從淤積到侵蝕的過渡型岸段

從淤積到侵蝕的過渡型岸段

在由礫石組成的沿海水域中，海岸動(dòng)態(tài)相對(duì)活躍。在一些權(quán)威性的論著中均按動(dòng)態(tài)把海岸分為侵蝕、淤積和穩(wěn)定幾種類型。對(duì)于礫石質(zhì)和砂質(zhì)海岸而言,由于人們多把注意力集中在海灘上,海岸的季節(jié)變化往往掩蓋了穩(wěn)定海岸的一些長(zhǎng)期的緩慢變化。而在異常廣闊的淤泥質(zhì)潮灘剖面上,不同地貌部位往往呈現(xiàn)出非常醒目的動(dòng)態(tài)差異。在一些被認(rèn)為是穩(wěn)定岸段的淤泥質(zhì)潮灘剖面上,高潮帶和低潮帶可能發(fā)現(xiàn)明顯淤長(zhǎng)或蝕退的變化趨向截然相反的動(dòng)態(tài)。1128至1855年的700多年間,黃河在江蘇北部入海,造就了江蘇廣闊的黃河三角洲和濱海平原。1855年黃河北歸后又使江蘇海岸經(jīng)歷了前所未有的調(diào)整過程。因此,在占江蘇岸線92%的淤泥質(zhì)海岸中,既有淤長(zhǎng)岸段,如中部岸段,又有蝕退岸段,如廢黃河口附近岸段。淤長(zhǎng)型和蝕退型海岸的演化過程早已為人所關(guān)注,但在淤長(zhǎng)型和蝕退型海岸之間的過渡區(qū)岸段及過渡過程卻只有少數(shù)學(xué)者在一些論述中提到過。蘇北海岸從連云港的大板經(jīng)廢黃河口至射陽河口屬于侵蝕型海岸,從射陽河口經(jīng)港至海門市東灶港屬于淤長(zhǎng)型海岸。這一蝕積分界線大致以0.5～1Km/a的速度一直向南移動(dòng),這一觀點(diǎn)已得到證實(shí)。但這一分界線是指人們所容易覺察到的在平均高潮線附近的侵蝕與淤積的分界點(diǎn)。然而,在分界點(diǎn)以南的一段海岸上,盡管平均高潮線附近還在淤積,但在平均低潮線附近早已開始被侵蝕后退,只是由于侵蝕開始發(fā)生在平均低潮線附近不易覺察而已。在江蘇海岸南部東灶港——蒿枝港屬于侵蝕性海岸,臨近長(zhǎng)江口附近的岸段由于泥沙供給相對(duì)充足而處于淤長(zhǎng)狀態(tài),兩者之間的岸段長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是穩(wěn)定的岸段,問題并不如此簡(jiǎn)單。經(jīng)過實(shí)地觀測(cè)和深入的調(diào)查研究后,發(fā)現(xiàn)這里海岸剖面動(dòng)態(tài)變化相當(dāng)活躍,也應(yīng)屬于淤蝕過渡段(圖1)。在空間上,從低潮水邊線開始侵蝕后退的斷面到在高潮水邊線也開始被侵蝕的斷面二者之間的岸段叫做淤蝕過渡型岸段。在時(shí)間上,把處于淤蝕過渡段上的某一斷面從其低潮水邊線開始侵蝕到其高潮水邊線附近也開始侵蝕的時(shí)間段稱作淤蝕過渡期。過渡型岸段的地貌特征與侵蝕型和淤積型的岸段都有不同。通過對(duì)其形成機(jī)制、地貌以及沉積特征等方面的研究來總結(jié)其發(fā)展變化規(guī)律有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。1地質(zhì)地貌調(diào)查1)剖面測(cè)量:2001年1-3月用日產(chǎn)GTS-310全站儀對(duì)江蘇沿海多處海岸剖面進(jìn)行測(cè)量;2)粒度分析:用英產(chǎn)Mastersizer2000激光粒度儀對(duì)所采集的樣品進(jìn)行粒度測(cè)量分析;3)地質(zhì)地貌調(diào)查:對(duì)灘面的地形、微地貌等特征進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)記錄。通過對(duì)二十世紀(jì)江蘇海岸的一些剖面資料的研究發(fā)現(xiàn),射陽河口附近的侵蝕和斗龍港附近的淤積是漸變的,而且,在1990年以前射陽河口以南的新洋港附近的剖面變化就表現(xiàn)出明顯的由淤積到侵蝕的過渡特征(圖2,表1)。啟東市興墾墾區(qū)外圍的海岸,北鄰侵蝕型的呂四海岸,南部則是處于淤積狀態(tài)的啟東嘴。二十世紀(jì)80年代以來對(duì)該段的剖面測(cè)量也表現(xiàn)出由淤積到侵蝕的變化(圖2)。2001年1月,從啟東嘴開始沿海向北對(duì)包括以上兩地在內(nèi)的多處海岸地貌進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)地考察測(cè)量并采樣。2海岸的動(dòng)力特征2.1侵蝕、開蝕期80—潮灘的沖淤特征射陽河口至斗龍港約50Km長(zhǎng)的岸段由于其高潮水邊線附近尚未受到明顯侵蝕,一直被認(rèn)為是江蘇中部淤長(zhǎng)型岸段的一部分。1855年黃河北歸后,泥沙供給斷絕,廢黃河口附近岸線由于向海凸出且岸線開敞而遭到侵蝕,然后向北向南逐漸擴(kuò)展。目前,從射陽河口向北經(jīng)廢黃河口到大板的160多公里的海岸已由淤長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g。而斗龍港向南到海門市東灶港的岸段則由于受到岸外輻射沙洲的掩護(hù)且仍能得到泥沙供給而維持淤長(zhǎng)狀態(tài)。射陽河口附近的平均高潮線的年均蝕退量不足5m,但平均低潮線附近的低潮灘年平均蝕退量卻達(dá)30m以上。向南的斗龍港附近,平均高潮線附近年均淤進(jìn)100m,而平均低潮線年均淤進(jìn)量只有50m(見表1)。這說明射陽河口附近剛剛進(jìn)入全剖面侵蝕期,平均高潮線附近侵蝕尚慢。而斗龍港附近則是即將進(jìn)入過渡期的淤積型海岸,平均低潮線附近的淤長(zhǎng)明顯慢于平均高潮線,岸灘已開始陡化。新洋港附近從圖2可以看出,1954年和1980年間的36年,平均低潮線和平均高潮線均快速向海移動(dòng),1米等高線向海前進(jìn)3.8Km,每年平均達(dá)100m以上,整個(gè)灘面都明顯淤高。但是在1980—1986年間,盡管平均高潮線附近依然明顯淤積,2m和1m等高線分別向海前進(jìn)2.5Km和1.5Km,然而潮間下帶及潮下帶已開始侵蝕后退,其中0m等深線在6年間后退980m,這就使得1986年的剖面明顯地表現(xiàn)出平均低潮線和平均高潮線之間的距離縮短、潮間下帶和潮下帶變窄的過渡型特征。這表明至遲在二十世紀(jì)80年代起,這里就開始進(jìn)入了由淤積向侵蝕過渡的過渡期。2001年4月2-3日的測(cè)量(見圖2)表明,平均高潮線附近和潮間上帶與1986年相比淤長(zhǎng)已基本停止,但潮間下帶和潮下帶已表現(xiàn)出侵蝕性海岸的特征,岸灘進(jìn)一步陡化,普遍出現(xiàn)侵蝕性的碟形洼地,波浪作用加強(qiáng),很少潮溝發(fā)育。在廣闊的潮間上帶和潮上帶,很多地貌特征依然表現(xiàn)為淤積。淤泥層在潮間上帶的互花米草鹽沼中廣泛堆積,當(dāng)然這與互花米草的促淤作用不是沒有關(guān)系。2.2潮溝逐漸消失。在潮隨著平均高潮線附近的淤積和平均低潮線附近的侵蝕,岸灘逐漸陡化,潮溝的作用也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。淤積使得平均高潮線以上的區(qū)域越來越多地不被潮水淹沒(啟東過渡段的潮上帶已圍墾),潮溝尾部趨向穩(wěn)定,潮溝逐漸變得細(xì)小甚至消失成為洼地。在小潮高潮線以下部分,由于岸坡陡化,落潮流速相對(duì)增大,潮流下切作用加強(qiáng),潮溝兩側(cè)多發(fā)育陡砍。2.3潮間上帶的下帶潮上帶在海岸變型過程中處于淤長(zhǎng)狀態(tài),其寬度在不斷變大,幾乎不發(fā)育潮溝,地勢(shì)非常平坦,90%以上的區(qū)域被茅草和鹽蒿覆蓋。無植被或植被稀疏的地方多發(fā)育龜裂。潮間上帶為互花米草覆蓋區(qū),茂密的互花米草灘內(nèi)有較厚的細(xì)粉沙和淤泥質(zhì)沉積。潮間下帶則由于波浪作用強(qiáng)烈,侵蝕性地貌發(fā)育。在新洋港海岸,由于潮間下帶受到侵蝕的時(shí)間不長(zhǎng),表層沉積物粒度依然相對(duì)較細(xì),但已明顯的表現(xiàn)出與其上部淤長(zhǎng)帶的差異。2.4鹽沼周邊的下帶粗化與1984年相比,2001年新洋港海岸整個(gè)斷面上表層沉積物都明顯粗化(圖3),潮間下帶粗化的更加明顯。只有在平均高潮位附近的互花米草鹽沼中的沉積物粒中值徑比1984年粗1.5-2.5《,這主要是由于1980年剛剛栽種互花米草,尚未形成成片鹽沼;而現(xiàn)在互花米草鹽沼已有近1km寬,潮流帶上來的大量細(xì)粒物質(zhì)被攔截在鹽沼內(nèi),從而形成目前的細(xì)粉沙質(zhì)沉積。2.5殼碎屑的富集貝殼碎屑的富集主要是由于潮灘上的細(xì)粒物質(zhì)被沖刷之后滯留的貝殼由激岸浪搬運(yùn)的結(jié)果,對(duì)于淤泥質(zhì)海岸而言,貝殼碎屑的富集應(yīng)看成是海岸后退的一個(gè)標(biāo)志。在廢黃河口以南和以北的侵蝕型海岸上廣泛分布有貝殼堤,而在斗龍港以南的淤積型海岸上是沒有貝殼堤分布的。但是在新洋港附近的過渡型海岸上,盡管還沒有貝殼堤形成,可在平均高潮線附近已有大量貝殼碎屑富集,說明至少在貝殼碎屑富集區(qū)以下部分已經(jīng)開始遭受侵蝕。3潮間帶和潮下帶多年的研究表明,長(zhǎng)江口入海泥沙沿江蘇海岸向北擴(kuò)散的范圍不大,而東灶港到蒿枝港的海岸受到嚴(yán)重侵蝕。但蒿枝港到連興港長(zhǎng)約47km的岸段向海凸出明顯,且岸外幾乎無大型沙洲掩護(hù),波浪作用相對(duì)較強(qiáng),潮間下帶受到侵蝕,但長(zhǎng)江口尚有少量的泥沙在一定條件下供給該區(qū),再加上低潮灘和潮下帶被波浪侵蝕下來的泥沙由潮流向上搬運(yùn),潮間上帶和潮上帶多年來一直緩慢淤積。在二十世紀(jì)70年代人工種植互花米草以來,平均高潮線以上灘面淤積較快(見圖4),年均淤高速率啟東Ⅳ斷面為2.3cm/a,啟東Ⅴ斷面為1cm/a。與此同時(shí),潮間下帶和潮下帶依然遭受著較為嚴(yán)重的侵蝕。該段潮上帶和潮間上帶的淤積曾得以使二十世紀(jì)70和90年代進(jìn)行兩次較大規(guī)模的圍墾,匡圍總寬度在2km以上。1992年的剖面由于受到當(dāng)年新圍海堤的影響,潮間上帶快速淤高的同時(shí)平均低潮線附近也形成寬達(dá)1.5km的沙壩。從剖面形態(tài)來看,不管是二十世紀(jì)80年代還是現(xiàn)在,灘面上橫向起伏明顯,特別是在潮間下帶和潮下帶,都存在幾列大小不等的沙壩。2001年1月14日觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn),有一列規(guī)模較大的沙壩,其上疊置著三列規(guī)模較小的次級(jí)沙壩。它們之間的洼地在落潮后期有積水。由于波浪作用較強(qiáng),潮溝在此并不發(fā)育,沙壩上廣泛分布有沙波和貝殼碎屑。對(duì)于侵蝕型淤泥質(zhì)海岸,波浪常常是岸灘侵蝕的主要?jiǎng)恿σ蜃?潮流的作用主要是運(yùn)移和擴(kuò)散波浪所啟動(dòng)的泥沙;而對(duì)于淤長(zhǎng)型淤泥質(zhì)海岸,潮流往往是岸灘剖面塑造的主要?jiǎng)恿?波浪僅在低潮水邊線附近起一定作用。沙壩系列和沙波的發(fā)育正是波浪作用的結(jié)果,波浪作用的加強(qiáng)和作用范圍的擴(kuò)展將會(huì)使潮灘剖面和地貌特征表現(xiàn)出砂質(zhì)海岸的某些特征。在圖5所示的興墾二期墾區(qū)外圍剖面上,距海堤1300m以外由于波浪作用的明顯優(yōu)勢(shì),發(fā)育有沙壩系列和沙波,而且表層沉積物以細(xì)沙和粗粉沙為主(見表2)。由于受到波浪分選,細(xì)粒物質(zhì)多被帶到潮下帶和被潮流帶到潮間上帶的鹽沼中沉積下來,下部岸灘受到侵蝕而陡化,逐漸顯示出砂質(zhì)海岸的特征。隨著波浪作用范圍的向岸擴(kuò)展和波浪作用的加劇,互花米草的邊緣也開始受到侵蝕,互花米草本身也由于生長(zhǎng)條件惡化而變得稀疏,鹽沼物質(zhì)粗化,并廣泛分布有貝殼碎屑。在其上部茂密的互花米草鹽沼中,隨著波浪能量的消耗,潮汐作用占據(jù)主導(dǎo)地位,潮流可從深水區(qū)域?qū)⒓?xì)粉沙和淤泥質(zhì)顆粒帶上鹽沼并沉積下來,從而表現(xiàn)出明顯的淤積。在沙壩的掩護(hù)下,其內(nèi)側(cè)的洼地內(nèi)動(dòng)力條件較為穩(wěn)定,分布有淤泥質(zhì)沉積物。4海岸侵蝕的控制黃河的北歸使得江蘇北部海岸大量的泥沙供給斷絕,首先在廢黃河口附近向海突出的岸段開始劇烈侵蝕,而江蘇中部海岸則由于潮流將北部侵蝕下來的部分泥沙搬運(yùn)南下,同時(shí)受到岸外輻射沙洲的掩護(hù)和泥沙供給,多年來一直保持淤積。但隨著北部突出岸段逐漸趨直,水深加大,岸灘抗沖刷能力加強(qiáng),侵蝕速度逐漸減慢,中部海岸得到的泥沙供給將逐年減少,當(dāng)泥沙供給不足以維持整個(gè)潮灘的全面淤長(zhǎng)時(shí),其下部便開始遭受侵蝕,海岸從此進(jìn)入過渡期。隨著低潮水邊線附近的淤蝕分界點(diǎn)南移,過渡型海岸將南移至受岸外輻射沙洲掩護(hù)的區(qū)域,這將使海岸的過渡受到泥沙和動(dòng)力方面的制約而減慢速度。南部長(zhǎng)江口北過渡型海岸的形成同樣是受到泥沙供給的控制。長(zhǎng)江口的南移使外來泥沙供給逐漸減少,再加上岸外沒有大型水下沙脊的掩護(hù)和岸外大型潮汐通道的向岸移動(dòng),從東灶港到蒿枝港的呂四海岸首先受到侵蝕。這樣,從長(zhǎng)江口北海岸由北向南也逐漸進(jìn)入過渡期。但由于長(zhǎng)江口的南移的速度較慢,海岸由淤積向侵蝕過渡的速度也不像廢黃河口附近那么快。同時(shí),互花米草的種植可促進(jìn)潮間上帶的淤積,減緩海岸向全剖面侵蝕的過渡。5波浪作用的加強(qiáng)江蘇蝕積過渡型岸段的基本特征和發(fā)展趨勢(shì)如下:1)海岸剛進(jìn)入過渡期時(shí)平均高潮線向海移動(dòng),平均低潮線