福建砂质海岸侵蚀机制及影响因素分析

【摘要】：海岸侵蚀尤其是砂质海岸的侵蚀已经成为当今地球科学的研究热点之一。20世纪70年代至今，福建海岸侵蚀形势日趋严峻，目前约有60％的砂质岸线处于蚀退状态。本文以福建砂质海岸为研究对象，以现场调查资料为基础，结合历史地形图、卫片资料和前八成果，根据海岸地貌类型差异，从不同的时空角度来阐明各种类型的海岸侵蚀过程和机制。 文章主要开展了三个方面的研究工作： (1)基于福建海岸大量的野外测量与历史资料，结合近50年来三个不同时期(1961，1983，2004)的地形图所提取的数字化岸线信息对比来分析福建海岸侵蚀的空间分布状况，包括其分布范围和地理位置特征。并基于对岸线蚀退的量化分析，划分了福建海岸侵蚀强度等级进而探讨了侵蚀强度差异性分布的内在原因。 (2)鉴于海岸地貌对侵蚀过程和强度的重要控制作用，根据野外调查结果将福建砂质海岸按照海滩与邻近滨岸地貌划分为软质海崖一海滩系统、沙丘一海滩系统以及人工地貌一海滩系统三种基本地貌组合类型，并探讨了三种地貌类型的侵蚀过程。 ●通过周期性的剖面观测与岸线监测，探讨海崖-海滩系统的地貌侵蚀变化过程。根据崖岸的土体力学性质分析，探讨了土体含水量对海崖边坡稳定性的影响，并进一步讨论了降水与海洋动力的耦合作用下海崖侵蚀过程。 ●基于多处沙丘-海滩地貌的周期性测量与风暴前后的追踪调查，分析沙丘-海滩系统的侵蚀和恢复过程，并探讨了海洋动力和风动力等在恢复过程中的作用，揭示沙丘-海滩侵蚀的主要影响因素，并着重分析了风暴作用下该类型海岸的地貌过程。 ●通过东山岛金銮湾、惠安青山湾以及崇武半月湾等实例探讨了人工护岸、渔港防波堤等人工地貌诱发的邻近砂质海岸的侵蚀破坏过程。 (3)通过实地调查和历史资料，结合福建海岸地貌环境背景和近年海岸带开发历史，在具体分析诸多岸段侵蚀机制的基础上，总结福建海岸侵蚀的主要影响因素，综合分析各因素在福建海岸侵蚀过程中的作用，并探讨典型岸段不同侵蚀因素的贡献程度。 文章通过分析、研究得出以下主要结论： (1)福建砂质海岸的侵蚀分布按照其强度可以划分为三个主要区域，以北部的闽江口和南部的九龙江口为界，闽江口以北海岸侵蚀强度最轻；九龙江口以南侵蚀较为严重；闽江口与九龙江口之间的中部岸段侵蚀最为严重。新构造运动形成海岸构造格架，控制了福建海岸地貌与物质组成的明显差异，造就了海岸侵蚀强弱分布格局。 (2)软质海崖是福建沿岸侵蚀最为严重的海岸类型，年平均后退侵蚀速率约1．87m/a。引起软质海崖侵蚀的主要外界作用营力为降水渗透作用和海洋动力作用，内部原因为组成物质抗蚀能力弱。降水渗透改变了边坡土体的含水量，从而引起软质海崖土体的结构强度减小，产生滑坡，而后崖底堆积的滑坡物质在波浪、潮流等海洋动力作用下搬离海岸。软质海崖的蚀退是一个循环反复的过程，按照营力作用和地貌变化，可以将其蚀退过程归结为稳定期、作用期、破坏期和搬运期4个阶段。 (3)沙丘-海滩系统的侵蚀过程可以归纳为两种：第一种是侵蚀-恢复的动态平衡可逆过程，其主要恢复作用力有海洋动力和风力，前者通过沿岸和向岸输沙来补充滩面泥沙亏损，后者通过滩面泥沙的向陆搬运补充沙丘的泥沙亏损；第二种是沙丘一海滩系统长期蚀退的不可逆过程，其不可逆性主要源于近滨、滩面采砂造成难以补偿的持久性物质亏损，一般表现为滩面下蚀沙丘稳定和沙丘后退滩面下蚀。 (4)相对于自然过程，人为因素对海岸侵蚀的影响表现更为多样化。人工护岸虽然固定了海岸线但是加强了邻近海滩的风暴响应强度，导致了堤前海滩滩面下蚀、坡度变陡、沉积物粗化等退化现象。同时也会造成下游物质输入的减少，引起下游海岸侵蚀。渔港防波堤的修建改变了邻近区域输沙平衡与动力环境，往往会引起防波堤上游处发生堆积下游侧发生侵蚀。 (5)海岸侵蚀是多种因素综合作用的结果，不同因素具有不同的时空尺度效应。海平面上升和入海河流输沙量减少是福建海岸侵蚀的重要背景因素，控制着福建海岸的整体侵蚀趋势；福建沿海频发的热带风暴往往会引起局部海岸的强烈短周期侵蚀破坏，但却往往对福建中、南部分布广泛的软质崖岸造成永久性侵蚀；海岸带人为活动对海岸侵蚀影响形式多样，近滨采砂引起海岸物质亏损，直接导致海岸强烈蚀退，这是福建海岸侵蚀的普遍因素；不合理的海岸工程往往会破坏海岸沉积物平衡、改变海岸水动力环境，导致海滩退化和邻近海岸的局部侵蚀。