亞龍灣砂質海岸侵蝕監測和評價

石海瑩 陳周 呂宇波

摘要：為保護亞龍灣砂質海岸及其生態系統 ， 文章采用2016年和2019年的監測數據以及2008年的歷史數據 ，依據相關技術標準和方法 ，從岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個方面綜合評價亞龍灣砂質海岸的侵蝕狀況和侵蝕強度 ， 并分析其原因。研究結果表明：亞龍灣砂質海岸存在持續性較強且較嚴重的海岸侵蝕;2008-2016年岸線后退速率和年均土地損失面積分別約為-1.00m/a和2080m2 ，2016-2019年岸線后退速率和年均土地損失面積分別約為-1.80 m/a 和9836 m2 ， 亞龍灣海岸侵蝕有明顯加劇的趨勢;2016-2019年亞龍灣東部和西部海岸的岸灘下蝕速率分別約為-13.3 cm/a和-36.2 cm/a， 西部岸灘下蝕速率遠高于東部岸灘;亞龍灣全段為強侵蝕等級 ， 其中東部岸段為強侵蝕等級 ， 西部岸段為嚴重侵蝕等級;造成亞龍灣海岸侵蝕的原因主要包括海岸工程建設、植被破壞和海平面上升。

關鍵詞：砂質海岸;海岸侵蝕;侵蝕強度;岸線后退;岸灘下蝕

中圖分類號：P737.17????? 文獻標志碼：A?????? 文章編號：1005-9857（2021）12-0080-05

Monitoring and Evaluation of Coastal Erosion ofSandy Beach in Yalong Bay

SHI Haiying，CHEN Zhou，LYU Yubo

（Ocean Monitoring and Forecasting Center of Hainan Province，Haikou 570206，China）

Abstract：According to related technical standards and methods， in order to protect sandy beach ofYalong Bay and its ecosystem， monitoring data in 2016 and 2019 as well as historical data in 2008were adopted to comprehensively evaluate sandy coastal erosion and erosion intensity by coastlineretreat rate and coast erosion rate，and its causes were analyzed. The results showed that thesandy beach of Yalong Bay had suffered a long-term serious coastal erosion. During 2008 to 2016，coastline retreat rate was –1.00 m/a and average annual loss of land area was 2 080 m2. During2016 to 2019， coastline retreat rate and average annual loss of land area were –1.80 m/a and9 836 m2 respectively. Research data showed that there was an increasing tendency of coastal erosion in Yalong Bay. Besides， the rate of intertidal topology down-cutting of eastern coast was-13.3 cm/a， and that of western coast was -36.2 cm/a. The results showed that the west coastof Yalong Bay suffered more severer erosion. With respect to the coastal erosion intensity， thewhole section of Yalong Bay experienced serious erosion， more specifically， the east coast experiences serious， while the west coast mild. Coastal engineering construction， vegetation deterioration and sea level rise were the main causes for coastal erosion in Yalong Bay.

Keywords：Sandy beach，Coastal erosion，Erosion intensity，Coastline recession，Intertidal topologydown-cutting

0 引言

自20世紀50年代末期以來 ，我國約70%的砂質海岸和大部分粉砂淤泥質海岸遭受侵蝕[1] ，侵蝕岸線長度超過全國海岸線總長度的33%。持續的全球氣候變暖使得極地冰蓋融化、海平面緩慢上升、海岸線后退、近岸海洋動力增強和風暴潮發生次數增加 ，導致海岸侵蝕進一步加劇[2]。海南島的海岸侵蝕現象非常普遍 ，早在20世紀90年代海南省就有約79%的海岸線受到侵蝕[3]。相對于其他海岸類型 ，砂質海岸最不穩定 ， 極易遭受侵蝕而后退 ， 而海南島砂質岸線約占海岸線總長度的43%[4]。數十年來 ，海南島的海岸侵蝕日益嚴重 ，約有82%的砂質海岸遭受侵蝕[5]。

位于海南省三亞市的亞龍灣是半封閉的天然海灣 ，海岸線長約10 km ， 灣頂的砂質岸線長約7.5 km。亞龍灣是我國唯一具有熱帶風情的國家級旅游度假區 ， 因其優美的熱帶濱海風光而聞名世界 ，灣內由中細砂構成的沙灘綿長開闊 ， 沙質潔白細膩 ，是不可多得的優質沙灘。在不合理開發利用和海洋災害的影響下 ， 亞龍灣的砂質海岸出現明顯的侵蝕狀況 ， 且近年來有加劇趨勢 ， 部分嚴重侵蝕岸段的岸邊出現7～8 m 高的沙坎 ， 對當地生態環境和旅游環境造成極大的影響。為研究亞龍灣現有砂質海岸的侵蝕狀況 ， 海南省海洋監測預報中心于2016—2019年對亞龍灣砂質海岸的岸線和岸灘進行連續監測。本研究利用2016年和2019年的現場監測數據以及2008年的歷史數據 ，分析亞龍灣砂質海岸岸線和岸灘的變化 ，從而明確該區域海岸侵蝕狀況。

1 材料與方法

分別于2016年和2019年對亞龍灣砂質海岸的岸線和岸灘進行現場監測 ， 使用 ArcGIS 9.3和CAD 等軟件分析和處理現場監測數據。利用2016年和2019年的現場監測數據以及2008年的歷史數據進行分析和計算 ，得到岸線后退速率和岸灘下蝕速率。

1.1 監測方法

1.1.1 岸線位置

海南省 CORS系統于2011年7月開始運行 ， 可提供13個參考站覆蓋地區及其周邊海域的網絡 RTK 和 RTD服務[6]。采用 RTK 登陸海南省連續運行衛星定位綜合服務系統（ HiCORS）作為移動站 ，人工測量亞龍灣約4 km 的砂質岸線 ，測點間距不大于50 m ， 并在明顯拐彎處加密測點;利用 CORS-RTK 測量 ， 當基準站間距為50～100 km 時 ，用戶均能獲得厘米級的定位精度[7] ， 因此測量精度能夠滿足岸線準確定位的需求;測量的水平精度不大于0.1 m ，可準確描述岸線位置。

1.1.2 岸灘斷面地形

在亞龍灣東部和西部的岸灘上各埋設1座監測樁（YLW 1和 YLW 2） ， 待其沉降穩固后測量高程（85基面） ，作為岸灘斷面地形監測的控制點。在每座監測樁向海垂直于海岸線方向設1條監測主斷面 ，在監測主斷面的兩側約100 m 處布設2條平行于主斷面的輔助斷面 ，監測岸灘斷面地形。

采用中海達 V30-RTK，登錄 CORS系統 ，采集監測樁的平面坐標（CGCS2000坐標系）。按照《國家三、四等水準測量規范》， 采用南方 DL 201電子水準儀和三等水準點進行聯測 ，測量監測樁樁頂高程（85基面）。

以監測樁為控制點 ， 采用南方 DL 201電子水準儀和中海達 V30-RTK，對6條岸灘監測斷面進行灘面高程測量。采用 RTK 進行實地斷面位置放樣后施測 ，測點間距原則上不超過5 m ，在地勢起伏處加密測量 ， 多次重復測點的位置盡量相同 ， 侵蝕沙坎的坎頂和坎底均進行測量。

1.2 計算方法

利用現場測量結果 ， 根據《海岸侵蝕監測與評價技術規程（試行）》[8]計算岸線后退速率和岸灘下蝕速率。

1.2.1 岸線后退速率

利用2期時間相隔為 t 年的連續岸線監測數據 ，原有岸線之間的平面距離為 Li 。這些點與新的岸線連續構成區域的面積 S 采用地理信息系統軟件計算。侵蝕岸段的長度為原岸段中出現連續侵蝕的岸線測量點的平面距離之和 Li 。岸線后退速率 v 采用區域平均的方法計算 ，計算公式為：

1.2.2 岸灘下蝕速率

分別讀取同一條斷面上不同時間的相同站位的地形高程 ，岸灘下蝕速率為高程差與時間差的比值。2期時間相隔為 t 年的 n 個斷面監測數據（坐標點相同或相近）的高程差為 zi ， 這些點彼此之間的平面距離為si。岸灘下蝕速率 v 的計算公式為：

2 結果與討論

2.1 監測數據計算結果

2.1.1 岸線后退速率

亞龍灣岸段測量的海岸線長度為4.09km。根據2019年實測海岸線與2016年實測海岸線的對比分析 ，2016—2019年亞龍灣最大岸線后退距離約為11.50m ，平均岸線后退距離約為5.42m ，岸線后退速率約為 -1.80 m/a;土地損失面積約為29508m2 ，年均土地損失面積約為9836m2。根據2016年實測海岸線與2008年歷史海岸線的對比分析 ，2008—2016年亞龍灣最大岸線后退距離約為32.00m ，平均岸線后退距離約為8.00m，岸線后退速率約為-1.00m/a;土地損失面積約為16640m2 ，年均土地損失面積約為2080m2。

將2008年、2016年和2019年3年的海岸線分別疊加在2010年和2019年的衛星圖片上進行對比分析 ，可以顯著看出相同位置生長茂盛的大片防風林在2019年已完全消失 ， 原有的寬闊沙灘明顯變窄 ，2008年海岸線和2016年海岸線已消失在海水中。

2.1.2 岸灘下蝕速率

根據監測樁附近2016年和2019年測量的3條斷面高程分別計算岸灘下蝕速率。2個監測樁均位于侵蝕沙坎上方 ， 沙坎上方測點的高程無明顯變化 ， 因此岸灘下蝕速率以沙坎下方測點的高程對比數值計算得出。根據2016年和2019年亞龍灣岸灘斷面的測量結果 ，2016—2019年岸灘下蝕速率約為-13.6 cm/a，最大岸灘下蝕高度約為434cm。

根據2019年與2016年亞龍灣東部3個岸灘斷面監測數值的對比分析 ， 2016—2019年平均岸灘下蝕高度約為 40 cm ， 岸灘下蝕速率約為-13.3 cm/a;根據2019年與2016年亞龍灣西部3個岸灘斷面監測數值的對比分析 ， 2016—2019年平均岸灘下蝕高度約為109cm ，岸灘下蝕速率約為-36.2 cm/a。亞龍灣東部的 YLW 1石樁所在斷面沙坎的高差為4.06m ， 亞龍灣西部的 YLW 2石樁所在斷面沙坎的高差為8.15m。

2.2 海岸侵蝕強度

海岸侵蝕強度可采用岸線后退速率、侵蝕岸線比率、岸灘下蝕速率、下蝕岸灘比率、物質粗化率和岸灘寬度侵蝕模數等指標進行評價[9]。綜合考慮數據的可獲取性、可比性和重要性 ， 本研究選取最具有代表性的岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標 ，采用《海岸侵蝕監測與評價技術規程（試行）》中的相關技術標準 ， 對亞龍灣海岸侵蝕強度進行評價。海岸侵蝕強度等級如表1所示。

根據測量結果，2008—2016年亞龍灣岸線后退速率約為-1.00m/a，按照岸線后退速率指標評價該岸段為較強侵蝕。由于2008年無岸灘高程監測 ， 無法按照岸灘下蝕速率指標評價海岸侵蝕強度。

2016—2019年亞龍灣岸線后退速率約為-1.80m/a，按照岸線后退速率指標評價該岸段為較強侵蝕;岸灘下蝕速率約為-13.6cm/a，按照岸灘下蝕速率指標評價該岸段為強侵蝕。綜合考慮岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標，亞龍灣海岸侵蝕強度等級為強侵蝕。

對比亞龍灣東部和西部2個監測樁所在區域岸灘下蝕的計算結果，2016—2019年亞龍灣東部岸灘下蝕速率約為-13.3cm/a，按照岸灘下蝕速率指標評價該岸段為強侵蝕;亞龍灣西部岸灘下蝕速率約為-36.2cm/a，按照岸灘下蝕速率指標評價該岸段為嚴重侵蝕。結合岸線后退速率指標，亞龍灣東部海岸侵蝕強度等級為強侵蝕，亞龍灣西部海岸侵蝕強度等級為嚴重侵蝕（表2）。需要說明的是，單項評價結果為嚴重侵蝕到穩定的， 綜合評價結果為2個單項評價結果中侵蝕等級較高的。

2.3 海岸侵蝕的原因

海岸侵蝕的原因主要有2種：①沿岸泥沙虧損 ， 主要原因包括河流輸沙減少、沿岸挖沙和不合理的海岸工程;②海洋水動力增強致使沿岸泥沙從海岸系統中丟失，主要原因包括海平面上升以及岸灘植被和天然防護林被破壞。

根據亞龍灣所處的地理環境和發展情況，造成其海岸侵蝕的原因主要包括3個方面。①亞龍灣灣口開闊，朝向為 ES 向，灣內無大的河流，冬季盛行風向為偏 E 向到 EN 向，夏季盛行風向為偏 S 向，在自然水動力狀態下灣內泥沙可隨季節變化保持動態平衡。近年來，亞龍灣東南側海域的東洲島、西洲島和野豬島之間通過修建圍堤相互連接，使亞龍灣東部海域形成半封閉式的內灣;2011年亞龍灣西側海域岸邊的龍溪入海口處建成“游艇會”碼頭，防波堤向海延伸約300 m。通常來說，突堤式構筑物會造成其周邊岸灘的侵蝕沖刷，上述2處海岸工程的建設在一定程度上改變亞龍灣原有的海洋水動力條件，導致亞龍灣海岸侵蝕。②隨著旅游業的不斷發展，為滿足旅游休閑娛樂需求，亞龍灣沿岸土地已基本建設旅游配套設施， 海岸上高檔酒店林立，破壞岸灘原有野生植被，大大降低岸灘自然防護能力。③根據《2019年中國海平面公報》， 2019年海南省沿海海平面較常年上升70 mm。海平面上升導致近岸波浪和潮汐能量增加以及風暴潮作用增強，加劇亞龍灣的岸線后退和岸灘下蝕。

3 結語

本研究利用2016年和2019年亞龍灣砂質海岸的岸線和岸灘監測數據，結合2008年的歷史數據 ， 依據相關技術標準和方法，對比分析亞龍灣砂質海岸的侵蝕狀況， 并評價亞龍灣砂質海岸的侵蝕強度。亞龍灣砂質海岸存在持續性較強且較嚴重的海岸侵蝕。從岸線后退情況來看 ， 2008—2016年岸線后退速率和年均土地損失面積分別約為-1.00m/a和2080m2 ，2016—2019年岸線后退速率和年均土地損失面積分別約為-1.80 m/a和9836m2 ，表明亞龍灣海岸侵蝕有明顯加劇的趨勢 ， 年均土地損失面積大幅增加。從岸灘下蝕情況來看 ，2016—2019年亞龍灣東部和西部海岸的岸灘下蝕速率分別約為-13.3cm/a和-36.2cm/a，表明西部岸灘下蝕速率遠高于東部岸灘。根據岸線后退速率和岸灘下蝕速率2個指標綜合評價海岸侵蝕強度，亞龍灣全段為強侵蝕等級，其中東部岸段為強侵蝕等級，西部岸段為嚴重侵蝕等級。

根據亞龍灣的地理環境和侵蝕特點，造成亞龍灣海岸侵蝕的原因主要包括海岸工程建設、植被破壞和海平面上升。未來將針對亞龍灣海岸侵蝕機理開展更深入的研究， 分析其形成機制和變化趨勢，并制定合理的海岸修復方案，從而確保岸灘的穩定性、減少海岸侵蝕造成的土地損失以及保護生態環境。

參考文獻

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