河北省近百年海岸线演变研究

论文摘要

海岸带是海洋与陆地交接的特殊地带,是人类赖以生存和发展的重要场所,是现代经济文化发展的前沿地带。海岸线的变化,往往对海岸带地区生态环境造成严重危害,带来巨大经济损失,备受世界各国关注。因此,加强海岸线演变研究对于沿海地区生态安全及可持续发展具有十分重要的现实意义。河北省海岸线绵长,类型多样,自北向南分布有基岩海岸、沙质海岸、淤泥质海岸;且利用类型丰富,开发程度高。通过分析河北省近百年来海岸线演变过程,探讨海岸线演变特征,分析岸线演变对周边岸滩影响及产生的环境效应,并对自然沙质海岸演变进行预测研究,对于海岸线整体利用规划具有一定的理论指导意义,对全省海岸保护、开发及港口码头等大型人工海上建筑的布局规划有一定的实际参考价值。本文以多期地形图、海图,多时相航空影像图、卫星遥感数据,多年实测数据为主要数据源,运用“3S”(GIS、RS、GPS)技术,系统分析了河北省近百年(1916年~2006年)海岸线演变过程、动因及规律,运用一线模型、海洋动力学等理论、方法探讨了海岸线演变预测及对周边岸滩的影响和环境效应。研究结果表明:(1)河北省海岸线演变整体特征表现为:岸线由弯曲趋于平直,长度先增后减再增,1916年~1956年长度增加236.24km,1956年~1979年缩减187.45km,1979年~2006年增加249.75km;海向推进速度不断加快,1979年之前,增长速度为1.2m/a,1979年~2006年,变化速度达28m/a;岸滩面积于1979年前呈减少之势,至2006年,面积增加265.43km2;岸线变化原因由1979年前的自然因素为主演变为1979年之后人为因素占绝对优势;人工岸线演变类型不断变化,包括海挡、盐田、养殖池塘、港口码头等。(2)基岩岸线演变特征表现为:港口码头建设等人为开发活动不断侵占原自然岸线,已成为影响岸线演变的主导因素;岸线变化明显的区域主要位于原港口地区,如汤河口——沙河口一带,占全部人工建筑的90%以上。而其他地区,受人类干预较少,岸线变化不明显。(3)沙质岸线演变特征表现为:南部养殖池塘建设使岸线不断海向推进,至2006年,局部前缘已达离岸沙坝,北部自然岸线受蚀后退;变化动因多样,1984年以海挡岸线为主,之后养殖池塘修建在海挡之外,成为影响岸线变化的主要因素。20世纪90年代初期,京唐港的建设标志着港口码头岸线成为影响岸线演变的决定因素;滦河三角洲岸线陆向退缩与海向推进交替进行,其原因由60年代前后的纯自然演变,转变为1979年之后人为因素影响占主导作用。(4)淤泥质岸线演变特征表现为:变化原因由1956年之前自然演化为主,转变为1991年之后人类影响占主导地位;变化类型由以盐田发展为主演变为盐田、养殖池塘并重,继而以养殖池塘岸线变化为主体,黄骅港、曹妃甸港的兴建,标志着港口岸线对淤泥质岸线的变化起主要影响作用;发展热点区域因时间不同而有所差异,唐山市重点开发区域不断西移,沧州市重点发展区域逐渐南移。(5)人工干预下基岩岸线的演变对周边岸滩产生较大影响,表现为改变局部流场,促进周边岸滩的发育,形成基岩海岸地区自然岸线整体侵蚀背景下的局部淤积现象,其演化特征为:海滩渐宽,年淤积量0.14m~2.71m。淤积速度减慢,0.04m/a~0.7m/a不等。坡度变缓,仅秦皇岛煤一期突码头至人工填筑地海滩坡度即降低3.8(°1985年~2006年);岸线弧度减小,年均变化0.083°~0.415°,湾顶位置逐年W、WWS向移动;海滩组成物细化,海滩砂中值粒径年均变化0.016 mm~0.035mm。(6)人工干预下淤泥质岸线演变对周边产生的环境效应。其中,黄骅港岸线变化对周边产生的环境效应表现为:改变沿岸流流向,并在航道外形成沿堤流及环流;改变滩面相对平衡状态,航道以北重塑均衡剖面;改变局部流场,形成口门处横流及近岸壅水,使近岸区高浓度泥沙沿防波堤两侧向外运动;改变岸滩沉积物类型,北滩粉沙层的规模和粒径均小于南滩。曹妃甸港岸线变化对周边产生的环境效应主要表现如下:阻断东西向的浅滩潮流,连岛公路东、西两侧逐渐淤积,并对曹妃甸外缘潮流系统造成影响;南堡西侧海滩处于曹妃甸港连岛公路及南堡嘴双重波影区,海洋动力微弱,海滩不断淤积;对附近海岛、沙坝的影响明显,已出现不同程度的淤积。(7)位于戴河至塔子沟一线自然状态沙质海岸,2006年~2026年岸线整体蚀退速率不断减小,但各部分岸段变化速率不一致:洋河——大蒲河段岸线共受蚀后退9m,前10年后退速度为0.6m/a,后10年为0.3m/a,前后相比,侵蚀速度降低50%;大蒲河——塔子沟段岸线,前、后10年侵蚀速率降低62%;戴河——洋河段岸线前、后10年降幅达75%,为侵蚀变化速度最大的地区。冲刷重点范围逐渐南移,大蒲河——塔子沟段岸线将成为新的侵蚀中心地区。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究目的及现实意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究方法
• 1.5 创新点
• 2 研究区概况
• 2.1 研究区范围
• 2.2 研究区自然状况
• 2.2.1 地貌类型
• 2.2.2 气候条件
• 2.2.3 水文条件
• 2.2.4 海洋灾害
• 3 海岸线类型及界定标准
• 3.1 主要岸线类型
• 3.2 各类岸线界定标准
• 3.2.1 基岩岸线
• 3.2.2 沙质岸线
• 3.2.3 淤泥质岸线
• 3.2.4 河口岸线
• 3.2.5 沙坝——潟湖岸线
• 3.2.6 人工岸线
• 4 数据资料的选取与处理
• 4.1 数据资料
• 4.1.1 主要资料
• 4.1.2 辅助资料
• 4.2 数据处理
• 4.2.1 地形图处理
• 4.2.2 遥感影像处理
• 4.2.3 岸线信息提取
• 5 岸线演变结果分析
• 5.1 全省岸线整体变化分析
• 5.1.1 海岸线长度解译结果
• 5.1.2 岸线长度变化分析
• 5.1.3 陆向退缩与海向推进距离变化分析
• 5.1.4 陆向退缩与海向推进面积变化分析
• 5.2 各类型岸线变化分析
• 5.2.1 基岩海岸
• 5.2.2 沙质海岸
• 5.2.3 淤泥质海岸
• 6 海岸线演变对周边环境、岸滩发育影响分析
• 6.1 人工干预下基岩岸线演变对周边岸滩影响分析
• 6.1.1 港口工程岸线变化对周边岸滩影响分析
• 6.1.2 岸滩变化特征及原因分析
• 6.2 人工干预下淤泥质岸线演变对周边产生的环境效应分析
• 6.2.1 黄骅港岸线变化对周边产生的环境效应分析
• 6.2.2 曹妃甸港岸线变化对周边产生的环境效应分析
• 6.3 自然状态下沙质海岸演变预测
• 6.3.1 岸线演变数学模型
• 6.3.2 模型验证计算
• 6.3.3 岸线演变预测及结果分析
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 问题及建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间科研成果