浙江洞頭地區(qū)海島型岬灣

海灘的穩(wěn)定性分析［摘要］浙江沿海島嶼眾多，岬灣型海灘是海島的重要地貌單元之一，開(kāi)展岬灣型海灘穩(wěn)定性研究對(duì)于探討浙江省海岸演變規(guī)律具有十分重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。選擇浙南洞頭2個(gè)代表性岬灣海灘，分別通過(guò)靜態(tài)平衡模型和3年連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析代表岬灣型海灘的平面形態(tài)和剖面高程變化特征。數(shù)據(jù)表明，洞頭區(qū)東岙海灘處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，未來(lái)可能有淤積現(xiàn)象;金海岸海灘處于靜態(tài)平衡狀態(tài)；以岬灣海灘為主的浙南海岸基本穩(wěn)定。［關(guān)鍵詞］岬灣海灘;mepbay;海灘穩(wěn)定性;靜態(tài)平衡AnalysisoftheStabilityoftheIslandTypeCapeBayBeach

inDongtouAreaofZhejiangProvinceAbstract:TherearemanyislandsinZhejiangProvince.Theheadlandbaybeachisoneoftheimportantgeomorphicunitsoftheisland.ItisofgreatpracticalsignificancetostudythestabilityoftheheadlandbaybeachinordertoexplorethelawofcoastalevolutioninZhejiangProvince.Inthispaper,tworepresentativeheadlandbaybeachesinDongtou,SouthZhejiangProvinceareselected.Throughstaticequilibriummodeland3一yearcontinuousfieldmeasurement,thecharacteristicsofplaneshapeandprofileelevationchangeofrepresentativeheadlandbaybeachesareanalyzed.ItisindicatedthatDong'aobeachinDongtoudistrictisinastateofdynamicbalance,andmaybesiltedupinthefuture;Jin'anbeachisinastateofstaticbalance;theSouthZhejiangcoast,whichisdominatedbycapebaybeach，isbasicallystable.Keywords：headlandbaybeach;mepbay;beachstability;staticequilibrium浙江位于整個(gè)我國(guó)沿海地區(qū)，海島眾多，人口密集。其中，占地面積通常大于500m!的砂質(zhì)海島在中國(guó)有3061個(gè)，是目前中國(guó)擁有砂質(zhì)島嶼最多的一個(gè)省份。目前，浙江省的海洋資源十分豐富，海岸線總長(zhǎng)6486.24km,占整個(gè)中國(guó)的20.3%，居于中國(guó)首位⑴。浙江雖然砂質(zhì)海島眾多，海岸線漫長(zhǎng)，但是砂質(zhì)的海灘資源十分的缺乏。浙江海島的岬灣海灘資源已然成為浙江海島旅游業(yè)發(fā)展的重要基石。岬灣海灘形狀包括弧形陰影段、緩彎過(guò)渡段和平直切線段⑵。岬灣海灘的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致岸線侵蝕，危及公路民居，咸水入侵，生物資源退化等。如何從岸線平面形態(tài)和豎向剖面形態(tài)三維立體地研究岬灣海灘穩(wěn)定性,有利于全面統(tǒng)籌岬角海灣的修復(fù)和防護(hù)，合理規(guī)劃海島的建設(shè)與開(kāi)發(fā)，推動(dòng)浙江社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，將洞頭作為典型研究浙南海岸的穩(wěn)定性問(wèn)題迫在眉睫。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于岬灣海灘的研究多從平面形態(tài)和剖面演變分析兩方面展開(kāi)。平面形態(tài)涉及岬灣海灘穩(wěn)定的模型包括橢圓形模型囪、對(duì)數(shù)螺線型⑷，拋物線型⑸等。MorenoLuisJ(1999)認(rèn)為拋物線模型對(duì)岬角海灘的適用性比較好，其因?yàn)榘梢院芎玫孛枋鲠到怯绊懙那€段和直線段⑹，該模型被國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者廣泛認(rèn)可。Klein(2003)利用MEPBAY軟件對(duì)實(shí)際海灣分析，證明了岬灣海灘存在的3種狀態(tài):靜態(tài)平衡、動(dòng)態(tài)平衡和不穩(wěn)定狀態(tài)⑺，能較好描繪岬灣海灘的地形地貌。相對(duì)穩(wěn)定的“靜態(tài)平衡”囪是岬角海灣穩(wěn)定性極好的形態(tài)。剖面演變分析海灘剖面演變是與短周期地貌動(dòng)力行為相關(guān)的海灘過(guò)程，是海灘演變研究不可忽視的方面。國(guó)外學(xué)者收集了海灘剖面的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，逐步完善，不斷提出各種海灘平衡剖面模式［9"10］，從理論上規(guī)范了海灘平衡剖面。國(guó)內(nèi)對(duì)海灘平衡剖面規(guī)律的研究開(kāi)展比較少。陳子燊(2002)應(yīng)用Dean及Bodge等模式對(duì)海灘實(shí)測(cè)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，但由于數(shù)量和區(qū)域限制，還不能完全反映海灘平衡剖面特征皿，僅利用經(jīng)驗(yàn)函數(shù)方法進(jìn)行有益的研究工作M?，F(xiàn)階段分析海灘穩(wěn)定性的研究多從岬灣海灘的平面形態(tài)、剖面特征等單方面著手。相比較國(guó)外，國(guó)內(nèi)對(duì)岬灣海灘研究較少，且研究區(qū)域?yàn)樯綎|、海南等。將浙江海島作為主要研究區(qū)域的岬角海灘平衡性研究尚且不足。筆者選取東岙海灘和金海岸海灘為主要的研究對(duì)象，兩海灘規(guī)模大小相近,受到人工海岸工程或天然岬角的遮蔽影響，且不受其他河流影響。研究區(qū)概況洞頭地處浙江溫州，別名“百島洞頭”，其海岸線發(fā)達(dá)，外控溫州灣，內(nèi)扼甌江口，是進(jìn)出溫州港的咽喉，又是浙南的天然屏障。洞頭是全國(guó)14個(gè)海島區(qū)(縣)之一,擁有大小島嶼302個(gè)。洞頭區(qū)岸線蜿蜓曲折，總長(zhǎng)333.45km。沿岸形成眾多的天然港岙海灣，且多以岬灣海灘為主。洞頭區(qū)侵蝕丘陵地貌分布廣泛，約占全區(qū)陸地面積的91%。比較成規(guī)模的港灣有31處,其中大多為規(guī)則半日潮港，由于岸線曲折形成比較大的岬角有21處。近年來(lái)，先后獲批建設(shè)浙江省海島綜合開(kāi)發(fā)和保護(hù)試驗(yàn)區(qū)、浙江省旅游綜合改革試點(diǎn)區(qū),是全省海洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)先行先試的地區(qū)。隨著近年人類活動(dòng)頻繁，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展迅速,人類與海岸帶環(huán)境的沖突十分嚴(yán)峻。本研究實(shí)地測(cè)量溫州洞頭區(qū)兩處海灘，分別為東岙海灘、金海岸海灘，見(jiàn)圖1。圖1海灘分布圖2研究方法2.1拋物線模型采用Hsu和Evans(1989)的一種用于靜態(tài)平衡狀態(tài)岬灣海灘的拋物線海灣形狀方程⑸。方

程形式如下：=+"+1(*)‘+!(*)!Co=0.0707-0.0047)+0.000349)(1)TOC\o"1-5"\h\z0.00000875)+0.00000004765)4 (2)(1)C?=0.9536+0.0078)-0.0004879)2+0.0000182)3-0.000001281)4 (3)C2=0.0214-0.0078)+0.0003004)-0.00001183)+0.00000009342)4 (4)式中:參照波傾角)為波峰線與控制線之間的波浪傾角;長(zhǎng)度為的控制線為上岬角控制點(diǎn)與下控制點(diǎn)間的距離;孩為上岬角控制點(diǎn)到海岸上任意一點(diǎn)的極坐標(biāo)距離;0n為上岬角控制點(diǎn)到海岸上任意一點(diǎn)的極坐標(biāo)角度；系數(shù)+0,Ci，+2是關(guān)于)的函數(shù)，由27個(gè)原型海灣與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿?shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析所得。見(jiàn)圖2。圖2拋物線平面形態(tài)模型示意圖2.2海灘平面形態(tài)研究本文中即采用Klein等開(kāi)發(fā)出的MEPBAY軟件對(duì)岬灣岸線進(jìn)行模擬。找到岬角確定上岬角控制點(diǎn)，研究表明靜態(tài)平衡的岬灣海岸，波峰線基本平行于切線，垂直切線的方向即為盛行波浪入射方向，并且找到以曲線段與直線段連接點(diǎn)為下岬角控制點(diǎn)。模擬海灣的靜態(tài)平衡岸線，通過(guò)與實(shí)際岸線的比較可以分析海灘的平衡狀態(tài)。2.3海灘剖面測(cè)量通過(guò)2017,2018，2019年3年連續(xù)觀測(cè)，起點(diǎn)為固定于后濱的監(jiān)測(cè)樁，沿著垂直岸線方向向海延伸，測(cè)量范圍為后濱至低潮線，在地勢(shì)起伏幅度比較大的區(qū)域合理地加密測(cè)點(diǎn)；根據(jù)海灘長(zhǎng)度合理地布設(shè)剖面數(shù)量，依次展布于整個(gè)海灘。其中東岙海灘布設(shè)3條、金海岸海灘布設(shè)3條。并根據(jù)當(dāng)?shù)爻毕珪r(shí)刻表，于低平潮時(shí)刻附近利用RTK人工采集剖面的數(shù)據(jù)，從而保證剖面數(shù)據(jù)的完整性。測(cè)量時(shí)，平面坐標(biāo)系采用WGS1984大地坐標(biāo)系，并采用大地高程系統(tǒng),進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。3結(jié)果與分析3.1海灘平面形態(tài)穩(wěn)定性分析3.1.1東岙沙灘東岙海灘一側(cè)受處人工建筑A所控制，另一側(cè)受到礁石B控制,起到成對(duì)岬角的作用。進(jìn)行分段模擬，首先以點(diǎn)A為上岬角控制點(diǎn)，點(diǎn)C為下控制點(diǎn)，擬合得到靜態(tài)平衡岸線CD'位于現(xiàn)有岸線CD的海側(cè);其次以點(diǎn)B為上岬角控制點(diǎn)，點(diǎn)C為下控制點(diǎn)，擬合得到靜態(tài)平衡岸線CE'位于現(xiàn)有岸線CE的海側(cè)，表明東岙海灘兩側(cè)未來(lái)有淤積的趨勢(shì)。見(jiàn)圖3。圖3東岙海灘平衡性模擬3.1.2金海岸海灘金海岸海灘一側(cè)受處岬角A所控制，另一側(cè)受到礁石B控制,起到成對(duì)岬角的作用。進(jìn)行分段模擬，首先以點(diǎn)A為上岬角控制點(diǎn)，點(diǎn)C為下控制點(diǎn)，得到靜態(tài)平衡岸線CD'與現(xiàn)有岸線CD擬合較好;其次以點(diǎn)B為上岬角控制點(diǎn)，點(diǎn)C為下控制點(diǎn)，得到靜態(tài)平衡岸線CE'與現(xiàn)有岸線CE擬合較好，表明金海岸海灘處于靜態(tài)平衡狀態(tài)。見(jiàn)圖4。

圖4金海岸海灘平衡性模擬3.2海灘剖面形態(tài)穩(wěn)定性分析圖4金海岸海灘平衡性模擬3.2.1東岙海灘海灘被堤壩截?cái)啵F(xiàn)存海灘長(zhǎng)度約為170m,海灘寬度較窄，約為50~70m,從北到南一共設(shè)置3條監(jiān)測(cè)剖面，剖面S1、剖面S3位于海堤遮蔽圖5東岙海灘三維等高線圖區(qū)，剖面S2位于較開(kāi)敞段岸段;坡度變化較為明顯，海灘剖面年際稍許變化。整理分析采集的剖面數(shù)據(jù)，利用surfer軟件，繪制海灘三維等高線圖、剖面布置圖，東岙海灘各剖面對(duì)比圖以及海灘2017,2018,2019年剖面形態(tài)變化圖，見(jiàn)圖5、圖6、圖7圖5東岙海灘三維等高線圖圖6東岙海灘剖面布置圖相對(duì)坡度絕對(duì)坡度相對(duì)坡度絕對(duì)坡度相對(duì)坡度絕對(duì)坡度0.1055660.1067140.0011480.0108750.0983絲-0.00833-0.078060.0966030.1089380.0123360.1276930.104488-0.00445~0^040850.0997790.1022370.0024590.024640.10061-0.00163-0.01592圖7東岙海灘3年剖面形態(tài)變化圖及坡度變化表對(duì)比3年間的剖面形態(tài)差異發(fā)現(xiàn)，地形整體 后變小。對(duì)比2017與2019年,海灘略微淤積，但發(fā)生明顯變化，灘面先增高后降低，坡度先變大 灘面與坡度變化不大，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

3.2.2金海岸海灘圖8金海岸海灘三維等高線圖金海岸海灘兩側(cè)發(fā)育出天然岬角，海灘長(zhǎng)度約為117m,海灘寬度約為10m。由南到北布設(shè)3條監(jiān)測(cè)剖面，剖面S1位于岬角（礁石）遮蔽區(qū)，剖面S2和剖面S3位于較開(kāi)敞段岸段，整體坡度比較緩，海灘剖面年際變化不太明顯。整理分析采集的剖面數(shù)據(jù)，利用surfer軟件,繪制海灘三維等高線圖、剖面布置圖，金海岸海灘各剖面對(duì)比圖以及海灘2017，2018,2019年剖面形態(tài)變化圖見(jiàn)圖8、圖9、圖10圖8金海岸海灘三維等高線圖圖9金海岸海灘剖面布置圖剖面2金海岸海灘3剖面2金海岸海灘3年剖面形態(tài)變化圖及坡度變化表剖面1坡度相對(duì)坡度絕對(duì)坡度20170.02469420180.0264490.0017550.07108720190.02760.0011510.043515剖面2坡度相對(duì)坡度絕對(duì)坡度20170.02458520180.0306650.006080.24728120190.029554-0.00111-0.03623剖面3坡度相對(duì)坡度絕對(duì)坡度20170.02532920180.030670.0053410.21088120190.029858-0.00081-0.0265圖10對(duì)比3年間的剖面形態(tài)，整體并無(wú)發(fā)生明顯變化，整體坡度較緩，坡度基本沒(méi)有變化。發(fā)現(xiàn)前濱地形發(fā)生較少變化，灘面少量加高。3.2.3東岙沙灘與金海岸沙灘剖面形態(tài)的區(qū)別綜合分析看出，東岙海灘整體上前濱地形變化不大，灘肩部分因?yàn)殇伾案叨壬倭吭黾?，寬度增?坡度略微變大，但隨著自然演變，高度及坡度慢慢恢復(fù)；中間開(kāi)敞部分前濱部分先淤積再侵蝕，位于堤壩遮蔽區(qū)的剖面則出現(xiàn)堆積。由此認(rèn)為,該海灘處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。金海岸海灘在自然狀態(tài)下較為穩(wěn)定。同時(shí),在觀測(cè)期內(nèi)持續(xù)侵蝕或淤積的情況很少,存在輕微的淤積和侵蝕的交替變化，整體變化幅度極小，說(shuō)明海灘相對(duì)穩(wěn)定。4結(jié)論1） 應(yīng)用拋物線模型模擬了兩個(gè)海灘的靜態(tài)平衡岸線，結(jié)果表明東岙海灘岸線處于淤積和侵蝕的交替變化的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)