（自然地理学专业论文）海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性.pdf

南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 摘要 弧形海岸讨论的是海岸演变过程中泥沙的输移及平衡、稳定问题。本文在历史地貌学与 海岸动力地貌学原理的指导下，以典型的弧形海岸临洪河1 2 1 一西墅岸弧为例，采用历史 过程与现代过程相结合的办法，以历史文献和地图、卫星遥感影像数据和其他相关数据，如 来自g i s 的图形数据、地形数据、水文统计数据等为主要数据源，通过利用相关分析、主 成分分析等分析方法以及建立动力学模式，重点对近半个世纪以来的临洪河口附近岸线的变 迁、河1 3 的淤进和l 临洪河口一西墅海岸岸弧形态的发育进行了研究，得出的结论主要包括： ( 1 ) 海州湾岸线的变迁本区自然地理环境的演变是一个海岸不断向海淤进，堆积平 原日益向东扩展的过程。其发展变化的主要原因是海面下降、泥沙运动和新构造运动的总体 相对微弱抬升。这可以从沉积砂堤与含贝壳砂堤的分布看出，它们都曾是不同时期海岸位置 的所在。由于径流输沙的日益减少，现代岸线的向海淤进速度逐渐放缓。 ( 2 ) 临洪河的发育及河口的淤进 临洪河是本区的主要入海河流，也是现代海岸淤 长的主要泥沙来源。自1 8 5 1 年云台山并陆、现代海州湾基本格局形成后，临洪河口的淤迸 速度咀显加快，在1 8 5 5 1 9 5 7 年问淤进了近1 0 k m ，平均淤进速度达到9 0 4 m a 。近2 0 年来， 淤进速度逐渐降低，在2 0 0 3 2 0 0 5 年间，平均速度仅在2 0 m a 左右。随着泥沙输移趋于平 衡，河口的淤进趋向于停止，并将会相对稳定于某一个位置。 ( 3 ) 临洪河口一西墅弧形海岸形态的发育本段岸弧的发育有其特殊性：自然界 中弧形海岸多形成于砂质海岸，而本区海岸为淤泥质淤进型海岸；一般砂质弧形海岸的上 下岬角都为硬岬角，而本段岸弧的岬角却为一硬一软( 西墅为基岩岬角，河口岸滩为软岬角) ， 且软岬角进行着不断的变迁，率动着岸弧使其发生不断的变化；据s i l v e s t e r ( 1 9 7 0 ，1 9 7 4 ) 和h s u 等( 1 9 8 9 ) 提出的螺线海岸平衡判定准则，认为本段弧形海岸的发育处于动态平衡 状态，并对h s u 等( 1 9 8 9 ) 方程a b = 0 0 1 4 a 一0 0 0 0 0 9 4 i x 2 和极端平衡方程r b = o 8 1o ”0 0 7 7 提出修正，得到适合本段弧形海岸形态发育的方程a b = o 7 7 0 1 1 t 一0 4 7 1 9 f 和动态平衡方 程r i b = o 8 6 1 l a o ”0 0 ”：临洪河1 2 1 的淤进，不断为泥沙的淤积预留出相应空间，使得 海岸的形态经过动态调整后，一直保持着弧形状态；本段弧形海岸发育的最终趋势是岸线 形态趋于平直化，岸弧最终消亡。 ( 4 ) 河口淤进与岸弧形态发育的相关性随着河流来沙的减少，河口淤进放缓并趋 于停止，河口的位置将处于相对稳定状态，泥沙在岸弧内的运移依然继续，引起弧形海岸向 海淤进，岸弧形态趋于平直化，弧形形态趋于消亡，即伴随着河口的淤进，本段海岸的岸弧 形态有其产生、发展和消亡的演变过程。而在河口一岸弧这一动力系统中，河口的淤进是岸 弧形态变化的牵动力，而泥沙输移的时空变化才是河口一岸弧动力系统的本质。 关键词：海州湾，岸线变迁，河口淤进，弧形海岸，相关性 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 a b s t r a c t i t se s s e n t i a lf o rt h et h e o r yo ft h ea r c s h a p e dc o a s tt od i s c u s sap r o b l e mo f t r a n s p o r t a t i o n , e q u i l i b r i u ma n ds t a b i l i t yo fs e d i m e n t i nt h e p r o c e s so fc o a s t s e v o l u t i o n b a s e do nt h e p r i n c i p l e s o fb o t hp h y s i o g n o m yi nt h e h i s t o r y a n d p h y s i o g n o m yo fc o a s td y n a m i c s ，b yt h em e a n so fb o t ht h eh i s t o r i c a la n dm o d e m p r o c e s s e s ，m a k i n gu s eo fr e l a t i v i t ya n a l y s i so ff a c t o r sf r o ma r c - s h a p e dc o a s t l i n e ，a n d p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ，a n dd e s i g n i n gd y n a m i cm o d eo ft h ea r c s h a p e dc o a s t d o m i n a t e db yt h ee s t u a r y , t h ep a p e rt o o kt h et y p i c a la r c s h a p e dc o a s tf r o ml i n h o n g e s t u a r yt ox i s h uf o re x a m p l e ，a n dm a d eas t u d yo nt h ec o a s t l i n ee v o l u t i o no ft h e h a l z i i o ub a y h i s t o r i c a ll i t e r a t u r e sa n da t l a s ，m u l t i t e m p o r a lr e m o t es e n s i n gd a t a , d a t ao fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ，t e r r a i nd a t aa n dh y d r o l o g i c a ld a t aw e r e a p p l i e dt ot h es t u d y 1 1 1 ee m p h a s e so ft h es t u d yc o n s i s to fc o a s t l i n ee v o l u t i o nb y l i n h o n ge s t u a r yi nn e a r5 0y e a r s ，t h ee s t u a r y ss i l t i n ga n dd e v e l o p m e n to ft h e a r c s h a p e dc o a s tf r o ml i n h o n ge s t u a r yt ox i s h u t h ec h i e fc o n c l u s i o n so b t a i n e da r e a sf o u o w e d ： ( 1 ) c o a s t l i n ee v o l u t i o no f h m z l l o ub a y i nt h ea r e a , i nt h ee v o l u t i v ec o u r s eo fe n t i r o m n e n t ，t h ec o a s t l i n ew e n ts e a w a r d a n dp l a i no fa c c u m u l a t i o ni n c r e a s i n g l ye x p a n d e dt oo r i e n t a t i o n t os u mu p ，i ta r o s e f r o me u s t a c y , t r a n s p o r t a t i o no fs e d i m e n ta n dl i t h o s p h e r eu p l i f tr e l a t i v e l yo f t h er e g i o n d u et ot h en e o t e c t o n i cm o v e m e n t i t sv a l i d a t e df r o md i s t r i b u t i n go fs e d i m e n t - b a n k s a n dc o n c h i f c r o u sb a n k s ，w h i c hr e p r e s e n t e dd i f f e r e n th i s t o r i c a lc o a s t l i n e s a n d n o w a d a y s ，、v i t l ld e c r e a s eo fs e d i m e n tr u n o i f , t h er a t e so fi n c r e a s eo fc o a s t a ll a n da r e s l o w e ra n ds l o w e r ( 2 ) d e v e l o p m e n to f l i n h o n gr i v e ra n da d v a n c i n go f i t se s t u a r y l i n h o n gr i v e ri st h ep r i m a r yr i v e ri nt h ea r e a ，a n dm a i ns o u r c eo fs e d i m e n tf o r m o d e mc o a s t l i n eg o i n gs e a w a r d s i n c em o u n t a i ny u n t a im e r g i n gi n t ol a n di n18 51 a n dm o d e mh a i z h o ub a yc o m i n gi n t ob e i n g ，t h ea d v a n c i n gr a t e so fl i n h o n ge s t u a r y o b v i o u s l ya r ee x p e d i t e d t h ea l l u v i a le x t e n tr e a c h e d1 0 k i nf r o m1 8 5 5t o1 9 5 7 ，a n dt h e a v e r a g er a t ei s9 0 4 m a t h er a t ei sg r a d u a l l ys l o w e rn e a r2 0y e a r s a n di nt h ep e r i o d o f2 0 0 3 2 0 0 5 ，t h er a t ei sm e r e l y2 0 m a w i t he q u i l i b r i u ma n ds t a b i l i t yo fs e d i m e n t ， a d v a n c i n go f t h ee s t u a r yw o u l dc e a s ea n di tw o u l db el o c a l i z e d ( 3 ) f o r m a ld e v e l o p m e n to f t h ea r c - s h a p e dc o a s tf r o ml i n h o n ge s t u a r yt ox i s h u 1 1 1 ep a r t i c u l a r i t yo ft h ea r c s h a p e dc o a s te m b o d i e da sf o l l o w e d ：( i ) d e v e l o p m e n t o fm o s ta r c s h 印e dc o a s t sb a s e do ns a n d yc o a s t s ，b u tt h et y p eo ft h ea r c s h a p e dc o a s t i ss i l t i n g m u d d yc o a s t ；( i i ) i nc o m m o n ，h e a d l a n d so fs a n d ya r c s h a p e dc o a s t sa r ef r o m i i 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 r o c k ，b u tt h eh e a d l a n d so fa r c s h a p e dc o a s tf r o ml i n h o n ge s t u a r yt ox i s h ui sd i f f e r e n t f r o me a c ho t h e r , a n do n el o c a t e sr o c k ，t h eo t h e ri ss i l t i n gb e a c hd u et o l i n h o n g e s t u a r y t h es i l t i n gh e a d l a n di sc h a n g i n ga l lt h et i m e ，a n di ti si n c e s s a n t l ya f f e c t i n g t h ed e v e l o p m e n to fa r c s h a p e ；( i i i ) b a s e do nt h el o g s p i r a lj u d g e m e n tr u l e so f f e r e db y s i l v e s t e r ( 1 9 7 0 ，1 9 7 4 ) a n dh s ue t a l ( 1 9 8 9 ) ，t h ep a p e rc o n s i d e r st h a t ，t h ed e v e l o p m e n t o ft h ea r c s h a p e dc o a s tf r o ml i n h o n ge s t u a r yt ox i s h ui so nd y n a m i ce q u i l i b r i u m a n db a s e do nt h ee q u a t i o na b = d0 1 4 a 一0 0 0 0 0 9 4 a 2a n dt h ee x t r e m ee q u i l i b r i u m e q u a t i o n 啪= 0 8 1 a 0 8 3 ，伊w t h ep a p e ro b t a i n e d t h e e m e n d a t o r ye q u a t i o n n ，b = o 7 7 0 1 a 一0 4 7 1 9 a 2 a n dt h ed y n a m i ce q u i l i b r i u me q u a t i o nr b = 0 8 6 1 1 a o8 3 脬 ( i v ) t h ea d v a n c i n go fl i n h o n ge s t u a r yc r e a t e di n c e s s a n t l ya p p r o p r i a t er o o mf o r a g g m d a t i o no fs e d i m e n t ，s ot h a ta r c s h a p eo ft h ec o a s t l i n em a i n t a i n e da l lt h et i m eb y d y n a m i ca d j u s t m e n t ；( v ) i nt h en e a rf u t u r e ，t h ea r c s h a p e dc o a s t l i n ef r o ml i n h o n g e s t u a r yt ox i s h uw i l lt u r nt oab e e l i n e ，a n dt h ea r c s h a p e dc o a s tw i l lf i n a l l yd i s a p p e a r ( 4 ) c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ea d v a n c i n go fl i n h o n ge s t u a r ya n dd e v e l o p m e n to f t h ea r c - s h a p e dc o a s t n o w a d a y s 、析t 1 1d e c r e a s eo fs e d i m e n tr u n o i f , t h ea d , r a n c i n gr a t e so fe s t u a r ya r e s l o w e ra n ds l o w e r , a n dw o u l dc e a s ea n db el o c a l i z e d b u t ，t r a n s p o r t a t i o no fs e d i m e n t i nt h ea r c - s h a p e dc o a s tw o u l ds t i l lg oo n a n dt h ea r c - s h a p e dc o a s t l i n ew o u l dg o s e a w a r d ，a n dw o u l dt u r nt oab e e l i n e ，a n dt h ea r c s h a p e dc o a s tw i l lf i n a l l yd i s a p p e a r i no t h e rw o r d s w i t l la d v a n c i n go f l i n h o n ge s t u a r y , t h ea r c s h a p e dc o a s th a de v o l u t i o n o fp r o d u c e ，d e v e l o p m e n ta n dd i s a p p e a r a n c e a n di nt h ee s t u a r y - a r c s h a p e dc o a s t l i n e d y n a m i cs y s t e m ，t h ef o r c eo fa r c s h a p e dc o a s t l i n e sd e v e l o p m e n ti sa d v a n c i n go ft h e e s t u a r y , b u tt h ee s s e n c eo ft h ee s t u a r y - a r c s h a p e dc o a s t l i n ed y n a m i cs y s t e mi ss p a t i a l a n dt e m p o r a lp r o c e s so f s e d i m e n tt r a n s p o r t k e yw o r d s ：h a i z h o ub a y ；c o a s t l i n ee v o l u t i o n ；a d v a n c i n ge s t u a r y ；a r c s h a p e dc o a s t ； c o r r e l a t j o n i i i 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾l 瞄洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 第一章前言 1 1 研究背景 海岸演变是响应外部环境变化而发生的海岸动力地貌过程的结果，海岸动力 地貌“涉及到泥沙运输的流体动力与地形的相互调整”( w r i g h t t h o r n ，1 9 7 7 ) 。 岬问海岸在全球范围内是普遍存在的，约占世界总海岸线的5 l ( s h o r t & m a s s e l i n k ，1 9 9 9 ) 。它往往介于上、下岬角( 硬岬角) 之间，在岬角的约束下，经海 浪和水流的综合作用往往发育成不对称的弧形海湾。其弧形( 或螺旋型) 湾顶凹 入段为相对侵蚀岸段，偏于上岬角一侧，海滩剖面平缓，呈上凹形，属“消散型” 海滩性质；偏于下波侧方向的岸段为相对堆积岸段( 称为切线段) ，十分平直， 其海滩剖面较陡，呈上凸状，趋于“反射型”海滩性质( w r i g h t & s h o r t ，1 9 8 4 ) 。 这是一种很有特色的、分布很广的海岸类型。 弧形海岸讨论的是一个海岸的侵蚀及平衡、稳定问题，国内外对此研究成果 斐然。由于这种海岸类型众多，形成原因与自然发展过程各异，从而吸引了不同 学科领域的专家参与到弧形海岸的研究中来。研究者多从地层学、动力学、动力 地貌学等角度研究弧形海岸的演化过程、平面形态的发展规律、地貌过程及其形 成机制。多年的研究表明，不能用单一学科的研究思想来分析与概括所有的弧形 海岸的形成与演化。如何进一步从综合集成动力、地貌及沉积等多角度来研究弧 形海岸，是海岸带陆海相互作用研究的关键，亦是难点所在。这对深入了解此类 海岸的环境及其陆海相互作用方面具有重要的学术意义，对于港口和航道的开 发、海岸蚀积问题的解决等具有重要的指导作用。 以往对弧形海岸的研究主要集中于砂质海岸，特别是弧形海岸的定义也是在 总结砂质弧形海岸的研究基础上作出的。这主要是因为砂质弧形海岸在世界上的 分布非常广泛。砂质弧形海岸的研究对港1 ：3 码头环境的海岸防护工程等的建设具 有很大的现实作用，因而研究成果众多。然而，弧形海岸也是海岸演变过程中所 保持的一种岸线形态，虽然它的发育对滩面物质的组成和结构、泥沙的输移环境 等具有内在的需求，但从岸线平面形态上来看，并非仅仅存在于砂质海岸。在淤 泥质海岸上，泥沙运动与波浪作用的互动在某种条件下也可以使海岸发育成为弧 形海岸，如连云港海岸临洪河e l 一西墅问的岸段即具有弧形海岸的平面形态。目 前，对此类特殊性的弧形海岸的研究还很少。 1 2 研究的现实意义 河口海岸是地球四大圈层交汇、能量流和物质流的重要聚散地带，是陆海相 互作用的集中地带，各种过程( 物理、化学、生物和地质过程) 耦合多变，演变机 制复杂，生态环境敏感脆弱。河口海岸地带经济发达、人口集中、开发程度高， 往往导致严重的环境变异、资源破坏，对区域持续发展造成重大影响，特别是我 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 国流域高强度开发对河口和邻近海岸带有直接和深远的影响。 开展海州湾海岸演变动态变化的研究有助于弄清楚该区域海岸的历史演变 过程、现代海岸演变的时空动态变化特征以及海岸演变的未来趋势等，这对海岸 带地区社会经济的可持续发展具有重大的现实意义。 1 3 国内外研究进展 与本论文有关的研究主要集中于三个方面：一是关于弧形海岸的研究：二是 关于江苏淤泥质海岸的研究；三是对海州湾的形成及其演变的研究。 1 3 1 弧形海岸的研究 国内外对弧形海岸( 主要是砂质弧形海岸) 的研究较多，集中于两个方面：一 是对弧形海岸历史演变过程的研究；二是对弧形海岸平面形态的研究。这里仅介 绍对弧形海岸岸线形态的研究。 图1 - 1 弧形海湾不意图( 据f i n k e l s t e i n ，1 9 8 2 ) 以基岩为基础发育的沉积性海岸，如果沿岸有岩石出露，并且泥沙供给不是 很充足，在常年优势浪向的波浪作用下，岬角后的海岸形成弧形，远离岬角的下 方向海岸呈与盛行波向垂直的切线形，即这类海岸在演化过程中，最终在平面上 出现弧形或蓝线的形态( 图1 - 1 ) 。这种海岸形态有许多名词：半心脏形海湾 ( s i l v e s t e r ，1 9 6 0 ) ，岬湾海滩( l eb l o n d ，1 9 7 9 ；w o n g ，1 9 8 1 ) ，新月海湾( h o ，1 9 7 1 ； s i l v e s t e r & h o ，1 9 7 2 ) ，螺线形海滩( l eb l o n d ，1 9 8 0 ) ，曲线或钩状海滩( r e a & k o m a r ， 1 9 7 5 ) ，“z ”字形海湾或口袋状海滩( s i l v e s t e r ，e t a l ，1 9 8 0 ) 。这类弧形海湾海滩在 世界海岸带的分布是较为普通的，主要出现在面对开敞性海洋的海岸、河口滨线 以及岬角和工程结构如海墙、防沙堤的下方向。 对弧形海岸平面形态的研究，国外的理论分析成果较多。这些研究主要分成 两个部分：一是从宏观、定性的角度，着重探讨弧形海岸岸线演变的动力机理， 集中在波浪折射和绕射、优势涌浪、长短周期波浪及波能等波浪作用( j o h n s o n ， 1 9 1 9 ：k r u m b e i n ，1 9 4 4 ；d a v i e s ，1 9 5 8 ，1 9 6 0 ，1 9 6 4 ；j e n n i n g s ，1 9 5 5 ；s i l v e s t e r ，1 9 6 0 ；f i c o ， 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 1 9 7 8 ；d u n h a m ，1 9 5 1 ：c a r r ya n dc h a p u s ，1 9 5 1 ，l e s m 6 h a u t ea n db r i b n e r ，1 9 6 1 ：g o n z , ( d e z a n d m e d i n a ，1 9 9 7 ，1 9 9 9 ) 、波能在弧形海岸内部的分布( 1 a u & t r a v i s ，1 9 7 3 ：r e a k o m a r ，1 9 7 5 ；w a l t o n ，1 9 7 7 ；l eb l o n d t1 9 7 9 ，1 9 8 0 ；f i n k e l s t e i n ，1 9 8 2 ) 、潮汐作用( y a s s o ， 1 9 6 5 ) 和地形学特征( j e n n i n g s ，1 9 5 5 ) 。p h i l l i p s ( 1 9 8 5 ) 则认为弧形岸线形态通常 是一个远离岬角的距离衰减函数，它的发育演化不是波能作用的产物，而是波能、 海滩泥沙粒径尺寸、海滩坡度及其泥沙供给等诸多因子共同作用的结果。h s u 等 ( 1 9 8 9 ，1 9 9 3 ) 研究了海湾下岬角在岸线形成与海岸防护方面的影响。b i s h o p 与 c o w e l l ( 1 9 9 7 ) 分析了沉积性弧形海湾的岩层及其湾顶河流入海输沙量在岸线形 成中的作用。由于研究者大都是基于自己所研究某一区域的弧形海湾海滩而提出 的理论成果，一般只能适应于某一特定环境。 图l - 2 弧形海岸平面要素 第二部分的研究成果主要是利用数学方法、数值模拟及其波浪槽实验研究岸 线形态的演变规律( r e a & k o m a r ，1 9 7 5 ：s i l v e s t e r ，1 9 7 0 ，1 9 7 4 ；h s u ，e t a l ，1 9 8 9 ) 。y a s s o ( 1 9 6 5 ) 最早通过测量大量的原型海湾，发现被岬角保护下的海湾形态呈现对数螺 线型。随后，他运用对数螺线模拟原型海湾，提出了海岸发育的对数螺线理论模 式即： r 2 r i2e x p ( 0 c o t l 5 ) ( 1 - 1 ) 式中，r l 与r 2 分别为曲线上任意两点的极半径，0 是两条极半径之间的夹角，b 是对数螺线恒量，根据海湾的波浪入射角度a 所确定，海岸即在上下岬角控制的 岸线内发育，其中优势波浪作用的上方向控制角为上岬角，下方向是下岬角，上 下岬角的连线即海湾的控制线为b ，a 为海岸的凹入长度( 图1 2 ) 。然而，该模式与 实际的海岸形态偏离较大，而且只能拟合弧形海岸的遮蔽段。r e a 和k o m a r ( 1 9 7 5 ) 、 w a l t o n ( 1 9 7 7 ) 和l eb l o n d ( 1 9 7 9 ) 分别提出了模拟岬湾海滩的发育模式，并对海 岸对数螺线形轮廓出现的原因进行解释，进一步完善了对数螺线形理论。这些模 式可以适合对数螺线形状而且拟合很好，模式的形成来源于岬角对波能分布的遮 蔽效应。其实，任何反映这种海岸岸线形态趋势的模式都将提供合理的拟合和可 能产生对数螺线形海湾( 1 eb l o n d ，1 9 8 0 ) 。由于岬角遮蔽作用，导致在岬角下方向 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 的波能趋向系统分布，即弧形岸线距离岬角越远，波能作用强度愈大。弧形岸线 形态通常作为一个远离岬角的距离衰减函数，函数的典型曲线很容易与对数螺线 和指数模式拟合( p h i l l i p s ，1 9 8 5 ) 。此外，t a n 和c h i e w ( 1 9 9 4 ) 认为海滩物质、波能 特性、岬角的间隔距离及其切线岸段下岬角的选址都对海岸的平面形态有作用。 t e r p s t r a 和c h r z a s t o w s k ( 1 9 9 2 ) 则运用图解法研究了螺线海岸的中心位置，确认对 数螺线形态的海岸为动力均衡状态。近期，k l e i n 和m e n e z e s ( 2 0 0 1 ) 进一步探讨了 弧形海岸平面形态要素之间的关系。 9 0 8 0 7 0 1 3 0 6 0 5 0 4 0 3 0 。 、 01 02 03 04 05 06 07 08 0 o 图l 一3 对数螺线切线角1 3 与波浪入射角的关系( s i l v e s t e r ，1 9 7 4 ) u i9 i 8 , - 1 7 1 6 ， 1 5 i d 1 3 ， i 7 图1 4 圆弧半径与控制线之比与o 08 3 0 0 7 7 的关系 o 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾l 临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 o 7 0 6 0 5 o 4 a b 0 3 0 2 0 1 0 7 一 ， ， 7 1 02 03 0 4 0 5 06 07 08 09 0 驴 图1 - 5 湾口凹入长度与控制线之比a ，b 与波浪入射角c t 的关系( s i l v e s t e r ，1 9 7 4 ) 弧形海湾几乎满足封闭式体系的特征：即边界环境的存在，使得总的能量( 收 支之和) 都消耗在海湾内( k r u m b e i n ，1 9 4 4 ) 。从而，将弧形海岸岸线发育及其海滩 沉积过程与波槽实验有机联系起来( f i n k e l s t e i n ，1 9 8 2 ) 。海岸工程学家在波浪槽中 进行了模拟弧形岸线演变的实验( h o ，1 9 7 1 ；v i c h e t p a n ，1 9 6 9 ；s i l v e s t e r ，1 9 7 0 ，1 9 7 6 ； s i l v e s t e r & h o ，1 9 7 2 ；h s u ，p t a l ，1 9 8 9 ) 。通过波槽实验研究，s i l v e s t e r ( 1 9 7 0 ，1 9 7 4 ) 阐述了岸线向对数螺线形发展的规律，并提出预报弧形海岸岸线位置( 包括海湾 的切线段或直线段) 的方法，认为螺线切线和螺线半径夹角与波向角之间的关系 必须落在图1 3 的曲线或附近，或者岸线曲率半径和湾口弦长的比值与入射波浪 的波向角之间的关系必须落在图1 5 的曲线上或附近，否则，弧形海岸未达到平 衡。h s u 等( 1 9 8 9 ) 在过去s i l v e s e r ( 1 9 7 0 ，1 9 7 4 ，1 9 7 6 ) 工作的基础上提出弧形海岸“极 端平衡”和“动态平衡”的概念，并据此认为：如果海湾没有泥沙来源，岸线将 向极端平衡发展：在有沿岸输沙的条件下，岸滩趋向动态平衡发展。从而，h s u 等( 1 9 8 9 ) 根据原型海湾模拟而推导出方程： a b = 0 0 1 4 a 一0 0 0 0 0 9 4 a 2 ( 1 2 ) 其中，他们提出的极端平衡方程为 r b = 0 8 1 a o8 3 0 0 7 7 ( 1 - 3 ) 当海湾落在r b 与0 8 1 a o8 3 0 07 7 的曲线上或附近为平衡，否则，弧形海岸为动 态平衡( h s u ，e m l ，1 9 8 9 ) 。运用该准则，h s u 等( 1 9 8 9 ) 出示了几种防止海滩侵蚀的 岬角控制。g o n z i l e z 和m e d i n a ( 1 9 9 5 ) 研究西班牙的2 0 个平衡海湾时，认为h s u 等 ( 1 9 8 9 ) 提出的判定准则及其量测岸线要素的方法并不准确，因而提出了新的判定 岸线是否均衡的方法。g o r t z f i l e z 和m e d i n a ( 2 0 0 1 ) 进一步在h s u 等( 1 9 8 9 ) 的基础上， 提出判定弧形海岸是否平衡的解析模式，认为该模式可以适应不同的自然和人工 岬湾海滩。 国内对弧形海湾形态的研究起步较晚。薛鸿超等( 1 9 8 0 ) 认为对数螺线海岸具 有稳定的和平衡的海岸平面形态。王文介( 1 9 8 5 ) 对粤东弧形沙质海岸进行成因 分析，认为优势浪和次优势浪对岬湾的作用可能形成双对数螺线海湾。李春初 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 ( 1 9 8 6 ) 初步分析了华南港湾弧形海岸的特征，夏益民( 1 9 8 8 ) 通过实验资料的分析 归纳，获得了一个极限平衡岸线曲线规律，它与自然界的平衡海岸形态相符。同 时，他认为岸线平衡时，螺线极点到岸线的距离r 与控制线的比值与极轴n r 的 极角相应关系为对数螺线曲线，处于螺线曲线上或附近的弧形岸线为平衡，否则 不平衡，岸线的凹入与波浪的入射没有关系。李绍宁( 1 9 8 8 ) 指出岬湾沙质海岸可 能由初始状态为侵蚀或堆积的海湾发育成螺线形海湾。王文介等( 1 9 9 1 ) 对螺线形 海岸进行了讨论。罗章仁等( 1 9 9 2 ) 运用s i l v e s t e r ( 1 9 7 0 ，1 9 7 6 ) 的岬湾螺线海岸平衡 依据对华南港湾资源进行了评价。常瑞芳( 1 9 9 4 ) 通过波槽实验，认为弧形海湾的 平面形态，除与波浪特性有关外，人工岬的岬向和岬距也是控制因素之一。戴志 军( 2 0 0 3 ) 对华南弧线海岸的平面类型、成因机制以及动态模式进行了详细的探 讨。陈子粲、李春初等( 1 9 9 0 ，1 9 9 1 ，1 9 9 3 ，1 9 9 5 ，1 9 9 7 ，2 0 0 0 ，2 0 0 4 ) 对华南砂质 弧形海岸岸线形态与地貌发育作了定量研究。戴志军( 2 0 0 3 ，2 0 0 5 ) 更是对华南 弧形海岸的类型、模式与海滩过程进行了系统分析，对华南弧形海岸的形成与演 变、海岸类型与平衡形式、弧形海岸过程的动力机理及其泥沙输运过程、海滩过 程与状态模式、海滩的冲淤作用方式等方面进行了较为全面深入的研究，将砂质 弧形海岸的研究推进了一大步。李志龙等( 2 0 0 6 ) 评述了以往平衡形态模型的优 缺点，指出机理分析和经验拟合相结合应该为以后海湾平面平衡形态的研究发展 方向。 总的来说，对于岬湾弧形海岸，国内外虽然己经有不少的理论认识，并且在 实际应用方面也取得了不少成果。然而这些研究主要局限在岸线形态方面，时空 范围较为狭窄，没有深入阐述岸线形态的控制因子，对岸线的稳定状态研究一般 是根据实验模拟的结果或无河流输沙来源的原型海湾而给出的平衡拟合曲线来 判定实际岸线的平衡与否。特别对实际的波、流、泥沙与水下地形相互作用的机 理方面并没有进行宏观与微观方面的泥沙动力分析。 1 3 2 江苏淤泥质海岸的研究 对我国沿海淤泥质海岸的研究，始于2 0 世纪6 0 年代初。为了加快开发利用 海岸带及滩涂资源，对淤泥质海岸带和海涂资源的调查研究倍受重视。特别是 2 0 世纪8 0 年代以来，地质学家、地貌学家、沉积学家及海岸工程学家等对中国 淤泥质海岸潮滩地貌形态、沉积特征，以及近海和潮问带气候、生物、土壤和水 文动力等环境因素，进行了全面的调查和研究，取得了较多的研究成果，主要包 括：风暴潮对淤泥质海岸的影响、淤泥质潮滩的沉积作用( 任美锷、张忍顺、杨巨 海，1 9 8 3 ，1 9 8 4 ) ，淤泥质潮滩的潮流特征及悬移质沉积过程( 张忍顺，1 9 8 6 ) ，潮 滩沉积动力( 张忍顺，1 9 8 7 ) ，潮沟成因类型及其影响因素的探讨( 邵虚生，1 9 8 8 ) ， 淤泥质潮滩的剖面发育( 陈才俊，1 9 9 1 ) ，淤泥质海岸潮沟系统( 张忍顺、王雪瑜， 1 9 9 1 ) ，江苏淤长型淤泥质潮滩的剖面发育( 高抒、朱大奎，1 9 9 1 ) ，淤泥质潮滩的 南京师范大学硕士学位论文张祥国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 均衡态( 张忍顺，1 9 9 5 ) ，潮坪沉积的韵律性与作用因素( 李从先、张桂甲、李铁松 等，1 9 9 5 ) ，淤泥质潮滩沉积( 时钟、陈吉余、虞志英，1 9 9 6 ) ，淤泥质海岸动力与泥 沙分布特征( 樊社军、虞志英、金镭等，1 9 9 7 ) ，潮沟流速与潮位变化率( 汪亚平、 陈君，1 9 9 7 ) ，淤泥质海岸剖面塑造规律( 陈话庆、陈吉余，1 9 9 8 ) ，盐沼一潮沟系 统的地貌动力响应( 汪亚平、张忍顺、高抒，1 9 9 8 ) ，岸线和潮沟体系的分维特征( 崔 承琦等，2 0 0 1 ) 等。这对港口冲淤、海岸工程建筑和滩涂开发都有较重要的贡献。 1 3 3 海州湾的形成及其演变的研究 海州湾海岸的演变快速而复杂。对苏北平原与海陆变迁的研究，主要有张 忍顺( 1 9 9 0 ) 对历史时期的江苏岸外沙洲及其演变的研究，指出：近岸沙洲并 岸是江苏滨海平原成陆的重要特征，1 5 世纪末黄河夺淮入海给江苏岸外辐射沙 洲由暗沙、明沙直至并岸造成了巨大的影响。阚为群( 1 9 8 2 ) 从沉积地层学角 度，利用地层中保存的孢粉、微体化石、沉积物的结构和构造等材料，对苏北 中部沿海平原的古地理环境进行了全面的研究。郑宝恒等( 1 9 8 2 ) 指出连云港 海陆变迁主要在云台山地区，是黄河夺淮入海所带来的大量泥沙所造成的。张 传藻、杨怀仁、黄志强等( 1 9 8 0 ，1 9 8 2 ，1 9 8 6 ) 对云台山的海陆变迁进行了研究， 并绘制了云台山海陆变迁示意图。刘洪石( 1 9 8 1 ) 从考古学角度出发，利用出 土文物的考古年代及其地层关系，探讨了连云港附近距今2 5 0 0 6 0 0 0 年间海岸 位置。张忍顺( 1 9 8 4 ) 通过对苏北沿海古墩台及地名进行现场考察和历史典籍 考证，对该地区海岸的历史变迁进行了研究，并绘制了历史时期江苏海岸变迁 示意图。吴建民( 1 9 9 0 ) 利用考古资料对苏北地区史前环境、岸线变迁提出了 自己的看法，认为：今赣榆、桑墟、华冲、沭阳、泗阳一线以西以及洪泽湖以 北地区，自全新世以来长期处于山前湖沼沉积环境，基本未受到海侵影响。贺 云翱( 1 9 9 0 ) 对夏商时代至唐以前江苏海岸线变迁进行了研究，认为：我国战 国时代以前中云台、南云台和大陆相连，而秦代以后该地区受到海水威胁，至 西汉早期，海州地区的遗址急剧减少，赣榆县境内大沙村砂堤两侧属秦汉以前 的部分地区覆盖着海相淤泥层，云台山也于这个时期变成海岛。 2 0 世纪5 0 年代以来，随着一些水利工程的建设以及该区域所进行的大规模 滩涂匡围，使得泥沙输移和海岸动力条件发生了较大变化，岸线向海淤进逐步 放缓。对现代海岸的研究多是从环境保护与监测、生态学等角度进行的，而对 现代海岸地貌的研究还比较少。张忍顺、张祥国、王艳红等( 2 0 0 5 ) 对临洪河 口两侧滩涂进行了考察，并利用历史资料和遥感影像数据等研究了临洪河口及 两岸淤泥质滩涂近3 0 年来的淤长动态，认为近半个世纪以来该区域滩涂快速淤 长，现在仍处于缓慢淤长中，但淤长速度逐年降低。 南京师范大学硕士学位论文张样国：海州湾临洪河n 淤进与弧形海岸形态发育的相关性 1 4 论文的总体框架 1 , 4 1 论文的主要内容 本文以海州湾临洪河口一西墅岸段为研究区，针对海州湾海岸演变过程及 其动力地貌特征、临洪河的发育及淤进、弧形海岸的发育及其平面形态的时空 动态变化、弧形海岸的平面形态要素、临洪河1 ：3 淤进与弧形海岸岸线形态的相 互关系等五个方面进行研究，主要探讨在陆海耦合作用下，该区域海岸演变过 程中的河口淤进与弧形海岸岸线形态的时空动态变化及其间的互动关系。 图1 - 6 论文的主要内容和基本框架 南京师范大学硕士学位论文张样国：海州湾临洪河口淤进与弧形海岸形态发育的相关性 本文通过查阅相关历史资料来分析历史时期的海州湾海岸线变迁，探讨不 同时期海岸线向海淤长的速度、临洪河的发育及其淤进速度。针对近期海岸演 变，特别是2 0 世纪5 0 年代以来，以卫星遥感影像数据和其他相关数据，如来自 g i s 的图形数据、地面和水下地形数据、水文统计数据等为主要数据源，选用1 0 幅不同时相的卫星遥感影像( m s s 、t m 、e t m 等) ，经过处理、合成与分类，对 近半个世纪以来海岸线变