唐山市海島沙灘受損海岸整治修復方案探討

　　摘要：砂質海灘對于海島旅游及可持續發展具有不可估量的價值，伴隨著沿海開發進程的推進，海島砂質海灘的穩定性逐漸受到考驗，與其相關的海灘侵蝕問題日益凸顯。文章通過對唐山市沿海一線海島沙灘的踏勘，結合衛星影像資料，分析了2010—2016年唐山海島沙灘的長度、面積變化，結果表明受陸域來沙減弱及海洋動力諸如風暴潮的作用及人工構筑物(蝦池)等原因，唐山海島沙灘長度、面積每年在以較快的速度不斷縮減。同時，以唐山灣三島(祥云島、菩提島、月島)為例，提出了對三島及周邊環境進行綜合整治修復相應的方案，包括退養還灘、沙灘整治修復、防浪促淤工程、生態廊道構建等工程，以期為當地決策者提供可行的建議。

　　關鍵詞：海島砂質海灘;海灘侵蝕;整治修復;人工養灘;硬式工程

　　0引言

　　砂質海灘是重要的旅游資源，具有滿足人類休閑旅游的景觀價值，每年帶來可觀的經濟收入。然而，作為陸海交互作用最為頻繁的過渡地帶，海灘在一系列水文條件諸如波浪、潮汐，極端天氣諸如風暴潮、臺風、氣旋以及人類活動等的影響下，極易呈現劇烈的動態變化。圍繞砂質海灘的研究層出不窮。如：海平面變化[1]，波浪、潮汐等水動力變化[2]，極端天氣如風暴潮[3]，構筑物諸如丁壩和潛堤[4-5]對海灘剖面的形態、沉積物粒徑的影響。如何合理開發和利用海灘資源，關系到海洋資源的可持續利用和海洋經濟的發展。

　　海島遠離陸地，具有獨特的地理與海洋環境，是保護海洋環境、維護海洋生態平衡的基礎平臺，也是防護海岸及其附近海岸工程的重要屏障。而砂質海灘是海島旅游資源的重中之重[6]，海島沙灘修復技術研究較早，各項技術也日臻純熟，國外早已有針對海島沙灘進行修復的案例。例如：尼日利亞的維多利亞島，自1958年便開始人工補沙[7] ，Kana等通過對修復后的沙灘進行監測，指出該養灘工程塑造出了更寬的干灘[8]，Weathers等則運用灘補沙的時間演化模型(線性侵蝕、一線模型等)，指出在其預測的海灘壽命下，養灘收益遠大于投資成本[9];德國諾德奈島沙灘工程竣工后，Niemeyer等對其養灘剖面進行了監測，指出工程竣工后除有效增寬干灘，還可促進濱面上自然來沙的沉積[10];在對美國希爾頓黑德島大西洋海灘進行了補沙后，Bodge等對沙灘的變化進行了26個月周期的監測與評估，指出養灘成效明顯，沙灘保有量達到養灘規范[11]。

　　河北唐山沿海一線，屬沙壩-潟湖海岸，其間沙壩島星羅棋布，島上砂質岸線廣布，是十分優越的旅游資源。但是，經過長期的自然作用和過度開發利用，唐山沿海海島沙灘普遍存在侵蝕現象[12-13]，部分島嶼諸如長臂島、風云島灘肩消失、沙灘侵蝕殆盡，神奇島沙丘坍塌，出現侵蝕陡坎，嚴重影海岸資源環境，對唐山沿海海洋資源持續利用、海洋經濟發展產生較大影響。因此，修復受損海島海灘，提高海島穩定性，迫在眉睫。

　　1海島分布特征及其主要特性

　　唐山市海島主要分布在灤河口南岸至曹妃甸海域，由東北向西南依次分布有長臂島、風云島、佛手島、神奇島、明月島、永樂島、祥云島、月島、菩提島、龍島(圖1)，按照各島的成因類型可將其劃分為河口沙壩島、離岸沙壩島和蝕余島3種類型。河口沙壩島分布于灤河入海口及主要岔道附近入海口，主要由于河流攜帶泥沙入海，受到海水頂托作用，水動力減弱，泥沙沉降堆積，進而塑造成河口沙壩島，譬如長臂島。離岸沙壩島主要分布于古灤河三角洲外圍，為海浪破碎帶泥沙堆積而成的離岸沙壩島，主要包括風云島、佛手島、蛇崗、神奇島、明月島、吉祥島、永樂島、祥云島和龍島。蝕余島為古灤河三角洲在灤河改道后，在波潮流作用下侵蝕、再堆積改造而形成的海島，以菩提島和月島最為典型。

　　唐山諸島在地形、地貌以及沉積特征上主要有以下4個特點。

　　(1)規模較小。

　　根據2016年衛片解譯數據顯示，唐山市各海島面積最大的為祥云島，面積為2 162 hm2，向海側島體岸線長約11.01 km，其次為月島、菩提島和龍島，面積在390～560 hm2，其余各島面積均小于60 hm2。

　　(2)島體外形簡單。

　　由于各島的形成和發育受沿岸流、波浪和潮流等水文條件及陸源來沙的耦合作用，海島的形狀大多呈長條狀、斑點狀，以長條狀海島為例：由于受波浪作用影響較大，其主要平行于海岸線分布，岸線趨于平直，兩端向陸彎曲，長寬比較大，其中佛手島長寬比可達69。

　　(3)島體動態變化劇烈。

　　海島的數量和面積每年幾乎都在發生變化，甚至曾經有些較大的海島已經消失，如草木柁、海撈島。而受制于自然或人為因素，有些海島面積變化巨大。以菩提島和龍島為例，由于人為擴護原因，菩提島在2016年時海島面積相對于2010年增加了1倍以上;而由于自然因素的影響，龍島面積減少約0.4 km2。

　　(4)沉積物松散，沙丘、沙壩發育。

　　海島均是由第四紀松散沉積物經灤河搬運，在近岸堆積而成，經過波浪、潮流長期作用，細顆粒物質大多被沖走，剩余沉積物以細沙、中細沙為主，粒徑主要介于1～3Φ之間，呈非常尖銳的單峰分布，中值粒徑所對應的含量近70%，沉積概率曲線呈典型的三段式分布，躍移質含量占絕對優勢，約90%以上，分選極好(圖2)。海島表面受風力作用，普遍發育成沙丘、丘間洼地、平地、沼澤等地貌;灘面多寬緩，受波浪、潮流等水文條件的作用，水下地形起伏變化相對劇烈，多發育成低緩的小沙壩。

　　2海島岸線近期動態演變特征[14-15]

　　通過查閱相關資料以及以往研究成果，利用2010—2016年覆蓋唐山市沿海的地形圖、遙感圖像、航空影像圖及海圖，并參照野外實測數據，在GIS技術支持下，通過提取不同時期的岸線，并利用數字岸線分析系統DSAS，采用終點速率法推算出唐山市海島沙灘的演化速率[16]。結果表明，自2010—2016年，唐山市海島砂質岸線急劇蝕退，島體面積明顯萎縮，有的海島甚至消失(表1)。

　　2.1祥云島、月島、菩提島和龍島岸線動態

　　2010—2016年，祥云島、月島、菩提島和龍島在面積和向海側岸線長度變化不一(圖3)。由于人工圍填的原因，祥云島面積有所增加，向海側砂質岸線蝕退11.01 km，從整體上看2010—2016年祥云島向海側岸線年均蝕退率為4.98 m/a，西南側岸線向海方向淤進約71.19 m，為2014年的人為補沙工程所致;菩提島面積和岸線長度增幅較大，為西部養殖蝦池消失所致，向海側岸線年均蝕退率為2.36 m/a;月島面積減少0.5 km2，西部岸段侵蝕明顯，平均蝕退239 m，向海側砂質岸線0.4 km，砂質岸線年均蝕退速率10.0 m/a;龍島向海側砂質岸線侵蝕程度劇烈，2010—2016年砂質岸線年均蝕退率達7.54 m/a。灤河歷史上經過多次改道，改道后廢棄的離岸沙壩會因為來砂供應減少而處于侵蝕狀態，現在灤河在此4島的泥沙供應量基本沒有，因此，促使自然條件下的4島砂質岸灘處于嚴重的侵蝕狀態。

　　2.2灤河口南岸-浪窩口岸段、浪窩口-湖林口岸段海島岸線動態

　　2010—2016年，灤河口南岸-浪窩口海島向海側砂質岸線年均蝕退速率為6.6 m/a，岸線總長度減少3.44 km，海島總面積減少0.57 km2，海撈島甚至消失(圖4);浪窩口-湖林口岸段海島向海側岸線年均蝕退率為1.1 m/a，2016年岸線總長度年減少1.02 km，海島總面積減少0.17 km2(圖3)。自20世紀80年代修建海堤以來，由于鹽田、蝦池在海島外不斷擴建，陸域海岸線不斷向海推進，岸線的演變已經完全被人工控制，導致此岸段部分海島沙灘蝕退，甚至消失。

　　3整治修復方案探討——以唐山灣三島岸段為例

　　濱海旅游業是發展海洋藍色經濟的重要組成部分，沙灘開發利用的合理程度與砂質狀況是發展濱海旅游業的重要依托。為提高唐山海島穩定性，減緩岸灘侵蝕退化，改善海島生態環境，本研究以唐山灣“三島”(菩提島、月島、祥云島)為例探討其整治修復方案。

　　目前，隨著海灘治理理念逐漸趨于生態性，國內外的海灘治理工程逐漸摒棄硬工程護岸的理念，轉而實施更具生態效應的拋沙養灘，即所謂的“軟工程”護岸—向海灘拋沙[17]，并輔以丁壩或離岸壩等“硬工程”護沙，達到增寬和穩定海灘的目的。通過向海灘喂養沙來營造生態海灘，美國、荷蘭、丹麥、德國等自20世紀70年代起普遍采用該種方式，經歷了40年的不斷探索與發展，至今仍然沿用。岬灣養灘模式通過近幾年的不斷完善，并且由于其投資少、施工周期短、見效快已成為目前最為行之有效的養灘方法。

　　近年來，唐山灣三島地區由于河流來沙量銳減，加之京唐港防波堤阻擋了部分沿岸輸沙，導致三島的海灘侵蝕嚴重，天然優質的海灘正逐步減少。為扼制海灘侵蝕現狀，亟須對三島及周邊陸域、海域環境進行整治。由于三島彼此相鄰，島體通過影響區域內海洋水文作用間接影響彼此間島體的穩定性，因此，在實際的整治修復過程中，擬將菩提島、月島、祥云島以及周邊海域作為一個整體來規劃[18]。考慮到唐山灣三島及周邊陸域、海域的沉積現狀，擬采用退養還灘、沙灘整治修復、防浪促淤工程、生態廊道構建等工程對三島及周邊環境進行治理修復。

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