。

［1］ 姚子恒，高偉，高珊，等.廣西北海潿洲島海岸侵蝕特征［J］.海岸工程，2013，32（4）：32-40.

［2］ 朱士文，潘秀蓮.黃河三角洲海岸侵蝕現狀及原因分析［J］.河套大學學報，2012，9（2）：67-71.

［3］ 張帆，詹文歡，姚衍桃，等.漠陽江入海口東側海岸侵蝕現狀及成因分析［J］.熱帶海洋學報，2012，31（2）：41-46.

［4］ 劉曦，沈芳.長江三角洲海岸侵蝕脆弱性模糊綜合評價［J］.長江流域資源與環境，2010，19（Z1）：197-200.

［5］ 劉松濤.秦皇島海岸侵蝕動態研究［J］.中國環境管理干部學院學報，2012，22（1）：26-28.

［6］ 羅時龍，蔡鋒，劉建輝，等.福建海岸侵蝕風險評價研究［J］.海洋學報，2014，36（9）：132-141.

［7］ 國家海洋局.中國海平面公報［Z］.2014.

Risk Assessment of Coastal Erosion in the Haizhou Bay

X U Zhuhua，LI Yan，Z H A N G Tiejun
（Oceanic A d ministration and Protection Center，Lianyungang 222001，China）

Coastal erosion and coastal deposits are currently occurring in the coastline.It has so me negative im pacts on coastal environ ment and habitat.T his paper constructed the risk assessment system of coastal erosion in H aizhou Bay，and co m puted the weight of each indicator and made effective assessment of coastal erosion in H aizhou Bay by using ArcGIS.T he research results indicated that there was the greatest coastal erosion risk in Yan wei harbor area，there was slight coastal erosion risk in Qingkou of Ganyu district，Qingkou salt area，and m onkey m outh tow n in Lianyun District，there was no coastal erosion risk at Taibei salt area and Xu wei coast，w hile there was serious deposit risk at M azhan，Zhewang，H aitou and Jiulixiang of Ganyu district，and Xugou coast of Lianyun district.It has im portant significance for relative marine management departments to harness coastal erosion.

Coastal erosion，Disaster prevention and mitigation，Risk management，M arine integrated management based on ecological system

P7

A

1005-9857（2016）11-0092-04

2016-05-30；

2016-09-28

許祝華，研究員級高工，研究方向為海洋綜合管理，電子信箱：1623545565＠qq.co m