华南岬湾海滩冲淤演变特征及其机制分析—以南澳岛前江湾为例

岬湾海滩在华南地区普遍分布,众多海滩面临侵蚀退化问题,对其海滩冲淤演变特征及机制的研究具有重要的现实意义。本文以粤东重要的旅游海岛南澳岛南部的前江湾为研究区,利用滩面调查、遥感影像数据与历史海图和实测水深数据,研究1970—2022 年海滩冲淤特征,并从水动力、沿岸输沙、稳定岸线形态等方面,探讨人类活动对海滩冲淤演变的影响机制。结果表明：前江湾海滩蚀淤演变在东南沿岸码头防波堤海岸工程建设前后呈现不同的空间变化特征,切线岸段前期侵蚀、后期侵蚀加剧,弧形岸段前期淤积、后期侵蚀;人类海岸工程造成的岬角位置变化和沿岸输沙受阻是影响海滩蚀淤演变的主要机制,导致岬湾岸线平面形态变为不稳定状态,区域沉积物的亏损也加剧了海岸失衡;自东向西的沿岸输沙的不均衡对其海岸线演变的空间特征起控制作用。     

粤东后江湾岸线演变模拟

以粤东后江湾出海航道两侧拟建防波堤为工程背景,应用海岸动力学原理,建立了海岸演变的一线模型。模型考虑波浪的绕射,考虑了沿岸波高不等所引起的沿岸输沙。通过实际岸线与模拟岸线的对比分析,论证了该模型是成功的。应用该模型对粤东后江湾修筑拦沙堤后的岸线演变进行预报,其结果表明,在海湾两岬角处海滩侵蚀,湾顶堤头处海滩淤积。东北岸段拦沙堤处海滩的淤积速率为5～6m/a,西南岸段为4～5m/a。     

基于大量卫星图像研究青岛汇泉湾海滩近40年的地形地貌演变

受自然变化和人类活动影响,全球海滩普遍侵蚀。研究基于大量卫星图像评估海滩演变的方法,对于缺乏实测资料的海滩的侵蚀防护具有重要意义。使用1984~2021年的993幅卫星图像,采用聚焦剖面的亚像素海岸线识别方法识别水边线和干湿线位置,进一步得出平均高、低潮线,沟槽中线和沙坝坝顶位置,利用多指标重建汇泉湾海滩地形地貌的时空演变。使用固定地物对Sentinel卫星图像进行了地理精校正,基于海滩实测结果评估了海滩岸线位置误差。结果显示,平均高潮线、沟槽中线和沙坝坝顶的系统误差和随机误差以及平均低潮线的随机误差均较小,但平均低潮线的系统误差偏大。研究结果还揭示青岛汇泉湾海滩近40年的地形和地貌演变主要受人类活动影响。海滩平均高潮线在2003年海滩整治和补沙后由稳定转为蚀退,在2017年海滩补沙后淤进减缓;沙坝和沟槽的演变则与2002年海滩东南部码头拆除有关。建议重视研究区沙坝和沟槽近期变化,定期监测以进一步掌握其演变规律,并向沙坝和沟槽补细砂维护汇泉湾海滩。     

大鹏湾岬湾型海滩季节性变化特征及原因分析——以官湖海滩为例

随着全球海平面的上升及极端气象的频发,全球海滩总体呈现出一定的退化现象,海滩保护成为海岸带生态修复的焦点问题之一。我国华南地区岬湾型海滩分布广泛,以深圳市大鹏湾官湖海滩为代表,基于2020—2021年实测海滩剖面高程数据,分析岬湾型海滩季节性变化特征。研究表明,官湖海滩剖面坡度夏秋缓冬春陡,夏秋侵蚀冬春淤积;海滩沉积物粒径季节性变化不明显。海滩剖面形态受风浪、平均潮位的季节性变化控制,以夏秋季为例,平均潮位逐渐升高,南向波浪强度较大,在二者的共同作用下,海滩后滨侵蚀明显,泥沙离岸输运,并在前滨淤积。补沙方案宜在夏秋季进行,且重点区域为官湖海滩东侧与观海湾海滩,防御方案应主要削弱南向波浪。     

钦州湾人工海滩剖面变化过程

波浪和潮汐作用下的海滩剖面动态变化过程是海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。本文以广西钦州湾沙井半岛人工海滩为研究区, 基于GPS-RTK采集的2018年1月—2019年12月的逐月剖面高程实测数据, 通过分析剖面冲淤和单宽体积变化, 利用EOF(Empirical Orthogonal Function)函数揭示剖面的高程变化模式, 进而探讨海滩剖面的动态演变过程。研究的主要结果表明: 1) 在观测期间, 人工海滩剖面的冲淤情况整体展现出冬春季淤积、夏秋季侵蚀的变化特征; 2) 人工海滩剖面因泥沙横向输移而导致不同横向分带的单宽体积变化趋势呈差异性, 不同横向分带具有侵蚀与淤积交替出现的情况; 3) 人工海滩剖面的变化模式可划分为由强降雨及台风导致剖面高程明显降低的主要模式、波潮影响下的剖面高程经历强降雨及台风后逐渐淤积和恢复的次要模式、波浪破碎形成卷流引起滩面冲淤变化的其他模式。     

漠阳江入海口东侧海岸侵蚀现状及成因分析

对漠阳江入海口东侧海岸的侵蚀情况进行了详细的野外调查,在2年的调查时间内对监测岸段的海岸线位置及海滩地形开展了5次重复测量。各次测量结果的对比表明,漠阳江入海口东侧海岸遭受了严重的侵蚀,岸线平均后退速率达15m.a 1;海滩地形剖面的动态变化则显示海岸侵蚀和淤积情况随季节而改变,在2008年台风"黑格比"登陆后,研究区岸线大幅后退,岸滩地形发生了深刻变化。通过对研究区海岸侵蚀特点的分析,认为砂质海岸的脆弱性和水动力作用是该区海岸侵蚀的基本条件,风暴潮是造成该区海岸严重侵蚀的重要因素;另外,人类活动也加剧了研究区的海岸侵蚀。     

莱州湾西岸岸滩冲淤特征分析

利用风暴潮前后潮滩剖面的实测对比及不同时期地形图和卫星遥感影像解译分析,研究了莱州湾西岸海滩冲淤变化特征。结果表明,莱州湾西岸海滩中、高潮滩处于相对稳定状况,低潮滩呈现弱淤积的特征。岸线50多年来的总体变化特征是1986年以前岸线淤进蚀退变化较明显,1986年以来海岸线逐渐趋于稳定。分析表明,岸滩变化的原因主要为人类活动对岸滩形态的改造以及大风暴潮的影响。     

以3个典型个例探讨养护海滩侵蚀热点的特征及其成因类型

基于厦门香山—长尾礁海滩、北戴河西海滩和平潭龙凤头海滩3个典型海滩养护后多期地形地貌测量数据、观测记录和遥感影像等,分析了养护海滩侵蚀热点的分布和形态特征,探讨了各处侵蚀热点的形成原因和控制因素.从野外调查来看,侵蚀热点在各养护海滩皆有分布,热点宽度为20 ～260 m不等.研究表明沿岸水下地形、排污管道的布设、岬角和岸线走向突变是诱发侵蚀热点的主要因素,具体表现为:(1)沿岸水下地形分布有离岸潜堤、沙坝、带有缺口的连续暗礁等结构时,会因波浪绕射引起波能辐聚而造成沙滩局部的强侵蚀,形成侵蚀热点;(2)排污管道的埋设会阻断沉积物的沿岸运移,会在其下游形成侵蚀热点;(3)岬湾海岸两端岬角或者人工拦沙堤对波浪的折射和反射作用会造成岬角周边局部强侵蚀;(4)养护海滩岸线方向突变,特别是向海凸出的岸线,波浪会使这一位置岸线趋于平滑,造成突变点的强侵蚀.     

1958年以来莱州湾南部海岸线及水下地形演变

莱州湾南部自20世纪80年代以来海岸地貌发生了显著变化,研究海岸地貌的演变规律对海岸防护和海岸带资源可持续利用具有重要意义。本文以不同时期测量或成像的海图和遥感影像为数据源,基于RS和GIS技术对海岸线和水下岸坡演变进行定量研究。结果表明：①1958–2021年自然岸线逐渐减少,人工岸线逐渐增加,到2021年人工岸线长度约占总长度的87%,海岸线演化与海岸带建设密切相关;②以1984年为界,1984年前以自然演变为主,1984年后人类活动起主导作用,自然演变下海岸线以向陆蚀退为主,人为干预下以向海推进为主;③水下岸坡冲淤分布极不平衡,总体呈侵蚀–淤积–淤积减缓的趋势。南部河流入海口处在1984年后基本呈侵蚀状态。0 m和2 m等深线有前进有后退,但变化幅度相对较小;5～9 m等深线在堤河以西海域向海前进显著,其冲淤演变复杂;10 m等深线以堤河为界表现出西淤东蚀的状态。河流来沙是导致海岸线和水下岸坡演变的重要物质基础,波浪和潮流是主要的驱动力。人工设施在引起河流输沙减少的同时,也导致海岸线大幅向海推进、入海河口受到侵蚀。东北部莱州浅滩附近受人为影响处于侵蚀、解体状态,未来将会继续受到侵蚀。     

粤东靖海湾海岸地貌动力演变及其工程影响

受人为工程的影响,相对稳定的岬湾海岸地貌常经历显著的动态调整。本文以粤东靖海湾典型岬湾海岸为例,运用Mc Laren模型、波浪动力场数值模拟、等深线对比、冲淤计算等多种方法,从海岸地貌动力学角度,对人为岬角工程前后岬湾海岸地貌动力过程和冲淤演变进行综合分析。结果表明:1)海岸地貌动力系统内常存在负反馈机制以维持系统的稳定。岬角工程后上岬角防波堤沿SSW延伸,ESE和E向浪经过防波堤时发生绕射,波能削减,湾顶动力减弱,海滩沉积物从下岬角向湾顶反向运移;2)海滩的蚀积状态在工程前后发生了转换,工程前遮蔽段侵蚀、开敞段堆积;工程后遮蔽段堆积、开敞段侵蚀;3)海湾水下地形对岬角工程的响应敏感,工程后海湾水下地形冲淤剧烈。     

Rip currents, mega-cusps, and eroding dunes

Dune erosion is shown to occur at the embayment of beach mega-cusps O(200 m alongshore) that are associated with rip currents. The beach is the narrowest at the embayment of the mega-cusps allowing the swash of large storm waves coincident with high tides to reach the toe of the dune, to undercut the dune and to cause dune erosion. Field measurements of dune, beach, and rip current morphology are acquired along an 18 km shoreline in southern Monterey Bay, California. This section of the bay consists of a sandy shoreline backed by extensive dunes, rising to heights exceeding 40 m. There is a large increase in wave height going from small wave heights in the shadow of a headland, to the center of the bay where convergence of waves owing to refraction over the Monterey Bay submarine canyon results in larger wave heights. The large alongshore gradient in wave height results in a concomitant alongshore gradient in morphodynamic scale. The strongly refracted waves and narrow bay aperture result in near normal wave incidence, resulting in well-developed, persistent rip currents along the entire shoreline.

The alongshore variations of the cuspate shoreline are found significantly correlated with the alongshore variations in rip spacing at 95% confidence. The alongshore variations of the volume of dune erosion are found significantly correlated with alongshore variations of the cuspate shoreline at 95% confidence. Therefore, it is concluded the mega-cusps are associated with rip currents and that the location of dune erosion is associated with the embayment of the mega-cusp.     

近60年莱州湾东部砂质海岸地貌的时空动态

在野外考察的基础上,以不同时期测量和成像的海图、地形图和高分辨率遥感影像为数据源,综合使用数字岸线分析、遥感、地理信息系统等方法,对近60年来莱州湾东部砂质海岸（界河口-刁龙嘴）地貌演变进行研究。结果表明,研究期内莱州湾东部岸线迁移和水下岸坡冲淤存在强烈的时空差异。岸线迁移表现为冲淤进退交替发生,其在时间过程上具有非线性的显著特点。1959-2013年,侵蚀岸线所占比例波动起伏,具有阶段性。侵蚀岸段年均演变速率以1985年为界分成两个阶段,前期由极大值4.95 m/a（1959-1969年）锐减至极小值1.97 m/a（1969-1985年）,后期由1.97 m/a增大到4.43 m/a（1985-1998年）,之后均处于高强度侵蚀。岸线迁移空间分布的差异性主要表现在4个岬湾的岸线变迁特征与莱州湾东岸岸线整体变迁并不一致。同时,水下岸坡冲淤条带大体相间分布,同一岸段1959-1985年和1985-2008年的冲淤演变趋势基本相反。进一步分析表明最近60年来,莱州湾东部砂岸在水库拦沙、潮上带工厂化水产养殖、大型海岸工程等人类活动的地貌效应共同控制下,发生了5次岸线淤积前进与侵蚀后退以及冲淤速率大小的交替。     

海州湾岸线蚀淤演变及预测

基于2013—2021年间海州湾18期Lansat 8遥感影像,利用海岸线类型多样性指数、岸线变化率（EPR）和净海岸移动量（NSM）对海州湾各类型岸线蚀淤演变情况进行分析,并基于Prophet时间序列预测模型对2025年岸线进行定量预测。结果表明,9年间基岩岸线整体较稳定;琴岛栈桥到临洪河口淤泥质岸线不稳定,岸线明显向海淤积;砂质岸线整体较稳定,无明显蚀淤倾向。预测2025年海州湾淤泥质岸线呈向海延伸趋势,临洪河口附近岸线呈向海延伸趋势,其余岸线均无明显淤蚀变化,较为稳定。     

Sediment facies and pathways of sand transport about a large deep water headland,Cape Rodney,New Zealand

Cape Rodney is a large headland that protrudes 3–4 km into deep water in the Hauraki Gulf and separates the Mangawhai‐Pakiri and Omaha littoral cells. Detailed swath mapping of seabed sediments around Cape Rodney was carried out using by side‐scan sonar and ground‐truthed by SCUBA, grab sampling, and video. Despite the barrier imposed by the headland two pathways of sand transport around the headland, separated by the topographic high of Leigh Reef, have been identified. One lies close to the headland, where sand from the beach and nearshore of the Mangawhai‐Pakiri embayment is driven by waves and currents along a 500‐m‐wide pathway in c. 20–25 m depth around the headland to the vicinity of Leigh Harbour. The other lies in 50 m water‐depth seawards of Leigh Reef. Here fine sand, sourced from the nearshore of the Mangawhai‐Pakiri embayment and driven offshore from the tip of the headland, is transported back and forth by tidal currents in 50 m water depth on the floor of the Jellicoe Channel. The sand bodies along both these pathways are thin and so sand leakage from the Mangawhai‐Pakiri embayment is thought to be small. Transport at these depths is dependent on both tide and wave generated currents and episodic occurring during storm events. The sediment facies associated with little sand transport about a headland in deep water is one of thin and discontinuous and patchy sand cover between rocky areas and over coarser megarippled substrate. Ocean swell, tidally driven phase eddies that spin up on both sides of the headland, and bathymetry all play a role in shaping those facies.     

One-year along-beach variation in the maximum depth of erosion resulting from irregular shoreline morphology

Beach erosion and accretion occur across multiple time scales. Over long time scales (decades to millennia) the shoreface ravinement surface, which is recognized as a coarse lag deposit, forms at the shoreface toe as a result of wave- and current-induced erosion during shoreline transgression. Over short time scales (hours to days) the depth of sediment disturbance, which is recognized as coarse lamina and measured at the foreshore by devices and monitoring tracer beds, forms as a result of wave- and current-induced reworking during a tidal cycle. The maximum depth of erosion (MDOE), quantified here over 1 year, is modulated by processes that operate over a time scale that is between the drivers of short-term (e.g. tides and waves) and long-term (e.g. sea-level rise) beach erosion. The MDOE integrates the erosion that occurs over a discrete time interval and records the maximum depth of erosion that is likely principally induced by storms, which is difficult to quantify by other methods that rely on discrete observations (e.g. changes in elevation or movement of the mean high-water line). A novel technique for quantifying the MDOE, based on comparing the bedding and stratigraphy between cores collected at the same locations over a discrete time interval, is presented here and applied at Onslow Beach, NC, USA. This 12 km-long barrier island has irregular shoreline morphology, characterized by two embayments separated by a central headland. This shape is largely the result of variations in the depth of underlying rock strata and produces a steeper beachface at the headland than at the embayments. At each of the six sites examined along the barrier, the MDOE is found to increase from the backshore to the middle intertidal zone and is higher at the sites closer to the headland. These variations in the MDOE are likely due to the increase in average wave energy impacting the beachface from an offshore direction and steeper beaches (intermediate beach state) at the headland. Where the MDOE is within the beach facies, it is not associated with a coarsening, which is due to the heterolithic nature of the Onslow-beach strata. Where the MDOE is the contact between back-barrier and beach facies it is always associated with a coarsening and a gravel-rich lag deposit because in this case, the MDOE is an amalgamation of multiple erosional events, which is similar to the shoreface ravinement surface. Along-beach variation in the MDOE does not correspond with discrete observations of beach change over the same period and is likely a better indicator of erosion potential than long-term discrete observations, such as changes in surface elevation or the position of the mean high-water line.     

人工岸线建设对浙江大陆海岸线格局的影响

海岸人工地貌建设是沿海国家开发利用海岸带资源的重要方式,海岸人工岸线的形成改变了自然岸线的格局,并影响着岸线的自然演替规律。基于1990,2000和2010年3期TM遥感影像,提取不同时相的浙江省大陆海岸线信息,对浙江大陆海岸线类型构成及人工岸线建设对岸线格局的影响进行了分析。结果表明:(1)受人类开发活动的影响,近20 a来浙江大陆海岸格局以人工岸线不断增长为特征;(2)不同岸段的人工岸线增长速度有明显差异,以杭州湾、三门湾及台州湾沿岸岸线变化最为显著;(3)20 a间,浙江大陆岸线整体向海推进趋势明显,仅少数岸线发生了海岸蚀退;(4)人工岸线的建设通过对自然岸线的截弯取直,缩短了自然岸线的长度,降低了自然岸线的曲折度,却使浙江省大陆海岸线的多样性指数不断增加。     

泉州湾海岸线变化特征的定量分析研究

应用海岸线变化定量分析原理,综合分析了近50年来泉州湾海岸线变化的基本特征,计算了古浮澳岸段的海岸线变化速率.研究分析结果表明,泉州湾海岸线长度以0.94km/a的速率减小,海域面积(含岛屿)以1.01 km2/a的速率减小;古浮澳岸段呈现南北淤进,中间侵淤交互的岸线变化趋势.通过了解泉州湾海岸线变化特征和变化趋势,获取海岸线变化速率数据,为泉州湾海域的可持续开发与管理提供参考依据.     

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩的影响研究

我国硬式护岸、渔港工程和人工岛等3类典型海岸工程对相邻海滩有显著影响.本研究以泉州青山湾护岸、泉州崇武中心渔港、海口南海明珠人工岛等建设前后海滩变化为例,开展对海滩岸线形态及部分典型剖面形态的对比分析.结果表明,临海硬式护岸岸前海滩发生明显下蚀,护岸下游海滩岸线侵蚀后退,发育侵蚀热点,剖面伴有下蚀;渔港工程拦沙堤附近岸线局部淤涨,下游海滩岸线大范围侵蚀后退,出现侵蚀热点,侵蚀热点处剖面明显下蚀;人工岛后波影区内海滩淤积,形成沙岬或连岛沙坝突出体,突出体两侧岸线均发生不同程度侵蚀后退.通过分析典型工程案例,探讨了3类海岸工程对相邻海滩的影响方式、影响尺度和原因,对比分析不同类型海岸工程对相邻海滩的负面影响,可为海岸工程建设管理和海滩保护提供参考.     

海南万宁岬湾海岸海滩稳定性研究

岬湾海岸海滩的稳定性及其演变是砂质海岸研究的重要内容。基于多期遥感影像、海滩沉积物粒度分布,并采用岬湾海滩平衡形态模型(MEPBAY),分析探讨了海南岛东部万宁4个典型岬湾海岸海滩的稳定性及其模型的应用。研究表明,除东澳湾凸角处于不稳定状态,其余海岸处于静态或准静态平衡状态;岬湾海滩沉积物粒度在遮蔽段和开敞段有明显的差异,相邻海滩之间没有明显的泥沙交换,每个岬湾海滩都是相对独立的地貌单元;模型中上岬角控制点选取应考虑岛礁及水下礁坪;抛物线模型可以拓展应用于有离岸岛情况下的海湾。研究成果可为岬湾海滩的稳定性评估和管理提供科学依据。