（自然地理学专业论文）粤西水东湾沙坝潟湖海岸近期变化研究.pdf

s c h 0 0 1c o d e ： 10 2 6 9 s t u d e n tm ：5 1 0 8 2 6 0 1 0 0 1 ea s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i 够 r e s e a r c ho nt h e c h a n g e so fb a r r i e r - l a g o o n c o a s ti nr e c e n t y e a r s i ns h u i d o n g b a y ，y u e x i d 印口，棚绷fs ! 丛曼k 星yl a b o r a t o 盟o fe s t u a r i i l e 一1 p 。_ _ - - _ - _ - _ _ 一 坌塾d _ _ c o a s t a lr e s e a r c h 印p c 缸缈 p h y s i c a lg e o 鳗a p h r 嚣阳删l 眈矽堑q g r 亚虹a i l dg e o 鳗卸h i c i n f o n n a t i o ns v s t e m s 印翻节z 如， p ! q 旦垦i 圣h 封迪 & “比哪砌纪c h e nh a o m 嘞2 0 l l 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文粤西水东湾沙坝一渴湖海岸近期变化研 究，是在华东师范大学攻读碍士博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期：为f f 年期弓，日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 粤西水东湾沙坝一溻湖海岸近期变化研究系本人在华东师范大学攻读学 位期间在导师指导下完成的碍硅博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果 归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论 文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的 印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅； 同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将 学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论 文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文幸， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( v ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名：率 本人签名： 匪翌 为1 1 年厂月7 日 “涉密学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会 审定过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密审 批表方为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏 不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 r：0 、 - 1 、 ， 学位论文导师意见 本人负责指导冷遇同学的硕士学位论文，据我所知，除文中已 经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研 究成果；经审阅认为该论文已达到我校硕士学位论文的学术水平，同 意该论文送审并答辩。 指导小组导师意见 本人参与指导p 遣同学的硕士学位论文，经审阅认为该论文已 达到我校硕士学位论文的学术水平，同意该论文送审并答辩。 指导小组导师签名：o r 删汐场 日 期垆，厂f 弓 r、： 房身州， 荮 。 笳知 名 期 签 币 = y导 日 f，l矿 j - - ， - 倭毙硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 李春初教授中山大学主席 沈焕庭教授华东师范大学 李九发教授华东师范大学 r：， 心 、 、 ， ， r l “， - _ 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 摘要 沙坝一渴湖海岸是世界沉积性海岸的主要组成部分，也是目前国际海陆相互 作用研究的焦点内容之一。本文以粤西水东湾沙坝一漏湖海岸为研究区域，利用 不同时相的遥感影像、多时段历史海图资料以及不同年代的水文和沉积资料，基 于遥感技术和数理统计方法，分析近期水东湾沙坝一渴湖海岸的动力地貌过程， 进而甄别自然和人类活动在沙坝一渴湖海岸演变过程中的驱动作用。 ( 1 ) 水东湾沙坝一渴湖海岸为典型的螺线型弧形海岸，岸线分维数为1 2 0 2 。 近3 0 年来该海岸一直呈现为负动态的平衡状态，其中近岸泥沙在波浪和潮流的 组合作用下，不仅经潮汐通道进入漏湖导致渴湖水深减小，同时受控于波浪的绕 射作用而自西向东沿岸输移，导致通道西侧形成的反向沙嘴进一步延伸。此外， 涡湖沉积物与2 0 世纪8 0 年代相比明显变细。目前，由于陆架供沙不足，在波浪 作用下形成的自东向西沿岸流导致水东湾的沙坝西部呈现侵蚀状态，反向沙嘴则 为瘦长状态。 ( 2 ) 基于a r c g i s 和e n v i 平台，采用阈值分割技术提取不同时相的遥感影 像水边线信息，通过对比潮位相近影像的水边线变迁，并结合多时段的数字化海 图资料表明：自1 9 6 7 年以来渴湖潮滩以淤积为主，平均淤积幅度为0 1 2k m 2 a ， 淤积主要集中在渴湖东部；通道西侧沙坝上大海至晏镜岭段、口门外一5 m 等深线 和一2 m 等深线均有一定程度的向陆退缩。同时水东湾沙坝一漏湖海岸的景观格局 ( 建筑用地、耕地、水体、植被、盐田) 发生较大变化，其中建筑用地景观最为 显著，其面积由1 9 8 7 年的3 6 7 lk m 2 增加到2 0 0 4 年的5 1 9 4 姘，同时水体面 积明显减小。 ( 3 ) 整个水东湾沙坝一溺湖海岸的演变过程中，人为因素居于主导作用， 其中落潮三角洲通道水深由1 1 1 9 m 疏浚到9 8 m ，5 m 水深全线贯通。1 9 6 7 2 0 0 7 年间，由潮滩围垦引起的溻湖潮滩面积减小达7 4 7 k 岔，而由淤积所造成的 潮滩面积增加仅为1 1 5k m 2 ，大面积的潮滩被开辟为居民地、盐田、鱼塘等，直 接导致漏湖潮滩面积减小到2 7 4 4k m 2 。 沙坝一渴湖海岸在当前海平面上升情景下，泥沙供给减少，大量泥沙被携带 l 似 、 ， 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 因高强度人类活动导致渴湖面积缩小，进而影响渴湖的纳潮量， 导致渴湖水动力作用减弱，由此又间接影响沙坝一渴湖海岸的演变，加速溻湖的 衰亡。水东湾沙坝一渴湖海岸即通过溻湖水产养殖、围垦等作用导致渴湖功能日 趋衰弱，最终可能被充填成陆。因此，在充分研究此类海岸演化过程的基础上， 应该辅之合理规划和科学管理，使沙坝一渴湖海岸资源可持续发展。 关键词：沙坝一漏湖海岸；岸线稳定；海岸动力地貌；水东湾；人类活动。 “ b 枷e r - l a 9 0 0 nc o a s ti so n eo fm ei m p o n a m tc o m p o n e n _ t si nd e p o s i t i o nc o a s t s ， w b j c hh i l sb e e nt 1 1 ef o c u so f1 a n d o c e a ni 1 1 t e r a c t i o n si nt h ec o a s tz o n er e s s e 锄h b a s e d o nd a 协i i l c l 位l i n gr e m o t es e n s i i l gi i n a g e s ，1 1 i s t o r i c a ls e ac h a r t si nd i 丘- e r e n tt i l n e s ，a 1 1 d h i s t o r i c a ls e d i m e n tr e c o r d s ，m o 叩h o d y n a m i cp r o c e s s e so fb a r r i e r - 1 a g o o nc 0 a s ti i l s h u i d o n gb a y ，y u e ) 【i 、a s 咖d i e d ，a n d 砥d i 虢r e n t 幽v i n gf o r c e so f 觚t l 瑚p o g e i l i c a c t i o n sa 1 1 dn a t u r ew e r ea l s o 亿“ l e r l yd i s c 面向n a t e d ( 1 ) b a r r i * l a g o o nc o a s ti 1 1s h u i d o n gi sat ) r p i c a la r c s h 印e dc o a s t 、析mt l l e 丘a c t a l d i m e n s i o no f 也es h o r e l i n eo f1 2 0 2 t l l es t a t eo fc o a s th a sb e e ni i la n e g a t i v e d y l l 疵c e q u i l i b r i u ms t a = m si nt h el a s tt h r e ed e c a d e s d u r i n g 廿l i sp e r i o d ，c o a s t a ls i l t a t i o n l a t a f f e c t e db yb o mw a v ea n dt i d a ln o ww a sm o v e di 1 1 t ot h el a g o o n ，w k c hr e s u h e di n s h a l l o w嗽 d e p t l lo fl a g o o nm a i le v 既 m o r e o v e r ，s e d h e n t仃a i l s p o r t a t i o n a l o n g s h o r e 丘d m 、e s tt oe a s tw 2 u sc o n 缸o l l e db yw a v ed i 伍a c t i o n w 1 1 i c hm a d et h e r e v e r s es p i tf o n n 撕o na n d e 殖e n s i o na tm ew e s to f i i d e t 面a d d i t i o n ，此g r 血s i z ei i l s e d i i n e n to ft l l el a g o o nh 嬲b e e n 自1 e rm a nm a ti n19 8 2 b e c a u s eo fi n s u 伍c i e n t s u p p l yi i ls e d i m e m 丘d mc o n t i l l e n t a ls h e 屹也ew e s to ft h eb a r r i e ri si ne r o d e ds t a _ t u s ， a i l dt 1 1 er e v e r s es p i tb e c o m e ss l e i l d e r ( 2 ) h e r e ，t 1 1 r e s h o l ds e g m e n t a t i o nw a su s e dt 0e x l 瑚h tw a t e r l i l l ei i l f o m a t i o nb a s e d o n 触犯g i sa n de n v ip l a 怕m s b yc o i n p 撕s o n so fd i 毹r e n tw a t e r l i n e se 姗a c t e d 舶ms e n s 堍i l a g e s 晰t hs i l i l i l a rt i 蹦l e v e l 砌u e ，a n ds e ac h a n s 缸as m l t 觚e o u s l y ， 也er e l 纳e dr e s u l t ss h o 僵也a ts i n a t i o ni n 廿d a ln a to f 廿1 e1 a 9 0 0 nh a sb e e nd o m i l l a n t 嘶d e n c e 讹也ea c c r e t e dr a t eo fo 1 2 妣s i n c e1 9 6 7 t h ea c c u i i l u l a t i o np a n sa r e i 1 1 也ee a s to f 龀l a g o o n ，a n dc o r r e s p o n d i i l ge r o s i o nr e 百。璐a r ei nw e s to ft h el a 9 0 0 n c h a n n e l 盘o ms h a i l gd a h a it 0y h j 砒i 】1 9 i s o b a 吐1 so f2ma n d5ma r er e c e d e d 1 a n t 0s o m ed e g r e e 1 1 1 el a i l d s c a p eo fm eb 心l a g o o nc o a s th a sc h a l l g e d ，位c h i so b v i o u sc h 趾g ei nb u i l d i i l g1 a n dw i t l la r e ao f3 6 7 1 k m 2i n1 9 8 7a n d5 1 9 4l c l n 2i n 2 0 0 4 h o 啪此w l t e ra r e ai nl a g o o nh a sb e e i lo b v i o u s l yr e d u c e d 籼 、 ， 、- | | 。i ， _ 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 ep e d o do fe v o l u ：t i o np r o c e s s e si nb a r r i e r - l a g o o nc o a s t ，s l m i d o n gb a y ， 珧o p o g e i l i ca c t i v i 廿e s a r ed o m i n a m ：i n l p a c t so nt 1 1 e m o 印h o d y n a n l i cc h a 【n g eo f b a r r i e 弘l a g o o nc o a s ti ns h u i d o n g t h ed e p mo fe b bc h a l m e lh 2 l sb e e nd r e d g e df b o m 1 1 1 9mt 09 8 m ，5 md e p 也o f c h a n n e lh a sb e e nc o m p l e t e d f r o m1 9 6 7t o2 0 0 0 ，廿1 e a r e ao ft i d a lf l a th a sb e e nd e c r e a s e d 谢t l l7 4 7k m 2b yr e c l a m a t i o n ，a i l dm ea r e a c h a n g e db ye r o s i o 矾印o s i t i o ni s 砌y7 4 7k 】督al a r g e s c a l et i d a ln a ta r e a 、椰 r e c l a i m e di i i t or e s i d e n t i a la r e a u s ，s a l t sa n df i s h p o n d s ，w 1 1 i c hd 沁c t l ym a d et h ea r e ao f t i 锄n a td e c r e a s e dt o2 7 4 4k m 7 b e c a u s eh i g h l ye x t e n s i v ea i m d p o g e l l i ca c t i 啊t i e sk nt h ea r e ao ft h el a g o o n d e c r e a s e d ，t h et i d a lp r i s mi sr e d l l c e d ，a n dh y ( 1 r o d 弘础1 i c si s 、a k e n e d ，n l e r e f o r e ，m e e v 0 1 u t i o np r o c e s so fb a r r i e r _ l a g o o ni s i 1 1 d i r e c t l ya 岱e c t e d ，w m c hc o u l de x a c e r b a t c 1 a g o o ne i l v 的1 1 】【1 1 e n t s o ，t 1 1 e 如n c t i o no fb a r i e r r - 1 a g o o nc o a s ti ns h l j i d o n gi s d e g e n e r a t e d ，w m c hc o u l db es i l t e da n d 舶m e di n t ol a n di n t h ee n d t h e r e a 胁r ， b a r r i e r _ l a g o o nc o a s ti ns h u i d o n gb a ys h o u l db eu t i l i z e db yr a t i o 砌a n ds c i e n t i f i c m e i m o d s ，w i mt h es u s t a i n a b l ed e e l o p e d k 叼啊o r d s ：b a r r i e r l a g o o nc o a s t ；s h o r e l i l l e 妣l b i l i z 撕o n ；c o a s t a lm o 哪h o d ) ，玎a l i 血s ； s h u i d o n gb a y ；a n 仕l r o p o g e 血ca c t i v i t i e s v 、- p _ 、一 么 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t 目录 i 第一章绪论 l 】匝 1 1 研究意义l 1 2 国内外研究现状1 1 2 1 沙坝一渴湖海岸的演化研究j 一2 1 2 2 沙坝一渴湖海岸动态平衡体系- ：j3 1 2 3 遥感技术在潮滩地形测量的应用4 1 3 本文的主要工作6 第二章研究区域概况。 7 2 1 地理位置：7 2 2 气候与水文状况8 2 2 1 气候特征8 2 2 2 潮汐特征：8 2 2 3 波浪特征9 2 2 4 泥沙输运9 2 2 5 地貌单元及沉积特征1 0 2 3 水东湾沙坝一溺湖的海岸历史演变：1 2 第三章水东湾沙坝一浔湖海岸的稳定状态。1 4 3 1 弧形海岸的特征1 4 3 1 1 弧形海岸的基本概念1 4 3 1 2 弧形海岸的分类1 4 3 1 3 弧形海岸的平衡状态1 5 3 2 研究方法1 6 3 2 1 分形原理概述一1 6 3 2 2 海岸线的分形计算方法。1 7 3 2 3 弧形海岸岸线测量原则一1 7 3 3 水东湾沙坝一溺湖海岸的稳定特征1 8 3 3 1 广东典型弧形海岸分维数计算一1 8 3 3 2 水东湾沙坝一渴湖海岸的冲淤和稳定一1 9 3 4 卅、结2 0 第四章溺湖潮滩遥感反演。2 1 4 1 遥感影像数据概况2 l 4 2 卫星过境潮位确定2 2 4 3 遥感影像预处理2 3 4 3 1 辐射校正2 3 4 3 2 几何校正2 6 4 3 3 研究区域裁剪2 9 、， ，( 0 f t 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 4 4 水边线遥感解译2 9 4 4 1 水体光谱特性2 9 4 4 2 水边线提取方法3 0 4 4 3 水东湾沙坝一渴湖海岸水边线提取一3 l 4 5 渴湖潮滩的冲淤演变3 6 4 6 水东湾沙坝一渴湖海岸景观格局遥感反演4 0 4 6 1 景观要素类型划分：4 0 4 6 2 数据处理及指数计算一4 l 4 6 2 景观类型的变化特征：4 2 4 7 小结4 3 第五章沙坝一渴湖海岸的动力地貌演化特征 4 5 5 1 水东湾沙坝一渴湖地形变化特征4 5 5 2 溻湖通道的水动力特征一：4 9 5 3 沉积物的粒径变化5 0 5 4 渴湖潮滩演变5 3 5 5 潮滩演变驱动机制分析5 6 5 6 小结5 6 第六章结论与不足。 5 7 6 1 结论5 7 6 2 不足5 8 参考文献 致谢。 n 5 9 6 3 一 r 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 1 1 研究意义 第一章绪论 2 1 世纪是人类全面认识海洋、综合开发海洋和珍惜保护海洋的新世纪。海岸 带作为海陆交互地带，既是人类全面向海洋进军的第一道阶梯，也是陆地抵御海 洋各种灾害性动力系统的前沿天然屏障，合理开发利用海岸带是实现海洋可持续 发展的重要前提之一。在当前全球气候变暖、海平面上升、海岸生态环境被急剧 破坏以及岸滩严重侵蚀后退的情况下，海岸带已成为全球变化及海陆相互作用研 究的关键地带。 沙坝一溺湖海岸是世界沉积性海岸的重要组成部分，在国外主要分布于美国 东部沿岸和墨西哥湾、南美和印度东海岸、波罗的海、地中海、里海和黑海周围， 在我国主要分布于河北、山东、广东、海南和台湾沿岸。作为我国分布最广的海 岸类型之一，沙坝一渴湖海岸主要由沙坝、渴湖、潮汐通道、涨落潮三角洲和潮 滩等地貌单元构成。此类海岸在港口航道、水产养殖、环境生态、矿产资源、旅 游景点等都具有很大的开发利用价值。然而，近年来由于人类活动的干预如航道 疏浚、防波( 沙) 堤构建以及漏湖内潮滩围垦等，严重破坏了沙坝一涡湖海岸脆 弱的动态平衡状态，导致此类海岸消亡的数目显著增加。如何维持和恢复沙坝一 涡湖海岸系统的平衡已成为当前海洋科学研究的重点之一。 潮滩作为沙坝一漏湖海岸体系中的重要地貌单元之一，其发育和演变直接影 响沙坝一溻湖海岸的稳定性。同时，潮滩是动植物的优良生栖地、近海鱼类的繁 殖和育婴场、污染物的过滤器、海洋灾害性动力的缓冲器，是一种潜在的土地资 源。在潮滩的演变过程中，由于人为因素的加大，大规模的潮滩围垦打破沙坝一 渴湖海岸的动态平衡，导致溺湖萎缩、渴湖内的纳潮量减少，并危及潮汐通道的 稳定，最终整个沙坝一溺湖海岸消亡。因而如何动态监测和预报溻湖潮滩的冲淤 演变，实现对沙坝一渴湖潮滩的可持续利用，是国际海岸带第二期陆海相互作用 ( l o i c z ) 的重点和焦点内容之一。 1 2 国内外研究现状 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 1 2 1 沙坝一渴湖海岸的演化研究 构成沙坝一渴湖海岸体系的各地貌单元相互依存、相互作用，彼此处在动态 的平衡状态，故对沙坝一渴湖海岸的研究主要集中体现在两个时间尺度：( 1 ) 全 新世海侵以来沙坝一渴湖海岸因适应海平面变化而通过自身如沙坝后退、溺湖充 填等的调整达到动态平衡的过程；( 2 ) 近百年来在高强度的人类开发活动作用下， 如围垦渴湖潮滩、在沙坝上开挖通道以利于船只航行、改变口门位置( 如海南小 海沙坝一渴湖海岸即修筑北堤改变口门位置) ，沙坝一漏湖海岸脆弱性动态平衡 体系的适应性研究。 由于沙坝一渴湖海岸通过其体系内沙坝的进退、渴湖填充等沉积地貌变化过 程，敏感地反映了全新世以来海平面变化以及陆架泥沙的供给。因而自2 0 世纪 6 0 年代以来，对长时间尺度内自然条件下，涉及此类海岸平衡态转移的演化过 程研究得到了深入，并逐渐形成了将动力地貌学和地层学结合论述在响应全新世 海平面上升条件下，此类海岸的地貌和沉积特征由稳定一不平衡一稳定等的演化 过程( 李春初等，1 9 8 6 ) 。但由于沙坝一渴湖海岸的形成受控于区域地质、地理 以及水动力条件，而且由于区域相对海平面变化、泥沙供给的不同，有关沙坝一 渴湖海岸的演化机制一直存在不同的观点( m e l v i l l e ，1 9 8 4 ) 。w o o d r o f f e 即对 有关沙坝的形成、平衡以及平衡态转移而出现的沉积模式进行了归纳和评述，并 指出滨面带在沙坝一溺湖海岸动态平衡过程的演替阶段中扮演了一个重要的角 色( w o o d r o f f e ，2 0 0 2 ) 。在滨面带底层与动力相互作用的过程中，滨面通过自身 的调整( 滨面转移) 维持了动力平衡，即滨面的转移过程实质是海面上升，滨面 的自身响应调整，b r u u n 最先阐述了该机制为海侵条件下滨面向陆转移的结果 ( b r u u n ，1 9 6 2 ) 。在此基础上，不少学者对沙坝海岸的形成进一步作了探讨，认 为沙坝在滨面转移时有不同的演化过程，如k r a f t 和j o h n 提出的d e l w a r e 海岸 海侵发育模式( k r a f t ，j o h n ，1 9 7 9 ) ，r o y 等提出新南威尔士海岸沙坝形成概念 模式( r o y 等，1 9 8 0 ) 。最近，d i l l e n b u r g 等讨论了先成地貌在海岸形态及其沙 坝形成过程中的作用，认为沙坝形成的大部分泥沙来源于陆架，滨面转移模式能 够再现全新世岸线( d i l l e n b u r g 等，2 0 0 0 ) 。d u b o i s 则着重探讨了沙坝是如何随 2 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 海平面上升的内在机制( d u b o i s ，2 0 0 2 ) 。 近期，一些地貌学家通过历史航空相片、海图、海平面变化及其钻孔资料等 进一步研究沙坝一渴湖海岸迁移演化模式，并证明了现代沉积性海岸的不少地貌 特点与冰后期海面上升及其影响下的滨面泥沙向岸搬运和沉积有关( d u b o i s ， 2 0 0 2 ) 。m o o r e 进一步基于数值模型模拟海平面上升下的沙坝演化行为( m o o r e ， 2 0 1 0 ) 。此外，不少研究者根据海平面变化和泥沙输运等情景提出在沙坝的演变 过程中，将出现相对平衡阶段，并具有新的沉积模式( s t a p o r 等，2 0 0 4 ) 。与此 同时，国内李春初等提出粤西水东湾沙坝一渴湖海岸在演化过程中出现阶段性的 相对平衡时，地貌和沉积物的相应变化模式，由此认为国内不少沙坝一渴湖海岸 主要是通过滨面转移横向搬运泥沙形成( 李春初，1 9 8 6 ) 。李凡及蔡爱智分别在 分析山东白沙口海岸和刁龙咀溺湖海岸演变时，指出这两种海岸都是泥沙沿岸运 动条件下形成，海岸的发育过程为港湾式海岸的夷平过程( 李凡，1 9 8 3 ；蔡爱智， 1 9 8 0 ) 。蔡月娥和蔡爱智在分析山东海岸漏湖成因的基础上，认为山东省沙坝一 溺湖的成因包括三种( 1 ) 横向搬运；( 2 ) 纵向泥沙输运；( 3 ) 由纵向和横向共 同作用( 蔡月娥，蔡爱智，1 9 8 4 ) 。李从先等讨论了冰后期来的溺湖海岸沉积体 系形成过程，并就山东半岛滨外坝进行了研究( 李从先等，1 9 8 4 )。王文介、 戴志军等进一步就粤东及粤西的沙坝一渴湖海岸形成阶段出现不同平衡态的地 貌和沉积过程进行了分析( 戴志军等，2 0 0 1 ；王文介，1 9 9 9 ) 。王为研究香港沙 坝海岸演变过程，认为其是由海湾内外滨的残余沉积在风暴作用下经横向搬运到 岸而成( 王为，2 0 0 0 ) 。 1 2 2 沙坝一渴湖海岸动态平衡体系 自从o b r i e n 提出通道口门面积彳与纳潮量尸之间的关系( p 一么关系) ： 彳= c p ”，式中c 、刀为系数，不同地区该系数各有差异( o b r i e n ，1 9 3 1 ) ，更 多的学者开始从均衡性的角度分析通道变化的各种指标( 如通道过水断面面积、 潮棱体、流速等) 之间的平衡关系，用以判断潮汐通道的稳定性。e s c o f f e r 曾 提出临界断面积彳的概念，来判断通道是否稳定，通道面积彳 么+ 时，当彳减 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 小时将导致口门外断面的平均最大流速u 增加，从而使彳趋于扩大，此时的通道 就处于稳定状态；当彳 3 0 0 ，泥沙由潮流越过，不参 与海岸泥沙运动，通道稳定；当q m 1 0 0 时，泥沙由沙坝越过，参与海岸泥沙 运动，通道不稳定( b r u u n ，1 9 7 8 ) 。k r e e k e 在单一口门通道研究的基础上，从 理论推导和实验方法得出佛罗里达西岸潮汐通道系统中两个汊道的相互关系及 稳定性( k r e e k e ，1 9 9 0 ) 。 国内涉及潮汐通道研究始于上世纪8 0 年代，其中任美锷等在1 9 8 4 年结合我 国具体情况，论述了潮汐通道的定义及其与其他潮汐海岸类型的区别，并指出我 国当前阶段潮汐通道的若干问题( 任美锷等，1 9 8 4 ) 。张忍顺在1 9 9 4 年阐述了 通道口外拦门沙的淤积与整治问题，并指出我国潮汐通道的研究方向( 张忍顺， 1 9 9 4 ) 。随后，张乔民在1 9 9 5 年通过统计华南地区2 1 个典型沙坝一溻湖海岸潮 汐通道的形态和动力参数，探究该地区潮汐通道口门地貌在自然条件和人为干预 条件下的研究规律，并指出由于漏湖港湾大规模围垦堵海等人类活动将导致口门 地貌急剧变化( 张乔民等，1 9 9 5 ) ；贾建军和高抒对o b r i e n 方法得到的p 一彳关 系能否具有普遍意义存在疑问，并尝试用沉积动力学的方法建立计算单个潮汐通 道尸一么关系，讨论尸一么关系中所含参数的物理意义( 贾建军等，2 0 0 5 ) 。 1 2 3 遥感技术在潮滩地形测量的应用 传统的潮滩地形检测方法是基于地表现场观测，包括地面测量、声纳测量等 方法。该类方法易受气候和地表因素影响，如潮滩坡度过于平缓，大部分潮滩的 沉积层相对松软，天气恶劣等都会给传统地形测量带来很大不便。随着技术手段 的进步，航空激光测量、航空干涉雷达测量和遥感测量等方法逐渐兴起，大规模 地形检测已成为可能。其中航空激光测量和航空干涉雷达测量成本较高，并未得 到广泛应用。然而遥感测量作为一种高效的信息采集手段，具有高分辨率、大范 4 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 围、空间连续性等特点，在海岸带潮间带专题制图与监测、潮滩冲淤变化等方面 得到迅速的推广。 自从美国陆地卫星成功发射以来，国外学者就开始利用遥感技术进行潮滩演 变研究。m a s o n 等曾假设水边线是一条等高线，通过叠加不同潮汐条件下的水边 线来生成潮滩数字高程模型，用以探究华盛顿州西海岸潮滩演变规律( m a s o n 等， 1 9 9 7 ) ；f r i h y 等利用埃及n i l ed e l t a 地区卫星数据结合对应地形资料，研究该 地区岸线的变迁，并监测m a n z a l a 渴湖面积变化( f r i h y 等，1 9 9 8 ) ；e 卜r a e y 等利用l a n d s a t 卫星的m s s 影像分析埃及地区岸线变化情况，并得出m s s 影像的 第7 波段和第4 波段的比值为反演岸线的最佳参数( e l r a e y 等，1 9 9 9 ) ； 我国的海岸带潮滩遥感事业起步晚于国外。早期的研究主要是对影像数据进 行各种方法的处理，提高潮滩的目视效果，随着遥感技术应用的深入，遥感数据 定量化的研究越来越多。任明达等利用多时相陆地卫星图像对碧海湾沿岸潮滩质 量进行额评价，并对潮滩的宽度和坡度进行了测量( 任明达等，1 9 9 0 ) ；张鹰等 利用遥感和地理信息系统技术测量了长江口南支和舟山潮汐水道的水深，并对其 潮滩地形冲淤变化进行了分析( 张鹰等，1 9 9 8 ) ；杨金中等利用m s s 、t m 卫星扫 描资料，通过目视判读对杭州湾南北两岸的岸线进行遥感调查，分析岸线变迁的 规律及影响因素( 杨金中等，2 0 0 2 ) ；韩震、恽才兴等利用多时相卫星图像，确 定伶仃洋大铲湾潮滩岸线变化，并进行滩涂分带及面积的估算( 韩震、恽才兴等， 2 0 0 3 ) ；戴志军等利用t m 、e t m 影响定量反演潮滩水边线，并在此基础上推算渴 湖潮滩的沉积与冲刷速率，同时对引起潮滩变化的动力作用进行了探讨( 戴志军 等，2 0 0 7 ) 。 5 华东师范大学2 0l l 届硕士学位论文 1 3 本文的主要工作 本文利用地形图数据( 表卜1 ) ，基于分形原理，判断水东湾沙坝一渴湖海岸 的稳定状态，；同时利用多时相遥感影像资料，反演地区潮滩水边线，检测渴湖 潮滩裸露面积变化情况；并结合历史海图资料和实测水文数据，进一步检测水东 湾的地貌演变情况。三种手段，所得出结论相互补充、相互印证( 图卜1 ) 。 图卜1 本文所用数据来源 资料来源 地形图 遥感影像 1 9 6 5 年出版的广东省地形图 l a n d s a t5 、l 锄d s a t7 卫星影像 海图中国人民解放军海军司令部航海保证部绘制 水动力资料1 9 8 2 、1 9 8 5 、2 0 0 8 年实地采集 图卜1 技术线路图 6 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 2 1 地理位置 第二章研究区域概况 水东湾沙坝一渴湖海岸体系位于广东省南部电白县( 图1 ) 。电白县属于茂名 所辖沿海县，全县海岸线长2 2 0 l ( i i l ，约占广东省海岸线的1 1 6 ，沿海湿地面积约 达1 0 0k m 2 。自1 9 8 7 年被国务院批准为沿海经济开放区后，电白县充分发挥其沿 海优势，以港兴县，大力发展旅游业、水产养殖和浅海滩涂深开发，海岸带进入 全面开发时期。由于频繁的人类活动，不合理的潮滩围垦、鱼虾塘建设、过度捕 捞和乱砍乱伐等，导致海岸带环境遭受严重破坏，林木覆盖率下降，水土流失增 大，生态环境恶化，如2 0 世纪6 0 年代，电白县红树林约有1 8k m 2 ，至1 9 9 8 年 红树林锐减为6k m 2 ，且多为次生林。海岸带保护已刻不容缓，必须加强环境保 护和海洋监察力度，确保海岸带合理开发，实现海岸带的可持续发展。 t1 i 5 t 1 _ o t 图2 1 水东湾沙坝一渴湖地理位置 水东湾位于电白县南部，东距珠江口约3 0 0 k m ，西距湛江约9 0 k m ，是一个由 南海伸入内陆、面积约为3 2l ( i i l 2 的渴湖，其范围在东经1 1 l 。1 1 l 。1 0 ，北 纬2 l 。2 5 2 1 。3 5 之间。水东湾是天然的港口，水陆交通便利，湾内可建 7 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 码头岸线总长度达1 6 6 1k m ，自1 9 9 3 年被国务院批准对外籍船舶开放的一类口 岸，水东湾港进入全国大港口行列。目前湾内建有3 千吨级至3 万吨级的各类码 头8 个，年吞吐量达1 7 3 2 万吨，是南方重要的油品中转j 集散基地和石油化工 产品进出口的基地，也是海产品及农副产品的进出口基地。湾内浅海滩涂宽阔， 处港口、航道水域范围外，可供开发海水养殖的面积达3 7 万亩，已开发的海水 养殖面积达2 万多亩。海水清澈，水质好，极易发展观光旅游渔业。 2 2 气候与水文状况 。 2 2 1 气候特征 水东湾海区为亚热带季风气候控制，温度高( 年平均气温2 3 ) ，雨量充沛 ( 年平均降水量为1 9 4 2 3 姗) ，湿度大( 年平均相对湿度为8 1 ) 。夏季高温多雨， 冬季温和少雨。海水盐度为2 7 5 9 3 1 7 4 ，水温在1 5 7 2 9 4 ，p h 值6 8 8 2 ，是海洋生物的理想繁殖生长场所。海区常风向为n e 和s e 向，冬季盛行n n e 风，夏季盛行e s e 风，5 8 月s e 频率较高( 张有钦，2 0 0 4 ) 。各月平均风力3 4 级，冬季风速比夏季大，全年7 级以上风日多年平均为7 5 日，5 1 1 月期间 会受台风影响，每年约3 4 次，风速超过1 2 级。 表2 1 电白( 水东湾) 站多多年平均风向频率及风速统计表( 应秩甫，2 0 1 0 ) 2 2 2 潮汐特征 海区内潮汐属于不规则半日潮，平均潮差1 7 5 m ，平均大潮潮差2 6 m 。由于 潮差大，纳潮量大，潮汐通道内水流流速也较大，涨、落潮的最大流速可达1 2 m s 和1 4 4 m s 。潮流运动基本形式是往复流，涨潮流向为西偏北，落潮流向为东偏 8 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 南，潮汐通道处流向与通道方向平行。潮汐作用在渴湖通道体系中具有不对称性， 即：时间和流速不对称。当潮波进入沙坝一溺湖海岸体系后，相对狭窄的潮汐通 道阻力大，使潮波的传播速度变缓，潮波振幅减小，而随之面积较大的漏湖又可 将进入的潮波能量都贮存起来，致使平均涨潮历时长于平均落潮历时，落潮流速 大于涨潮流速。因此在主通道中以落潮流占优势，余流方向向海( 应秩甫，2 0 1 0 ) 。 表2 2 水东湾潮汐特征值( 应秩甫，2 0 1 0 ) 2 2 3 波浪特征 波浪类型以风浪为主，年平均波高0 6 8 m ，平均周期3 4 s ，常波向为s e 和 s s e 向，5 月至9 月s 、s s w 、s w 向浪出现频率较高，一年内s e 至s w 向浪频率达 8 2 4 ( 于吉涛等，2 0 1 0 ) 。 表2 3 晏镜测波站1 9 8 4 年波浪要素统计表( 应秩甫，2 0 1 0 ) 2 2 4 泥沙输运 水东湾无大河注入，泥沙来源以潮流和波浪输沙为主。通道口东侧沙坝，自 尖岗岭以西一段，口外泥沙随沿岸流由东向西移动，在涨潮时，沿岸输沙由东侧 的涨潮沟进入通道；落潮时，泥沙在落潮流牵引南下形成通道边缘的东沙嘴。由 9 华东师范大学2 0 l l 届硕士学位论文 于沙嘴前端与常波向垂直，波浪至此破碎，形成一系列冲激沙坝。 从通道口西侧至晏镜岭一段，由于潮汐通道和落潮三角洲所具有的岬角效 应，使得该段岸线成为螺旋形向西开放的弧形岸段，泥沙向东搬运，形成通道口 西侧的广阔浅滩和近岸处的“反向沙嘴”。 通道内以落潮流占优势，进入通道的泥沙前行一段距离，就被强劲的落潮流 带到口外，在落潮三角洲边缘沉积下来。部分沉积物在波浪作用下形成冲激沙坝 ( s w a s hb a r ) ，