涠洲岛北东岸段冲淤状况调查及动力分析

＜＜＜蓝色国土
海岸侵蚀危及沿岸建筑、工程建设，容易导致沿海地区土壤盐渍化，破坏沿海生态系统，降低海岸的防护以及防灾减灾能力，带来巨大的经济损失，为海岸带主要灾害之一[1] 。

20世纪 80 年代末，我国开始展开海岸侵蚀的研究，到20世纪90 年代，许多学者投入到海岸侵蚀研究中，公布了大量的研究成果。

王文海、吴桑云公布了海岸侵蚀的评估方法以及信息系统建立等方面的成果，此阶段的研究为后续研究打下了良好的基础。

21 世纪以来，伴随我国近海海洋综合调查与评价专项和相关基金项目的开展，海岸侵蚀研究进入一个新的高潮[2] 。

目前，有学者对涠洲岛海岸侵蚀淤积进行了初步研究。

国家海洋局第一海洋研究所姚子恒等人，通过岸滩剖面重复测量和数据对比分析，阐述了海滩剖面变化的特征[3]。

国家海洋局张晓浩等人利用高密度机载激光雷达点云数据对涠洲岛西南部海岸形态进行了研究[4]。

国家海洋局环境预报中心结合风暴潮—海浪耦合数值模拟了研究区域内“0312”号台风风暴潮漫滩的情况，分析了风暴潮和大潮对涠洲岛西南部沙滩侵蚀的影响[5]。

总体上来说，目前对涠洲岛海岸侵蚀灾害的研究不多，保护和治理涠洲岛海岸所需的地质资料亦不足。

1 研究区位置、数据来源与研究方法
研究区位置：涠洲岛北东海岸及附近海域，地理坐标东经109°05′44″～109°10′26″，北纬21°01′03″～21°05′35″，即陆地从石化桥往北东至牛角坑，再转向南沿海岸至湾仔村，海域主要是从调查陆域高潮线至20m水深线范围。

数据来源：基于2016年涠洲岛拟修复岸线水文动力、冲刷淤积调查项目实测地质资料（地形地貌、底质、海洋水文动力、遥感、海滩剖面测量）和历史潮流、波浪、风暴潮、气象、海图、地形图等资料。

研究方法：采用地质地貌调查、海滩剖面监测、海图对比、地形图对比、遥感对比等方法阐明冲淤状况。

综合分析确定冲淤因素，根据岸段性质和作用力特征分析各岸段产生侵蚀淤积的主要因素。

2 海岸带冲淤状况
2.1 岸线变化
据野外调查，石化桥至北港水产站港口、北港水产站港口至客家人部落、希拉的木屋沿线、苏牛
涠洲岛北东岸段冲淤状况调查及
动力分析
●朝鲁
（广西海洋地质调查研究院，广西北海 536000）
[摘要]文章根据广西海洋地质调查研究院2016年实测涠洲岛北东岸段有关地质资料和历史潮流、波浪、风
暴潮、气象、海图、地形图等资料，将实测的海图与历史海图、实测地形岸线与历史地形图、不同时相的遥感影像
进行对比，再结合面上调查等综合方法来阐述涠洲岛北东岸段冲淤状况，并对其冲刷淤积的影响因素进行分析。

[关键词]涠洲岛；冲淤；海岸侵蚀；风暴潮；人类活动
[作者简介] 朝鲁（1990-），男，吉林松原人，2013年毕业于中国地质大学（北京），海洋科学专业，主要从事海
洋地质调查、水工环地质调查方面的工作。

助理工程师。

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TS探索
角坑北东侧至印象涠洲度假村、沟门村东部岸线、横岭东侧至下牛栏山等地段的海岸侵蚀较为严重，尤其是石化桥至下坑仔北侧岸线，20年间部分岸线后退了近100m。

被侵蚀岸段陡坎发育，高0.5～6m，岸线附近木麻黄树倾倒、植物根系出露散乱分布在陡坎坡面，局部植物根部呈悬空状。

在调查过程中，发现大部分岸线仍不断受到侵蚀并呈现出逐年后退的态势。

笔者将1979年1∶1万地形图与2016年实测岸线做对比得到如下结论：研究区侵蚀岸段5段，总长6.49km，占总岸线的61.8%。

淤积岸段3段，总长1.1km，占总岸线的10.5%。

涠洲岛北部砂质海岸整体上处于侵蚀到微侵蚀状态，东部砂质海岸处于弱侵蚀—弱淤积状态。

砂质岸段侵淤等级如表1所示。

2.2 滩涂变化
沙滩变化：根据1979年和2012年1∶5万地形图，对研究区岸线沙滩进行对比解译，1979—2012年间，滩涂面积（沙滩）减少了320 968.41m²。

岩滩变化：根据卫星遥感影像特征，岩石滩面积变化不大。

实测海滩剖面对比发现，短期监测结果显示的侵蚀强度大于长期监测结果，其原因是短期强风浪对岸线的大幅度改造会被季节交替所发生的侵淤变化所削弱。

潮滩下蚀速率在-67～182cm/a之间，侵淤作用强烈，往复变化。

岸线后退速率基本在200～-26cm/a之间，冲淤等级属于侵蚀—弱淤积。

个别岸段由于偷挖沙、开采基岩而导致岸线大幅后退。

2.3 潮下带海域冲淤变化
以1979年1∶1万地形图进行数字化后经过误差校正得到的水深资料（1978测）与2016年实测的水深数据（单波速测深200m×500m）为基础，基于surfer软件数学函数，构建高程差值模型，绘制冲淤等值线图，重现38年来研究区海域的冲淤变化过程。

淤积区面积（平面面积）为1.63km2，侵蚀面积（平面面积）为20.78km2，侵蚀面积远大于淤积面积。

淤积体积为2.05×106m3，侵蚀体积为2.51×107m3，侵蚀体积远大于淤积体积。

研究区海底总体上以侵蚀为主，北部海底侵淤较弱，基本无变化，东部侵蚀相对较强，但是在20m水深线附近的淤积现象与涠洲岛海底的地形有直接关系。

3 冲刷淤积原因
涠洲岛北东岸段冲刷淤积原因分为自然因素和人类活动因素两大类。

3.1 自然因素
3.1.1 海岸物质构成
海岸物质构成对海岸侵蚀淤积的影响主要表现在：由胶结程度或成岩程度高的物质构成的海岸，抵抗海浪、海水侵蚀的能力较强，如下坑仔村到湾仔村一带由火山碎屑沉积岩组成的基岩海岸。

由胶结程度或成岩程度低的物质构成的海岸，由于海岸物质较松散，一旦遭受海水冲击很容易倒塌，抵抗海浪、海水侵蚀的能力也低，如北部石化桥、北港到下坑村一带的松散生物碎屑堆积海岸，侵蚀特征明显，陡坎发育。

3.1.2 地形地貌
地形地貌对海岸侵蚀淤积的影响是多方面的，主要表现在：①海岸线形状的影响。

在相同的海况条件下，平直海岸、向海突出海岸、向陆凹进的港
侵淤岸段
长度
（m）
平均后退
速率（m/a)
侵淤
等级
石化桥—北港岸段 1 690+1.51
中型（侵蚀）
北港（避风港西侧）
岸段290-0.35
小型
（淤积）
北港（避风港东侧）
岸段511+0.38
小型
（微侵蚀）
苏牛角坑岸段155+0.42
小型（弱淤积）
苏牛角坑—公山背
段1 108+0.41
小型
（微侵蚀）
涠洲印象段502+0.69
中型（侵蚀）
涠洲印象—沟门段653-0.25
小型（弱淤积）
沟门—下坑仔段 2 677+0.5
小型（微侵蚀）
表1 砂质侵蚀淤积强度分级划分表
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2018.01南方国土资源
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湾形海岸等不同类型海岸的水动力作用存在巨大差别。

②海岸走向、朝向的影响。

如涠洲岛东部海岸较平直，呈南北、近南北走向，总体朝向东，与冬季的北向浪、夏季的南向浪呈同向或小角度相交，波浪对海岸的直接冲刷作用较小，主要遭受沿岸流的冲刷。

③潮间带宽度及粗糙度的影响。

外海传向海岸的波浪进入浅水后，由于海底的摩擦作用而变形，在监界深度（一个波高与二个波高之间的水深处）区域发生破碎，并消耗大量能量，因此宽阔的潮间带地区可以发生多次波浪破碎，从而大大地降低波浪对海岸的冲刷作用，而潮间带狭窄的海岸遭受波浪直接冲刷的强度远比宽度大的海岸强得多。

3.1.3 海平面上升
海平面上升速率可用下式进行计算：S 2＝（H 2-H 1）/ t
式中，S 2为海平面上升率（cm/a ）；H 1、H 2为统计时间段前、后年份的平均潮位（cm ）；t 是统计的年份数（a ）。

涠洲岛孤悬北部湾中部，调查区潮滩内多有基岩或较老的地层出露，反映出潮间沉积沙源严重不足，因此可用Bruun 法则进行海平面上升对高潮线后退程度的估算：
S 1 ＝t S 2 / b V ＝S 1 / t
式中，S 1为高潮线后退距离（cm ）；S 2为海平面上升率（cm/a ）；t 是所计算的时段（a ）；b 为海滩剖面的平均坡度（°）；V 为高潮线后退速率（cm/a ）。

经统计此次调查7条监测剖面（潮滩）的平均坡度如表2所示。

根据表2值的发展趋势，采用1990—2015年的海面上升速率0.34cm/a 来分析评价7条监测剖面所处岸段的高潮线后退距离S 1和后退速率（见表3）。

结果表明F-F ’剖面位置由于海平面上升引起的后
退速率最大，为16.97cm/a ，B-B ’剖面位置由于海平面上升引起的后退速率最小，为0.39cm/a 。

3.1.4 风暴潮、大潮、大浪
①风暴潮。

风暴潮历史资料显示，涠洲岛的台风风暴潮主要发生在7～8月（占60.5％），其中7月份发生频次最多（占32.9%）。

同时，每年的5～7月和10～12月为涠洲岛的天文大潮期，这两个时间段恰好分别是台风影响时段和大风天数最多的时段。

当风暴潮和大浪发生时间处于天文大潮期时，就会成为海岸侵蚀最为强烈的时期。

②大潮。

近年来涠洲岛海域的大潮年极值高潮位主要集中出现在11月、12月、1月和7月，其中12月份为全年中最易出现年极值高潮位的月份。

虽然冬季大风造成的风暴增水和波浪远不如台风引起的剧烈，但是涠洲岛拟修复岸线朝向北和东为迎浪海岸和顺浪向海岸，因此在高潮位和大波浪的叠加作用下，波浪对海岸侵蚀的影响比夏季的影响更大。

③大浪。

研究区朝向北和东，冷空气引起大浪时处于迎浪海岸和顺浪向海岸，西南大风引起大浪时则处于背浪海岸，热带气旋引起大浪对每段海岸的影响基本一致（都要经历迎浪、顺浪和背浪3个阶段）。

由此可见，大浪条件下涠洲岛拟修复岸线发生侵蚀淤积的最主要因素是冷空气和热带气旋引起的大浪。

3.1.5 大风
大风对海岸侵蚀淤积的影响，主要体现在两方面：一是因大风产生大浪，大浪对海岸产生侵蚀淤积。

二是在风力的作用下，直接对海岸产生侵蚀作用和松散堆积。

北部湾多年平均大风（6级以上）
剖面编号A-A ’B-B ’C-C ’D-D ’平均坡度b （°）
0.0480.8790.0680.064
剖面编号E-E ’F-F ’G-G ’平均坡度b （°）
0.039
0.020
0.019
表2 沙滩监测剖面平均坡度表
表3 据1990—2015年S 2值计算的高潮线后退距离
和后退速率表
序
号剖面编号b （°）t （a ）S 2
（cm/a ）S 1
（cm ）V （cm/a ）1A-A ’0.048250.34176.807.072B-B ’0.879250.349.960.393C-C ’0.068250.34124.80 4.994D-D ’0.064250.34132.60 5.305E-E ’0.039250.34217.608.70 6F-F ’0.02250.34424.3116.977
G-G ’
0.019
25
0.34
446.64
15.71
天数的季节性变化分析结果显示，12月份为全年大风天数最多的月份。

月均大风天数大于6天的月份主要集中在10月份至翌年的1月，夏秋两季（5～9月）虽然受台风的影响，最大风速为全年最大，但大风天数却为全年最少。

夏秋季受台风影响风速较大，会对研究区域产生突变式的影响。

10月至翌年1月虽然很少受到台风影响，但因大风天数较多，会对研究区域产生持续性的影响。

3.1.6 物源
工作区的沉积物来源主要为海洋生物骨骼遗体，包括现代的海洋生物骨骼遗体和早期松散堆积海岸的侵蚀产物，而在工作区潮滩中、下部广为发育的岩滩地貌，则反映出该区沉积的物源供应严重不足。

3.1.7 珊瑚礁
涠洲岛北东海岸为海滩—珊瑚礁海岸组合类型。

珊瑚礁构成的粗糙底部产生的摩擦效应，使得波高在礁坪浅水带骤减，入射波能量未达到海岸就被消散。

珊瑚礁海岸独特的波浪传播和能量耗散特征，对相邻海滩的稳定性有控制作用，且沙滩的物源来自珊瑚礁，珊瑚礁发育的影响对涠洲岛海岸的保护起决定性作用。

将珊瑚礁与海滩系统联系起来探讨是解决该类海岸侵蚀问题的关键所在。

3.2 人类活动因素
①岸滩开挖。

海滩挖沙和采石，破坏了海滩的自然形态，使日常的高潮线向陆地后退，在高潮位时水动力产生相应改变，导致波浪对海岸的冲刷侵蚀作用增强。

②海岸工程建设。

海岸工程建设有栈桥、避风港、护岸堤坝等。

这些工程建设改变了该岸段的地形地貌，从而改变了局部海洋水动力，致使局部重新发生冲刷淤积。

4 海岸冲淤动力探讨
此次分析讨论海岸的侵蚀淤积动力方法如下：①根据海岸组成物质划分为松散堆积海岸和基岩海岸，再根据海岸的走向和朝向进行细分岸段。

②以多年资料统计的风、波浪要素作为各岸段产生侵蚀和搬运的外部动力。

③计算各岸段的侵蚀能力和搬运能力。

④综合分析各岸段产生侵蚀淤积的主要动力因素。

4.1 岸段作用力计算
公式推导过程省略。

①风力计算。

计算一年内，频率为f、平均风速为v（m/s）的某一方向风，每米宽度的风一年产生的作用力F年，算式为：
F年＝219 .91f v2（N）
②波浪力计算。

计算一年内，频率为f、平均波高为h（m）的某一方向波浪, 每米宽度的波浪一年产生的作用力F年，算式为：
F年=458 303.125 f h2（N）
4.2 冲淤主要动力因素分析
根据收集的资料算出风力F年值的范围在965.36～3 127.61N之间，波浪F年值的范围在26 235～88 262N之间，在数值上，风力不到波浪的1/20，因此可知波浪在海岸带的发展演化中起绝对主导的作用。

从海岸带作用力的计算公式可知，作用力的大小与风速或波高的平方成正相关，计算结果表明最大风速下产生的作用力是平均风速下的7～94倍，最大波高下产生的作用力是平均波高下的12～61倍。

由此可见，大风、大浪可以在较短的时间内使海岸地形地貌产生巨大的变化，因此大风、大浪对海岸具有巨大的改造作用。

据多年资料统计，涠洲岛风速≥8级（11m/s）的大风包括热带风暴大风、偏北大风和西南大风，大风日数达36.5日。

北部湾波高≥2m的大浪率以11月的17%最高，6月和8月最低（2%）。

冬半年大浪率为10%，夏半年为3%，全年大浪率为9%，当大浪发生在高潮位时，波浪对最高潮线附近海岸产生直接冲刷导致海岸崩塌，对海岸的侵蚀破坏作用是非常巨大的，这也是工作区产生海岸侵蚀的最大原因。

5 结语
研究表明涠洲岛北东岸段海岸带目前处于侵蚀淤积等自然灾害频发、高发阶段。

从海岸物质构成、地形地貌、海平面上升、风暴潮、大潮、大浪、大风、
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2.建立激励机制，制定约束政策。

一是对已纳入绿色矿山项目名录库的矿山企业，可从矿权审批、矿山建设用地审批、银行信贷业务及税务方面给予一定政策优惠，提高矿山企业建设绿色矿山的积极性。

二是制定约束政策，逐步淘汰绿色矿山考核不达标的企业，提高绿色矿山建设标准。

3.细化绿色矿山建设标准，有效指导绿色矿山建设。

由广西国土资源厅、广西财政厅、广西环境保护厅、广西质量技术监督局、广西银监局、广西证监局联合出台的《加快建设绿色矿山工作方案》，明确了广西建设绿色矿山的总体思路、建设目标、工作任务及相关政策支持等具体内容。

目前，广西壮族自治区绿色矿山建设标准正在制定中。

建议详细提出大中型矿山建设的标准，小型矿山企业建设绿色矿山的基本条件。

同时应对不同规模、不同矿种、不同开发阶段的绿色矿山建设标准进行细化，构建完善的、更可行的考评标准。

各地在具体工作中，也便于参照执行。

4.以科技创新，促进绿色矿山建设。

通过研发推广绿色矿山节约资源和环境保护的新技术、新方法、新设备和新工艺，最大限度地减少对环境的影响或扰动。

5.引导企业增强责任感，自觉履行相关责
任。

（作者为广西国土资源厅跟班学员）
物源、珊瑚礁、人类活动等多个因素综合分析海岸冲淤的原因，认为高潮位的波浪侵蚀冲刷是海岸侵蚀的主要原因，当大浪发生在高潮位时的侵蚀冲刷是产生海岸侵蚀的最大原因，风暴潮和人类活动为海岸侵蚀加剧的决定性因素。

珊瑚礁发育的影响对涠洲岛海岸保护起决定性作用。

致谢：文章得到广西海洋地质调查研究院卢进林高级工程师的悉心指导，在此表示感谢！
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