三門灣海岸線時空演變特征分析

□ 浙江省第二測繪院 馮柏棟 司 涵 胡國軍 姜安春

三門灣海岸線時空演變特征分析

□ 浙江省第二測繪院 馮柏棟 司 涵 胡國軍 姜安春

一、引言

海岸線是海洋與陸地的分界線，會因海面升降、地殼升降和海陸分布的變化而變動，同時又是物質、能量、信息交換最頻繁、最集中的區域之一。海岸帶地質環境、生態環境相對脆弱，處于人口與經濟活動的密集區，資源環境問題突出。隨著海灣開發利用的深入，城市圍海造地、鹽田圍墾、海岸工程建設、灣內水產養殖等人類活動為海灣社會經濟發展做出巨大貢獻的同時，也帶來了諸多負面影響。圍海造地引起了海灣面積減小，減少了海灣納潮量，降低了潮流流速，使海灣產生淤積，影響水體交換。

三門灣是一個典型的半封閉式強潮多汊道海灣，在浙江沿岸海灣中有一定的代表性，灣內島嶼眾多，岸線綿長曲折，多級港汊深嵌內陸并與大面積舌狀潮灘相間排列，構成浙閩海岸特有地貌。三門灣既有基巖海岸，又有淤泥質或人工海岸豐富的灘涂資源，具有重要的經濟地位，這驅使三門灣長期以來不斷進行圍涂工程。在海洋資源開發熱潮下，人類活動對三門灣地區的影響已遠超過自然影響力的作用。面對海灣所承受的巨大壓力，人類的目光已經開始從僅僅追求經濟利益向著同時兼顧生態、環境效益轉變。

本文通過收集近50年來的三門灣海岸線資料，利用GIS技術和相關數學方法，從定量角度分析三門灣海岸線時空演變特征，為管理部門科學的開發與規劃提供參考依據。

二、區域概況

三門灣位于浙江省海岸中段，北與象山港接壤，南鄰臺州灣，東界為南田島金七門與浦壩港牛頭門連線，呈西北-東南走向。灣口面向東南，與東海相連，除東北面石浦港與外海相通外，三面環陸，與象山港、樂清灣并列為浙江著名的三大半封閉海灣。地理范圍為北緯 28°57′-29°22′，東經121°25′-121°58′。行政區屬寧波市的寧海縣、象山縣和臺州市的三門縣。

▲ 圖1 三門灣位置示意圖

三門灣地處亞熱帶季風氣候區，受季風氣候的影響，四季分明，氣候溫和，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，全年大致可分為兩個雨季和兩個相對干季：第一個雨季包括3-5月的春雨和亂7月初的梅雨，第二個雨季出現雜8-9月。第一個相對干季出現在7月，第二個相對于季是10月至次年二月。夏季沿岸盛行偏南氣流，冬季盛行偏北氣流，年平均風速1.9-5.6米/秒，區域變化明顯。年平均霧日13.0-54.6天，季節變化明顯，灣口霧日多余于灣頂。

海岸主要有基巖海岸、淤泥質海岸和人工海岸，灣內島嶼羅列，減弱了一部分動力作用，又有一定的細顆粒物質來源，因此淤泥質海岸發育良好，擁有大量廣闊的舌狀潮灘，包括粉砂和淤泥灘，基巖岬角之間也發育相對狹小的潮灘，有豐富的灘涂資源，舌狀潮灘之間港汊間布，自然狀態下水深良好、穩定，灣頂腹地蓄潮區廣闊，納潮量可觀。

三、數據獲取與處理

（一）數據獲取

為了研究長時間尺度的三門灣海岸線時空變化特征，本論文的數據源涉及不同比例尺，不同數據源。研究時段為60年代、90年代以及現狀（2007年、2011年和2015年），數據主要包括海岸線數據、遙感影像數據和輔助數據。

（二）岸線信息提取

首先將5期岸線進行坐標系統的統一。不同來源的空間數據有著不同坐標參考體系和不同投影方式，5期海岸線均統一采用CGCS2000坐標系統，中央經線120度的高斯克呂格投影方式，將多源多時相的海圖、地形圖、遙感圖、矢量數據的坐標系進行歸一化處理。

60年代海岸線提取自1964年Landsat TM遙感影像圖，將遙感影像進行增強處理，同時參照海圖、航空圖等資料，對海岸線進行修正，將海岸線分為人工岸線和自然岸線兩類。對于人工海岸，人工構筑物大都由水泥和石塊構筑，具有較高的光譜反射率，把堤壩的外邊緣線作為海岸線；自然海岸以影像水陸分界線為界。

90年代海岸線取自三門灣海圖，于1998年測量，將海岸線分為人工岸線和自然岸線兩類。將海岸線矢量化后并轉為CGCS2000坐標系。

表1 三門灣海岸線研究基礎數據

（三）變化速率計算

根據多時期歷史海岸線數據，應用數學方法計算海岸線及海岸帶面積變化速率，分析各類岸線的變化特征。本研究采用端點速率法。

基于兩個歷史位置移動的距離除以其時間差來計算變化速率。其數學表達式為：

其中，D1和D2分別為時間T1 和T2的位置數據，即參與計算的歷史數據中時間跨度最大的兩個位置數據。

四、海岸線時空演變特征分析

（一）海岸線時空演變過程

1.60 年代-90年代

▲ 圖2 三門灣60年代海岸線分布圖

▲ 圖3 三門灣90年代海岸線分布圖

▲ 圖4 60年代和90年代海岸線對比圖

三門灣海岸線總長度從60年代到90年代總體呈現減少的趨勢，60年代岸線總長度為476.61千米，其中，人工岸線長度為186.74千米，占39.18%，主要為人工在農田、水塘和灘涂之間修筑的護坡和防潮堤，自然岸線長度為289.87千米，主要類型為基巖，在健跳港以南以及蟹鉗港處分布較多。

90年代岸線總長度為389.72千米，減少了18.23%，從變遷因素來看，人為為主要影響因素，包括修建岸堤、養殖池、圍海造陸、修建水利工程等。在象山縣南部，由于修建養殖池、防潮提，使得海島并陸，大陸岸線長度減少，而海岸帶向外推移，面積增加；而在寧海縣南部，90年代以后由于修建水利工程，胡陳港演變為內陸的胡陳港水庫，大陸海岸線長度明顯減少；除此之外，在三門縣北部蛇蟠水道、旗門港等地，還存在修建養殖池、圍海造陸的情況，使得海岸線向外推移，長度逐漸減少，而海岸帶面積增加。90年代人工岸線為174.31千米，自然岸線為215.41千米，相對于60年代岸線長度均有所減少，但人工岸線占岸線總長度比例增加，占到44.73%。

2.90 年代-2007年

▲ 圖5 三門灣2007年海岸線分布圖

▲ 圖6 90年代和2007年海岸線對比圖

2007年海岸線總長度為373.13千米，相比90年代減少了4.26%，總體相差不大。通過對比可知，2007年海岸線整體向外推移，尤其是三門縣北部和寧海縣南部，變化最為明顯，由于圍海造陸、漁業養殖等工程，使得海島并陸，海岸線大幅度向外推移，陸地面積增加，長度也隨之增加，見圖7，90年代兩處小島原并不屬于大陸海岸線，北部小島原為蛇蟠島，是三門縣第一大島，1992年建立蛇蟠鄉，旅游業、水產養殖資源豐富，因圍墾連接寧海縣一市鎮后成為半島；南部小島原為正嶼村花鼓島，為三門縣僅次于蛇蟠島的第二大島，1992年劃為三門縣六敖鎮，村民的收入由依靠捕魚逐漸向灘涂養殖發展，正嶼村周圍的淺海和灘涂逐步圍墾，建立養殖區，改造塘壩，并入大陸海岸線，2013年區劃調整為三門縣海潤街道。但由于從90年代到2007年，各海灣內部多處修建養殖池，導致海岸線由原本彎曲的自然岸線（或人工岸線）變為平直的人工岸線，使得海岸線總長度減少。

▲ 圖7 90年代和2007年遙感影像對比圖

2007年人工岸線為262.61千米，相比90年代其比例大幅度增加，占到了海岸線總長度的70.38%，自然岸線僅為110.52千米，除象山縣的蟹鉗港內和三門縣健跳港以南，其余海岸線基本均為人工海岸線。

3.2007 年-2011年

▲ 圖8 三門灣2011年海岸線分布圖

▲圖9 2007年和2011年海岸線對比圖

三門灣2011年海岸線總長度為379.27千米，相比2007年變化不大，海岸線的變遷主要發生在寧海縣南部，2007年此處原為下洋涂，是寧海縣成片面積最大的灘涂資源，到2011年，已劃為寧海縣長街鎮的一部分。寧海縣南部下洋涂圍墾工程是省、市、縣重點工程，自2007年初，正式啟動前期工作，于2007年12月正式開工，至2013年1月全面完工。圖10為2011年圍墾狀況，可以看出，至2011年為止，下洋涂雖已劃入大陸海岸線，但利用程度較低，主要利用方式仍為灘涂和漁業養殖。下洋涂圍墾工程竣工后，成為寧波南部濱海新區未來產業發展的核心區之一。2011年人工海岸線長度為271.82千米，相比2007年增長了3.51%，自然海岸線長度為107.45千米，相比2007年減少了2.78%，同時，人工海岸線比例也在持續增長，到2011年，人工海岸線占岸線總長度的71.67%。

▲ 圖10 2007年和2011年遙感影像對比圖

4.2011 年-2015年

▲ 圖11 三門灣2015年海岸線分布圖

表2 三門灣海岸線變化速率綜合分析

▲ 圖12 2011年和2015年海岸線對比圖

2015年海岸線總長度為423.11千米，相比2011年增加了11.56%，人工海岸線為327.51千米，比例繼續增加，占到了岸線總長度的77.41%，自然海岸線減少。從2011年到2015年，海岸帶面積僅增加了10.57平方公里，變化不大，圍填海主要發生在三門縣海潤街道、蛇蟠鄉以及象山縣的新橋鎮。三門縣境內面積增加了4.69平方公里，象山縣境內面積增加了3.86平方公里。

（二）海岸線長度變化速率分析

人工修筑的岸堤、養殖池、水利工程等對海岸線的變遷影響十分明顯，海島并陸、汊道演變為內陸水庫等使得海岸帶增加明顯，但60年代和90年代自然岸線比例較高，且變化速率相對較慢，海岸線總長度年均減少2.56千米。

自2007年以后，人工岸線的比例均在70%以上，至2015年，自然岸線僅為95.6千米。岸線總長度在 2011到 2015年之間變化速率最快，年均增加10.96千米，海灣面積在2007到2011年之間變化速率最快，年均增加9.23平方公里。

五、結論

三門灣海岸線從60年代到90年代總體呈現減少的趨勢，主要由于人工修筑岸堤、水利工程等原因，使得海島并陸，港灣演變為內陸水庫，大陸岸線長度減少，而海岸帶向外推移，岸線總長度減少了18.23%；從90年代到2007年，大陸岸線的變遷主要發生在三門縣北部和寧海縣南部，三門縣北部蛇蟠島和花鼓島由于圍海造陸、漁業養殖等工程，逐漸與大陸岸線連接，演變為三門縣蛇蟠鄉和海潤街道；從2007年到2011年，海岸線的變遷主要發生在寧海縣南部，下洋涂圍墾工程使得下洋涂并入寧海縣長街鎮，成為寧波南部濱海新區未來產業發展的核心區之一；至2015年，海岸線總長度增加了11.56%，圍填海主要發生在三門縣海潤街道、蛇蟠鄉以及象山縣的新橋鎮。

▲ 圖13 海岸線長度年際變化

近50年來，三門灣海岸線總長度呈現先減少后增加的過程，從60年代到90年代變化最為明顯，岸線總長度變化最大，但變化速率相對較慢，海岸線總長度年均減少2.56千米，從90年代到2007年以后，隨著人工干擾逐漸增加，海岸線變遷的過程經歷了從原本彎曲的海岸線變為平直的海岸線、再繼續向外推移的過程，岸線總長度先減少后增加，雖然幅度變化不大，但海灣的空間形態變化明顯，蛇蟠島、花鼓島的海島并陸、下洋涂的圍墾工程以及蟹鉗港內海岸線的推移均為人工在較短時期內對海灣形態的影響。

造成三門灣岸線變化主要是人為因素，海岸線逐漸向外推移，自然岸線比例逐漸減少，在圍墾開發的同時，三門灣的經濟效益逐漸增加，人民生活水平得到了提高，但灘涂和濕地的利用要因地制宜，避免造成海灣淤積，生態環境破壞。