我國海岸侵蝕的成因和防護措施研究

鐘超，石洪源,2，隋意，王立楊，尤再進,2

(1.魯東大學土木工程學院 煙臺 264025；2.魯東大學港口海岸防災減災研究院 煙臺 264025)

0 引言

我國是世界上海岸線最長的國家之一[1]，海岸帶及與其相連的海底蘊藏豐富的資源。我國海岸帶城市面積約占全國陸域面積的13%，卻居住著全國約41%的人口，國民生產總值約占全國的60%。海岸帶是陸海相互作用的地帶，受海水、淡水、冰、降雨、蒸發、陸地和大氣的影響較大，因此海岸帶對各種自然過程和人類活動等引起的環境擾動比較敏感[2]。自然或人為因素的影響可能導致海岸帶的水動力增強或泥沙供給量減少，從而發生海岸侵蝕的現象，這對我國海岸侵蝕防護工作提出新的挑戰。

范曉婷[3]歸納和總結我國海岸線的變遷及其原理，分析海岸線破壞情況及其機理，并提出加強我國海岸線保護的建議；羅時龍等[4-5]根據海岸侵蝕的成因機制和管理方法，將我國的海岸侵蝕分為砂質海岸侵蝕、淤泥質海岸侵蝕、生物海岸侵蝕、軟巖海岸侵蝕和海岸工程侵蝕5個類型，并針對每種類型的海岸侵蝕提出相應的整治和防治措施；王玉玨等[6]提出利用柔性工法建造能夠自然保全或改善生態環境的構造物，從而復原被破壞的海岸自然環境；左書華等[7]認為近年來海岸侵蝕現象越發嚴重，從自然和人為因素方面都揭示侵蝕的不可避免性，因此應因地制宜采用不同的防護措施和組合方式，以求達到最好的防護效果；Cozannet等[8]認為在海平面上升的狀況下科學評估海岸侵蝕現象的進展，對海岸帶綜合治理具有重要意義。

隨著我國對海岸侵蝕研究的愈發成熟，海岸侵蝕的防護措施從最初的硬防護工程逐漸向對生態環境影響較小的軟防護工程轉換，但應對海岸侵蝕的手段仍較為單一，且多為在海岸侵蝕發生后采取修復等結構性措施，而對規劃管理、法律政策和教育普及等非結構性措施的應用較少。結構性措施和非結構性措施既相互獨立又相互補充，其中非結構性措施體現源頭控制、自然和生態性以及非工程方法三大特性[9]，且比較靈活，可在海岸侵蝕發生前進行處理，從而保護海岸帶資源。本研究主要分析我國海岸侵蝕的成因以及結構性措施和非結構性措施的應用，為加強我國海岸侵蝕防護提供參考。

1 我國海岸侵蝕的現狀和成因

我國海岸線可分為人工岸線和自然岸線，其中人工岸線主要包括城鎮岸線、防護岸線、農田岸線、港口碼頭岸線和養殖岸線，自然岸線主要包括淤泥質岸線、基巖岸線、生物岸線、砂質岸線和河海界限。1980—2015年我國海岸線長度不斷增加，大陸岸線長度增長12%，其中人工岸線飛速增長，而自然岸線顯著減少；1980年以自然岸線為主(占比約為63%)，至2015年以人工岸線為主(占比約為74%)[10]。自20世紀50年代以來，我國海岸侵蝕現象日益嚴重，至70年代末除原有海岸段侵蝕后退外，還不斷出現新的侵蝕海岸段，總侵蝕量不斷增加[7]。我國海岸侵蝕具有范圍廣和速率快的特點，對沿海經濟的發展造成不利影響[4]。

研究表明，導致海岸侵蝕的因素主要包括自然因素和人為因素。當這些因素使海岸帶水動力增強或泥沙供給量減少時，就會發生海岸侵蝕現象。

自然因素主要包括6個方面。①海平面上升。溫室氣體排放的增加使全球氣候變暖，導致冰川開始消融、南極冰蓋不斷解體、海水受熱膨脹以及海平面不斷上升，從而導致海岸侵蝕后退；但海平面上升對海岸侵蝕的影響力相對較小。②波浪作用。波浪作用是主導海岸演變的重要因素，波浪會重新分送河流排出的泥沙，對海岸造成沖擊，從而導致海岸侵蝕。③潮流作用。潮汐升降使波浪對海岸作用的范圍和強度時刻發生變化，同時潮流運動可使懸移物質向其他地點運輸，從而導致海岸侵蝕。④風暴潮。風暴潮又稱風暴增水，是指海面受臺風、氣旋、強風和氣壓驟變的影響而產生異常升降，使潮位遠超平常潮位的現象；風暴潮引起增水，在大風浪作用下會加劇海岸侵蝕。⑤生物作用。生物的新陳代謝和繁殖會對海岸的巖石產生破壞力，從而導致海岸侵蝕。⑥氣候作用。不同的氣候條件對海岸的作用形式和作用強度不同，使海岸風化具有不同的特點，如向岸表面風吹流引起向海底部回流，造成海岸泥沙流失。

人為因素主要包括5個方面。①修建海岸工程。海岸工程會導致沿海城市自然岸線的人工化，不合理的海岸工程會破壞當地海岸線的動態平衡，海灘剖面會在新動力因素下重新塑造，可能對海岸造成侵蝕影響。②采砂活動。采砂活動引起海岸泥沙虧損，可直接導致海岸線后退。③修建水利工程。在入海河流上游修建水利工程會導致河口潮流作用增強以及河流入海徑流和輸沙量減少，造成海岸侵蝕；在導致海岸侵蝕的各種因素中，危害最大的就是入海泥沙減少，尤其是修建水利工程等人為活動。④海岸生態被破壞。紅樹林和珊瑚礁等具有消浪和促淤保灘的作用，是天然的海岸保護屏障；人為活動破壞這些屏障，導致水土流失，進而發生海岸侵蝕。⑤地下水和油氣資源開采。過量開采地下水和油氣資源會導致地面下沉和海平面相對上升，加劇海岸侵蝕。

2 防護措施

2.1 結構性措施

目前我國應對海岸侵蝕主要采取結構性措施，即從工程視角加強海岸防護，主要包括硬防護結構和軟防護結構2種。

不同形式的硬防護結構具有各自的特點，總體來說具有原材料造價低、便于施工和使用壽命較長的優點，但通常會改變原始海岸的泥沙收支平衡，造成新的侵蝕或淤積。常見的硬防護結構包括3種。①丁壩。丁壩又稱挑流壩，通常與海岸呈丁字形，是與海岸正交或斜交并深入海中的海岸建筑物。由丁壩組成的護岸工程的主要功能是使海岸和海岸建筑物不受浪潮的直接作用，從而保護海岸和海岸建筑物免遭沖刷。與此同時，丁壩不僅在改善航道和保護水生態平衡上發揮顯著作用，而且可削弱對海岸的侵蝕和促進壩田淤積；長時間的淤泥堆積也會生成新的海灘，進而達到保護海灘的目的[11]。②離岸堤。離岸堤是與海岸線平行且具有一定距離的海岸建筑物，可用于消除入射波能并使泥沙在堤后淤積，從而發揮保護海岸的作用。③防波堤。防波堤是為阻斷波浪沖擊力、圍護港池和維持水面平穩，保護港口免受惡劣天氣影響，使船舶安全停泊和作業而修建的水中建筑物[12]。防波堤還可起到防止港池淤積和波浪沖蝕海岸線的作用[13]。

由于硬防護結構可能會改變原始海岸的泥沙收支平衡，有國外學者提出較先進的海岸防護措施，即軟防護結構。軟防護結構屬于更接近海岸自然結構形式的防護措施，對環境影響較小。對于一些旅游沙灘，采用軟防護結構能在極大程度上維持原始沙灘的樣貌，對旅游業的可持續發展具有一定的意義。常見的軟防護結構包括3種。①人工養灘。人工養灘主要是向海岸拋沙以不斷補充新的沙源，具有便捷、生態以及可保持當地海岸動態平衡等特點，目前被全國廣泛接受。②人工魚礁。人工魚礁是人為在海底設置的各種適于動物集群和棲息的固定物體，具有消浪和保護海岸的作用，并可改善生態系統平衡。③植被防護。紅樹林具有防風消浪、促淤造陸和抵御海嘯的功能[14]，一些沿海地區大量種植紅樹林和蘆葦等植物，可起到顯著的消波護灘作用[15]。

在實際工程建設時，可采用硬防護結構和軟防護結構相結合的方式應對海岸侵蝕。不同的結構性措施具有不同的應用特點、應用范圍和應用前景，對環境的影響也各不相同。因此，應揚長避短，充分利用各種防護結構的優點來彌補彼此的缺點，從而達到更好的防護效果。

2.2 非結構性措施

非結構性措施從社會科學的視角關注人類行為對環境的影響[9]，主要包括規劃管理、法律政策和教育普及3個類型。

2.2.1 規劃管理

對于加劇海岸侵蝕的不利人為活動，可采取規劃管理的手段加以限制，主要包括3種方法。①劃定保護線和保護區。例如:設置海岸建設后退線，在規定范圍內不允許工程建設，防止因工程建設改變海岸的泥沙收支平衡；設置開放型和不開放型沙灘，其中開放型沙灘包括觀光旅游沙灘和海水浴場等，不開放型沙灘主要為避免環境遭受破壞。②合理規劃海岸線結構。根據所在城市海岸線的特點，合理規劃旅游、港口或水產等功能；針對各地海岸的特點，促使水利工程和海岸工程建設對當地海岸產生有利影響，并使海岸帶資源得以高效利用。③完善海岸管理系統。加強對海岸的信息收集、監測、處理和決策，充分利用和有效管理海岸資源，實現對海岸的信息化管理；利用遙感技術監測海岸，及時獲取海岸侵蝕動態，并利用所得數據建設數據庫，為海岸的調查、研究和管理提供科學依據。

2.2.2 法律政策

建設源頭嚴防、過程嚴管和后果嚴查的海洋環境保護法律體系，做到執法必嚴和違法必究。海岸帶環境保護涉及交通運輸、文化旅游、自然資源和環境保護等多個部門，為確保工作的順利進行，須建立相關法律制度以保證各部門之間的互相協調和長期合作。此外，“一刀切”有利于對政策的理解和貫徹實施，而對于復雜問題可用“留彈性”的政策解決；但“留彈性”的政策易導致規劃失去控制，因此要因地制宜和適度把握。

2.2.3 教育普及

我國海岸侵蝕日益嚴重，人為因素是主要原因[16]。通過教育可使人們了解海岸侵蝕的嚴重性和海岸資源的重要性，從而提高海岸保護意識。因此，應從加強宣傳、學校教育和法律普及3個方面推廣海岸防護知識。①在沿海城市利用影視作品和公益廣告等形式加強宣傳；②新時代的青年是未來國家建設的重要力量，通過開設相關課程，使學生普遍形成海岸保護意識；③明確破壞海岸資源的個人或企業將承擔的后果，發揮法律的警示作用。

3 結語

隨著海洋經濟的迅速發展和人類活動的不斷加劇，我國自然岸線占比下降而人工岸線占比提高，海岸侵蝕現象愈發嚴重。眾多學者針對海岸侵蝕的成因和防護措施進行深入研究，我國海岸侵蝕防護措施也不斷完善。由于海岸帶環境十分復雜，不同區域的特征不盡相同，海岸侵蝕防護具有一定的難度。因此，亟須繼續深入研究以尋求更好的防護手段，實現從結構性措施向非結構性措施的轉變，提高人們對海岸帶資源的保護意識，有效預防人為因素的不利影響。