（自然地理学专业论文）秦皇岛海岸带变迁及其环境效应研究.pdf

摘要 当今社会，海岸带地区人口密集、交通便利、经济活跃、城市化进程较快，是人 类社会繁荣发展最具潜力和活力的地区。但是，目前从全球范围来看，海岸带在高强 度的人类活动及各种自然条件的影响下正在经受前所未有的变化，而海岸冲淤变迁就 是其中一种最为重要的变化态势。海岸带的变迁使这里的开发建设存在一定的风险， 沿岸的宾馆、住房和工厂等建筑设施总是处于由海岸侵蚀后退所产生的灾害的威胁之 中。自二十世纪六十年代以来，海岸带变化已经引起世界各国的广泛关注。 目前，河北省的海岸冲淤变化现象也日趋严重，其中表现最严重的是秦皇岛海岸 带。秦皇岛海岸线长1 4 4 8 4 k m ，是我省环渤海经济圈的重要地区，目前已经有6 7 的 岸段发生了不同程度的侵蚀后退现象，给沿岸环境造成了一定的负面影响。不少学者 对秦皇岛的海岸冲淤情况作过不同的研究，但是在研究的广度和深度以及系统性上都 有待提高。 本文采用定性和定量相结合的方法，对秦皇岛海岸带不同岸段的变迁情况进行了 分析。其结果不仅可以为同类研究提供借鉴，也为秦皇岛海岸带的持续开发利用及科 学管理提供参考依据。 论文在分析秦皇岛海岸带自二十世纪五十年代以来五十多年变化情况的基础上， 论述了其发生变迁的主要原因；特别选取了海岸走向、平均高潮位、水深比值、中值 粒径、年总输沙量、年净输沙量、年均冲淤率等七个指标，针对秦皇岛海岸汤河口附 近、戴河口附近、洋河口附近、黄金海岸、七里海附近等五个特征岸段，采用主成分 分析方法，在s p s s 软件的支持下，对它们的变迁机理进行了深入的研究。另外，依据 物质组成、河流与海洋水动力条件特征、海面变化趋势等因素分析了秦皇岛不同性质 岸段的发展态势，并就海岸带变化对沿岸环境造成的各种危害进行了讨论，提出了防 灾减灾建议。 由主成分分析得出，汤河口附近的基岩海岸组成物质粗化，海岸受侵后很难恢复， 岬角处海岸今后将继续保持侵蚀后退状态；戴河和洋河附近岸线曲折、沙质粗化等海 岸物理特性是影响其变迁的主要原因；黄金海岸岸段的潮流和波浪等水动力条件比秦 皇岛其它岸段要强，它是导致该段海岸侵蚀后退的基本原因；七里海以南沙泥质海岸 的变迁很大程度上受制于人类活动的影响。 对秦皇岛基岩海岸、沙质海岸和沙泥质海岸的未来发展动态研究表明：老龙头、 小东山、鸽子窝和金山嘴等地的基岩岬角海岸的岬角今后将趋于后退状态，戴河口以 南的沙质海岸在今后5 0 年内将继续大幅度后退，而七里海附近的沙泥质海岸仍将受控 于人类活动作用。 秦皇岛海岸的侵蚀后退，导致了沿岸地区的淡水咸化和土地盐渍化，使沿岸的护 堤、碉堡和工厂等建筑设施遭到破坏，造成了巨大经济损失。论文建议，针对不同岸 段的侵蚀强度，在沿岸实施丁坝、海堤、离岸堤、人工补沙等措施加强海岸的防护工 作，并重视沿岸的植被建设以减少泥沙的流失，还要加重海岸带的管理工作，使其在 宏观上对海岸带的开发利用起到调控和指导作用。 i i 关键词：秦皇岛海岸带变迁环境效应建议 a bs t r a c t n o w a d a y s ，c o a s t a lz o n ea r e ai st oh a v et h em o s tp o t e n t i a la n dv i g o ra r e ao fh u m a n s o c i e t yd e v e l o p m e n t ，w h e r ed e n s e l yp o p u l a t e d ，t h et r a n s p o r t a t i o nc o n v e n i e n c e ，t h ee c o n o m y a c t i v e ，a n dt h eu r b a n i z e da d v a n c e m e n ti sq u i c k b u t ，a tp r e s e n t ，f r o mt h eg l o b a ls c o p et h a t ， t h ec o a s t a lz o n ei su n d e r g o i n gt h eu n p r e c e d e n t e dc h a n g ei nt h eh i g hs t r e n g t hh u m a na c t i v i t y a n du n d e re a c hk i n do fn a t u r a lc o n d i t i o ni n f l u e n c e ，a n dt h ec o a s t a lz o n ev i c i s s i t u d ei so n e k i n do ft h em o s ti m p o r t a n tc h a n g es i t u a t i o n t h ec o a s t a lz o n ev i c i s s i t u d ew i l lc a u s et h e d e v e l o p m e n tc o n s t r u c t i o nh e r ea l w a y st oh a v ec e r t a i nr i s k ，t h ec o a s tg u e s t h o u s e ，t h eh o u s i n g a n dt h ef a c t o r ya n ds oo nt h ec o n s t r u c tf a c i l i t i e sa l w a y st ob ei nd u r i n gt h ed i s a s t e rt h r e a t w h i c hr e s u l tf r o mt h ec o a s t a le r o s i o n s i n c et h e2 0 t hc e n t u r y6 0 s ，t h i sp h e n o m e n o nh a s a r o u s e dw i d e s p r e a di n t e r e s to ft h eg l o b a la r e a s a tp r e s e n t ，t h ec o a s t a le r o s i o na n dd e p o s i to fh e b e ip r o v i n c e sc o a s t a lz o n ei ss e r i o u s d a yb yd a ya l s o ，i nw h i c hd i s p l a y ss e r i o u s l yi st h eq i n h u a n g d a oc o a s t a lz o n e q i n h u a n g d a o c o a s t l i n el o n g14 4 8 4 k m ，w h i c hi st h ee c o n o m i cc y c l ev i t a la r e ao fo u rp r o v i n c el i n kb o h a i s e a , a tp r e s e n tt h e6 7 c o a s t a ls e c t i o nh a db e e ne r o d e db yv a r y i n gd e g r e ea l r e a d y , w h i c h h a dc e r t a i nn e g a t i v ei n f l u e n c ef o rt h ec o a s te n v i r o n m e n t m a n ys c h o l a r sh a v ed i dd i f f e r e n t r e s e a r c ht oq i n h u a n g d a o ss e a c o a s te r o s i o na n dd e p o s i t ，b u tt h eb r e a d t ha n dd e p t ha sw e l la s t h es y s t e m a t i cc h a r a c t e r i s t i ci nt h er e s e a r c hn e e dt ob ee n h a n c e d t h i sp a p e ru s e st h et e c h n i c a lr o u t ew h i c hq u a l i t a t i v ea n dt h eq u o t au n i f i e s ，d i dt oi t s c o a s t a lz o n ed i f f e r e n tc o a s t a ls e c t i o nv i c i s s i t u d es i t u a t i o nh a sa n a l y z e d n o to n l yt h i s o u t c o m em a yp r o v i d et h em o d e lf o rt h es i m i l a rr e s e a r c h , a l s op r o v i d e st h er e f e r e n c ef o rt h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tu s ea n dt h es c i e n t i f i cm a n a g e m e n to fq i n h u a n g d a oc o a s t a lz o n e i nt h ef o u n d a t i o no fa n a l y z i n gt h eq i n h u a n g d a oc o a s t a lz o n es i n c et h e2 0 t hc e n t u r y5 0 s i nm o r et h a n5 0y e a r sv a r i a t i o ns i t u a t i o n ，t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ep r i m a r yc a u s eo f v i c i s s i t u d e ；s p e c i a l l ys e l e c t e dt h es e a c o a s tt om o v et o w a r d s ，t h ea v e r a g eh i g h - w a t e rl e v e l ， t h ew a t e rd e p t hr a t i o ，t h em e d i a nd i a m e t e r , t h ey e a rt o t a ll o a d ，t h ey e a ro n l yl o a d ，t h ey e a r l y a v e r a g ec o a s t a le r o s i o na n dd e p o s i ta n ds oo ns e v e nt a r g e t s ，i nv i e wo ft h eq i n h u a n g d a o h i s e a c o a s to f t a n gr i v e rm o u t hn e a r b y ，d a ir i v e rm o u t hn e a r b y ，y a n g r i v e rm o u t hn e a r b y ，t h e g o l dc o a s t ，q i l i h a in e a r b ya n ds o o nf i v ed i f f e r e n tc o a s t a ls e c t i o n s ，u s e dt h ep r i n c i p a l c o m p o n e n t sa n a l y s i sm e t h o d ，i nu n d e r t h e s p s s s o f t w a r es u p p o r t ，h a sc o n d u c t e dt h e t h o r o u g hr e s e a r c ht ot h e i r v i c i s s i t u d em e c h a n i s m ；m o r e o v e r , i nt h eb a s i so fm a t e r i a l c o m p o s i t i o n ，t h e r i v e r sa n dm a r i n ed y n a m i c p r o c e s s ， s e al e v e lc h a n g et e n d e n c y d e v e l o p m e n ts i t u a t i o n s ，a n ds oo nc o n d i t i o nc h a r a c t e r i s t i cf a c t o r s ，a n a l y s i st h et e n d e n c yo f h e t e r o g e n e i t yc o a s t a ls e c t i o no fq i n h u a n g d a o ，a n dh a v ec a r d e do nt h ed i s c u s s i o no fe a c h k i n dh a r mw h i c hc r e a t e dt ot h ec o a s t a lz o n ee n v i r o n m e n t ，p u tf o r w a r dt h ep r o p o s a lt or e d u c e a n dp r e v e n tt h ed i s a s t e r o b t a i n sb yt h ep r i n c i p a lc o m p o n e n t sa n a l y s i s ，t h et a n gr i v e rm o u t hn e a r b yb e d r o c k s e a c o a s tc o m p o s e st h em a t e r i a lc o a r s e n i n g ，a f t e rt h es e a c o a s ti se r o d e di t w i l lb ev e r y d i f f i c u l tt or e s t o r e ，t h ec a p ep l a c es e a c o a s tw i l lc o n t i n u et om a i n t a i nt h ee r o s i o nc o n d i t i o n f r o mn o wo n ；n e a r b yd a ir i v e ra n dy a n gr i v e rt h ew a t e r f r o n tw i n d i n g ，s e a c o a s ta n ds oo n s a n dn a t u r ec o a r s e n i n gp h y s i c a lp r o p e r t i e sa r et h eb a s i cr e a s o n so fv i c i s s i t u d e ；t h eg o l d c o a s tc o a s t a ls e c t i o nt i d a lc u r r e n ta n dt h ew a v ea n ds oo nt h eh y d r o d y n a m i cp r o c e s s c o n d i t i o ni ss t r i v e dc o m p a r e dt oo t h e rc o a s t a ls e c t i o no fq i n h u a n g d a o ，i ti st h eb a s a lc a u s e t h a tr e s u l ti nt h ee r o s i o no ft h i sc o a s t a ls e c t i o n ；s o u t ho fq i l i h a is a n da r g i l l a c e o u sc o a s t a l v i c i s s i t u d ei sa w f u l l yu n d e rt h ec o n t r o lo fh u m a na c t i v ei n f l u e n c e t h er e s e a r c ho nt h ef u t u r ed e v e l o p m e n td y n a m i ca b o u tt h eb e d r o c ks e a c o a s t ，t h es a n d n a t u r es e a c o a s ta n dt h es a n da r g i l l a c e o u ss e a c o a s to fq i n h u a n g d a oi n d i c a t e dt h a t ，t h e b e d r o c ks e a c o a s to fl a o l o n g t o u ，s m a l ld o n g s h a n ，p i g e o nn e s ta n dj i n s h a n z u iw i l lt e n dt o e r o s i o ni nt h ef u r t h e r , t h es a n dn a t u r es e a c o a s ts o u t ho ft h ed a ir i v e rw i l lc o n t i n u et oe r o d e b yl a r g es c a l ei nt h en e x t5 0y e a r s ，b u tt h es a n da r g i l l a c e o u ss e a c o a s to fq i l i h a in e a r b yw i l l s t i l lb ec o n t r o l l e db yt h eh u m a na c t i v i t y t h ee r o s i o no fq i n h u a n g d a oc o a s t a lz o n e ，h a sc a u s e dt h en s hw a t e rs a l t ya n dt h el a n d s a l i n i f i c a t i o no ft h a ta r e a ，t h eb l o c k h o u s ea n dt h ef a c t o r ya n ds oo nc o n s t r u c t i o nf a c i l i t yt ob e d e s t r u c t e d ，a n dh a sb r o u g h th u g ee c o n o m i cl o s s t h ep a p e rs u g g e s t e dt h a t ，i nv i e wo ft h e e r o s i o ni n t e n s i t yo fd i f f e r e n tc o a s t a ls e c t i o n ，i m p l e m e n td i k e ，m a k eu ps a n da n ds oo n m e a s u r e st oe n h a n c e m e n tt h ep r o t e c t i o nw o r ki nt h es e a c o a s t ，a n da t t a c hi m p o r t a n c et o i v v e g e t a t i o nc o n s t r u c t i o nt or e d u c et h es i l to u t f l o w , a n dm u s te n h a n c et h es u p e r v i s o r yw o r ki n t h ec o a s t a lz o n e ，c a u s e si tt ou s et h er e g u l a t i o na n di n s t r u c t i o nf u n c t i o nt ot h ec o a s t a lz o n e d e v e l o p m e n to nm a c r o s c o p i cv i e w k e yw o r dq i n h u a n g d a oc o a s t a lz o n ev i c i s s i t u d ee n v i r o n m e n te f f e c t s u g g e s t v 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文秦皇岛海岸带变迁及其环境效应研究，是在导师的指导 下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体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，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 论文作者( 签名) ：瘩叶 谴年只ge l 指导教师确认。签名，厂鳓 珈予年f 月厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在年解密后适用本授权书) 论文作者( 签名) ：专砷 砌年月占e t 指导教师。：老 钟月彳日 1 绪论 1 1 论文选题背景 海岸带是陆地与海洋的过渡地带。特殊的地理位置，便利的水陆交通条件，丰富 的物质资源，使得海岸带地区有史以来都是人类生产活动最频繁的地区，因此在为人 类提供丰富资源的同时海岸带也逐渐形成了各国发展经济的中心地带。统计结果表明， 全球约有2 0 0 个国家及地区分布于沿海地带，它们往往是经济最发达，人口最稠密的 地区。如在美国，沿海城市不仅支撑着全国7 0 的人口，而且是农业、工业、经济、文 化、国防等的重地。在我国，沿海1 1 个省市面积占全国的1 3 6 ，人口却占4 1 ，这 里集中了国民生产总值的5 3 3 和工农业产值的6 2 2 。位于三角洲和沿海低地的上海、 天津、广州等大城市，深圳、珠海、浦东等开发区都是所在地区经济发展的龙头和生 长点。 随着沿海地区经济活动的日益频繁，人类对自然环境影响程度不断加大，海岸带 的生态环境也越来越脆弱。近年来，海平面变化以及人类活动等因素使得风暴潮灾害 加剧，洪涝威胁加大，港口功能减弱，海水入侵、土壤盐渍化、海岸侵蚀等问题也日 趋严重，很大程度上制约了沿海经济社会的可持续发展。英国国家信托基金会公布的 一项最新研究表明，海平面升高及其引发的侵蚀作用已经威胁到风景优美的威尔士海 岸，大约四分之三的名胜沙滩景观面临洪水灾难，那些令人流连的海滩、沙丘、铁器 时代的古城堡、礁湖和海边村庄，都可能在一个世纪后消失髓1 。 我国海岸侵蚀也日趋严重，受蚀岸线日趋扩大，目前几乎所有开敞的淤泥质海岸 和7 0 左右的沙质海岸遭受侵蚀，是侵蚀灾害最为严重的国家之一。辽宁、河北、山东、 江苏、长江以北的海岸侵蚀尤为严重，南方福建、海南也受到较严重的海蚀之害。我 国沙质海岸的侵蚀速率多在l - - 2 m a ，个别岸段超过l o m a ；淤泥质海岸侵蚀速率各处 差异较大，如渤海湾南部约为l o m a ，鲁北钓口河达1 0 0 0 m a ( 1 9 7 6 1 9 8 1 年) 。另外， 苏北海岸侵蚀速率为1 0 一2 0 m a ，己造成沿岸部分村镇、工厂、道路、防护林被毁，在 沙质海岸多处海水浴场被破坏；山东省海岸线总长3 0 2 1 k m ，其中沙质海岸近4 0 0 k m ， 有2 6 0 k m 遭受不同程度的侵蚀，年平均侵蚀速率1 5 m 左右，上世纪7 0 年代以来岸线 后退约在0 5 3 k m ；在黄河三角洲北部和鲁北惠民地区有4 0 0 k m 平原海岸常遭受侵蚀， 仅1 9 7 6 年以来有近1 6 0 k m 2 的土地被侵蚀掉口1 。 目前，由海岸带侵蚀现象造成的环境问题及各种灾害已引起世界各国的广泛关注。 自二十世纪六十年代以来，美国、日本、英国、澳大利亚、前苏联等皆投入巨资进行 现场观测和理论研究，并相继发表了有关研究成果。我国海岸带的环境问题自二十世 纪八十年代全国海岸带大调查以来，近二十年间一直是学术界和政府部门比较关注的 热点之一，许多地学工作者和环境科学工作者对此进行了大量的研究，分别从不同角度 作了论述和总结，取得了较为系统全面的研究成果。 秦皇岛市是我国首批对外开放沿海城市，以北方不冻良港、万里长城东起点、旅 游避暑胜地而闻名中外，旅游海滩众多。近5 0 多年以来，秦皇岛1 4 4 8 4 k m 长的海岸 线已经有将近6 7 的岸段遭受到不同程度的侵蚀，对岸边的建筑物和各种防护设施造成 了破坏，对秦皇岛市的经济造成了直接或问接的影响，进而阻碍了其生产生活可持续 发展的步伐。因此，及时地研究确定造成其海岸侵蚀的原因和机理，并对重点岸段做 出发展预测，研究出应对海岸侵蚀的方针和对策，不仅具有较好的理论意义，而且对 进一步协调秦皇岛海岸经济发展与环境之间的关系，促进秦皇岛乃至河北省经济社会 的可持续发展也具有相当重要的现实意义。 1 2 国内外研究现状 岸滩侵淤问题已逐渐成了海洋面临的严重灾害之一，它已不同程度地对世界范围 内的沿海经济造成了直接或间接威胁。各国学者对此进行了大量的研究工作，取得了 丰硕的研究成果。 荷兰海岸侵蚀标志桩的监测已有百年以上的纪录，英国于1 9 4 6 年制定了专门针对 海岸侵蚀问题的海岸保护法。从二十世纪六十年代起，美国、日本、澳大利亚等 国也相继开始重视海岸带的侵蚀问题。1 9 7 2 年国际地理学会成立了专事海岸研究的“海 岸侵蚀动态工作组”，之后，海岸侵蚀研究就成为国际地理学研究的热点问题，河流 动力和海岸动力的相互作用研究则是各国学者关注的焦点。我国自二十世纪中期始， 陆续开展了长江口、黄河三角洲、珠江三角洲、废黄河口等岸段的海岸发育演化、滩 涂资源综合调查研究。到八、九十年代，我国的河口海岸研究已经开始高度重视人类 活动与环境变化及资源保护、开发利用的关系，同时在典型海岸的冲淤变化监测和预 2 测方面也取得了长足进展。近年来全球科学家联合开展了海岸带海陆相互作用( l o i c z ) 研究，探讨了海岸带环境中长期变化的预测方法，并采用多波和多波束声学探测系统 进行海床变化的研究h 1 。 各国学者对不同地区进行的海岸带侵淤原因、机理的研究表明，导致海岸带冲淤 变化的因素很多，包括风暴潮影响、入海泥沙减少、海水动力、人类活动等多种因素， 只是由于各沿海地区河流动力和海洋动力等地学条件的不同，海岸侵蚀的主导因素及 其作用机理有所差异。国外学者通过在实验室模拟受规则波和不规则波作用下的海岸 侵蚀，发现了波浪作用下海岸的侵蚀距离、侵蚀深度、最大侵蚀点和总体侵蚀区域的 变化情况嵋3 ，使波浪动力作用对海岸冲淤变化的研究得到很大发展。例如，对我国连云 港南部近岸带南j l 4 个不同岸滩的研究发现，控制其冲淤变化和泥沙交换的主要动力因 素为潮流和波浪混合作用陋1 。上世纪八十年代，对长江河口区的侵蚀淤积研究发现， 三峡工程引起的入海泥沙减少可能是造成长江口侵蚀的主要原因口1 。i a i nb r o w n ，s i m o n j u d e 等提出由于气候变化和海平面不断上升，导致未来海岸变化的不可预测性加强， 并建立了海岸侵蚀的多因素数字化模型暗3 。i 0 l e o n t y e v 利用形态动力学模型对 俄罗斯西部北冰洋典型沉积海岸的长周期演化进行了分析，在海岸预测方面取得了一 定进展，并认为该模型可用于海岸周期变化过程的研究西1 。前人针对秦皇岛地区海岸侵 蚀与淤积的分析指出顺岸风产生的顺岸流以及人类活动的影响是导致其海岸侵蚀灾害 的重要原因，并对秦皇岛部分海岸的侵蚀趋势作了预测，认为研究区海岸带处于侵蚀 后退状态n 0 - 儿1 。进入二十一世纪，有关学者对有沿岸输沙梯度的复杂海岸线进行了研 究，讨论了航道和河海工程建筑物对海岸线的影响，并认为储沙量的多少是海岸带健 康与否的关键，建议采用人工补沙，修建丁坝和隔膜等设施来保证海岸带的存沙量， 从而保证海岸的持续发展n 2 - 13 j 。我国有关学者还探讨了海岸侵蚀灾害的评估方法，以及 评估指标的选取和灾级的划分，特别提出了利用综合指数进行灾害评估的建议n 4 _ 1 引，对 海岸带综合管理具有一定参考价值。 关于海岸带的预测大致有三种方法，即经验估计法、物理模型法和数值模拟法。经 验估计法是通过已知某一岸线的演化趋势来推论相似条件下的另一岸线的演化趋势， 此方法的优点是简单且具有较高的可信度，但不能对海岸演化做出定量预测。物理模型 法是将实际海岸按一定的比例做成实物模型，然后在不同的条件下进行实验，此方法 的可信度和准确性较高，但成本昂贵，费时费力。数值模拟法依据其建模的目的和方法， 3 可以分为两大类，即岸线二维模型和海底冲淤三维模型。岸线二维模型是通过输沙率的 估算来预测岸线的变化，此模型需要建立波浪场模型，以求得破波高和破波角的沿岸 变化；海底冲淤三维模型是通过计算输沙率的空间分布来预测海底冲淤，此模型需要 计算近岸波浪场和流场。数值模拟的优点是成本较少，实验方案容易变换，较难实现之 处是必须依靠实际观测的非常翔实的资料。上世纪八十年代后期以来的发展趋势是将 物理模型和数值模拟两种方法结合起来：数值模拟的结果为物理模型提供边界条件，物 理模型为数值模拟提供验证依据，构成所谓复合模型。自上世纪九十年代以来开始采取 数值模型与卫星遥感技术结合的研究方法进行海岸带的发展预测。 针对海岸侵蚀对沿岸环境产生的影响各国学者也都进行了不同程度的研究。我国 学者认为海岸侵蚀最直接的危害是加大海侵，带来临海地区土地盐渍化，最终使海岸 生态系统遭到干扰，还会对岸防设施、旅游业、工农业和交通业等产生影响，我国每 年由海岸侵蚀等灾害造成的直接经济损失达i 0 0 亿元n 培1 。 o s c a rf e r r e i r a ，t i a g o g a r c i a 等研究了用综合方法测定5 0 年内沙质海岸侵蚀灾害情况，并用该方法对a n c a o p e n i n s u l a 海岸灾害进行了研究n9 。j g e e r a e r t s 、p t r o c h 等认为海岸侵蚀使工程 受损，民舍被淹，旅游者遭受灾害，直接威胁着沿岸经济的发展，并提出了保护海岸 带的相关措施乜0 i 。 由以上可以看出，国内外学者对海岸带变化方面的研究涉及到侵淤原因、动态机 理、环境效应和海岸管理等诸多方面，因此从不同角度为本论文的完成提供了可靠的 基础支撑。然而，针对秦皇岛海岸的研究基本都是较宏观的论述，缺乏深入详细的工 作，尤其是针对具有不同变化成因、过程和趋势的不同岸段的研究工作更需加强。本 文在前人研究的基础上，针对秦阜岛不同岸段侵蚀变化的地学环境差异，选取物理及 动力学指标，尝试在s p s s 软件的支持下采用主成分分析方法作数学分析，研究秦皇岛 重点岸段侵蚀变化机理，并基于秦皇岛海岸自上世纪5 0 年代以来的侵蚀变化过程及原 因，分析探讨今后的发展趋势，进而就其对沿岸环境造成的各种危害及潜在危机提出 相关对策，为定量化研究海岸冲淤演变、工程的规划等提供理论和决策依据。 1 3 技术路线及论文结构 在野外调察和资料收集的基础上，借鉴前人的研究经验和方法，针对秦皇岛海岸 具有代表性的五个岸段的七个物理及海岸动力学指标，在s p s s 数学分析技术平台的支 4 持下，运用主成分分析方法对海岸变化机理做系统研究，为做好今后秦皇岛海岸防护 工作，促进海岸带经济发展和滨海资源保护提供依据。研究技术路线见图1 - l 。 图1 1研究技术路线 论文共分五章，约3 5 0 0 0 个字，制作各类插图、表3 5 幅( 张) 。第一章绪论，阐 述了选题的背景和意义、国内外研究现状以及解决问题的技术路线；第二章概述所研 究区的自然概况和社会经济环境基础；第三章在分析秦皇岛海岸带自二十世纪五十年 代以来侵淤变化情况的基础上，重点研究了不同岸段海岸线变迁的机理及主要侵蚀原 因，并对典型岸段发展趋势进行论述；第四章探讨了秦皇岛海岸侵蚀对环境的影响， 并就此提出实现海岸资源可持续发展的对策；第五章论述研究结论，并就今后的努力 方向进行展望。 5 2 研究区概况 2 1 自然地理概况 秦皇岛市位于河北省东北部，市境地理坐标为3 9 。2 4 7 n 一4 0 。3 7 7 n ，1 1 8 。3 3 7 e 一11 9 。5 1 7 e 。西南距省会石家庄4 8 3 k m ，西距首都北京2 8 0 k i n ，西南距天津2 2 0 k m 。 市辖海港区、山海关区、北戴河区和抚宁县、昌黎县、卢龙县、青龙满族自治县。本 文研究区为秦皇岛海岸带，海岸线长1 4 4 8 4k m ( 图2 1 ) 。 2 1 1 地貌 图2 1 研究区范围示意图 秦皇岛现代海岸地貌是全新世海侵发生以后而逐渐形成的。各种海岸地貌的形成、 演化与特定的自然环境( 包括构造、岩性、潮汐、潮流、风暴潮、降雨、植被等) 有 着密切的关系，它们相互作用，相互影响，相互依存，相互制约，共同塑造了秦皇岛 沿岸各种地貌类型( 图2 2 ) 。 6 图2 2 秦皇岛海岸带地貌类型示意图 ( 1 ) 基岩海岸该类海岸主要分布在老龙头、秦皇岛南山及鸽子窝金山嘴一 一崖角一带，岸线累计长度约9 5 k m 。各基岩岸段多呈岬角向海凸出，海蚀地貌十分 发育，多形成海蚀崖、海蚀柱、海蚀穴及岩脊滩等，组成岩性主要为混合花岗岩。由 于岩性坚硬，抗蚀性强，因而有利于各种海蚀地貌的保存，成为我国北方海蚀地貌最 发育的典型地区之一。在基岩岸滩局部虽有侵淤现象，但岸线无明显变化，为基本稳 定型海岸。 ( 2 ) 沙质海岸秦皇岛境内的沙质海岸可分为海湾型沙质海岸和较平直的沙质沙 丘海岸两种类型。 海湾型沙质海岸分布在基岩岬角海岸两侧，自北向南以老龙头、秦皇岛南山、金 山嘴等岬角为界，分为东湾、中湾和西湾三段岬湾，为内凹型岬湾海岸。海岸组成物 质多为冲积、洪积及漏湖相沙、砾石、粘性土等，均为未成岩的松散或致密状的软弱 沉积层，抗海水侵蚀能力低。由于陆上物质来源的分段性，使那里的滨海平原具有不 连续性，而成为各自独立的海岸地貌积体。它们的规模也大小不一，一般只有2 1 0 k r a 宽。在山海关附近可见有多列砾石堤，分布于现代沙堤之后，海堤间常有漏湖分布， 河口附近见有沙嘴。 较平直的沙质沙丘海岸分布在洋河口以南至滦河三角洲北缘，岸线呈较平直的n n e 向展布。平行海岸带，高大沙丘延绵分布，沙丘高为1 0 一2 0 l i l 以上，最高达4 0 m ，宽度 7 达2 0 0 0 m ；沿岸以风积、冲积细砂、砂性土为主，抗海水侵击能力低，岸线受侵蚀后退 明显。 ( 3 ) 沙泥质海岸主要指滦河三角洲所形成的海岸。该岸段1 9 8 0 年以前长期处 于堆积淤涨状态，入海泥沙是其海岸变化的主要物质来源；1 9 8 0 年以后，上游潘家口、 大黑汀两大水库建成蓄水，入海泥沙急剧减少，海岸淤涨逐渐转为以侵蚀为主。 2 1 2 气候 秦皇岛属暖温带湿润半湿润大陆性季风气候。春季，多日照、气温回升快，降水 少，相对湿度低、空气干操，蒸发快，风速较大；夏季，多阴雨，空气潮湿，气温高 但少闷热；秋季，时间短，降温快，秋高气爽；冬季，时间长，寒冷干燥，多晴天。 秦皇岛市的气温年较差大，年降水量多寡变化显著，全年气候平均气温高于2 04 c 为夏季，低于5 c 为冬季，介于两者之间为春、秋季。秦皇岛各地年平均气温8 一1 1 ， 全市气温的分布是由西南向东北递减。全市最高气温年平均为1 5 5 1 6 5 ，最低气 温年平均为2 7 5 7 。秦皇岛市初霜冻日各地平均出现在1 0 月4 日- - 2 0 日之间， 全市无霜冻日为1 5 9 1 8 6 天。各地年降水量平均为6 7 0 - - 7 3 0 m m ，全市年平均相对湿度 在5 9 - 6 3 之间。 该区海岸带年平均风速为2 4 4 7 m s ，其分布特征为从陆地到海洋风速急增，内 陆站2 4 2 7 m s ，抚宁最小为2 4 m s 。各月平均风速以春季最大，冬季次之，夏秋 季最小，其中以4 月最大，8 9 月最小。年盛行风向为西到西南风，大风使秦皇岛沿 海地区北起戴河南岸，南至滦河北岸之间的海岸线上形成了南北长约3 7 k m ，宽约 1 6 0 - 2 0 0 m ，跨越抚宁、昌黎两县的沙丘带。 2 1 3 水文 2 1 3 1 陆地水文 秦皇岛地区有一系列河流入海，其中有监测资料的入海河流从北向南依次有石河、 汤河、戴河、洋河、饮马河以及南部最大的滦河( 表2 1 ) 。河流对海岸的影响主要有 两方面：一是入海河流河道的变迁，特别是河口地带的变迁，影响海岸的变动；二是 河流向海输送大量泥沙，作为顺岸泥沙的原料，形成淤积，改变海岸的面貌。 8 表2 1秦皇岛地区各河流特征统计表 项目滦河石河汤河戴河洋河饮马河新开河 河长( k m )8 7 7 06 7 52 8 53 5 o1 0 0 06 0 01 1 0 多年平均径流量( x1 0 8 m 3 ) 4 5 6 3 1 6 80 3 6 80 5 l 2 4 0 6 90 0 7 4 流域面积( k m 2 ) 4 4 9 0 0 06 1 81 8 42 9 01 0 2 95 8 24 3 9 研究区各河流多年平均径流总量约为1 2 6 1 0 8 m 3 。各河流径流量在时间变化上有 两个显著特点：一是年内分配极不平衡，夏秋季节因大气降水影响，河水暴涨暴落， 易发生洪涝等自然灾害；春季大气降水偏少，各河基流比重甚小，部分河流甚至时有 断流现象发生。二是各河流年际间变化很大，实测最大年径流总量为4 1 8 1 0 8 m 3 ，最 小年径流总量为2 5 1 0 8 m 3 ，二者相差近1 7 倍，且常常出现连续丰水年，连续枯水年。 ( 1 ) 滦河 滦河位于秦阜岛和唐山的交界处，沿途汇入常年有水的支流5 0 0 余条。该河全长 8 7 7 o k m ，流域面积4 4 9 0 0 0k m 2 ，多年平均径流量为4 5 6 3 1 0 s m 3 ，8 0 水量来自长城 以北，其中以青龙河为最大，约占滦河总水量的3 0 。 ( 2 ) 石河 石河发源于长城以北的马尾巴岭，在高建庄乡田家庄附近注入渤海。全长6 7 5 k m ， 流域面积6 1 8 k m 2 ，流域平均宽度8 9 k m 。多年平均径流量1 6 8 1 0 8 m 3 。 ( 3 ) 汤河 汤河位于抚宁县东部及秦皇岛市区西部。汤河上有二源，以东支为大，西支次之， 两支在平山营村东南约l k m 处汇合后向南流，经秦皇岛市区，注入渤海。河道全长 2 8 5 k m ，流域面积为l s 4 k m 2 。该河多年平均径流量为0 3 6 8 1 0 8 m 3 。汤河流域平均宽度 为6 5 k m ，最大流域宽度为1 6 o k m 。 ( 4 ) 戴河 戴河上有三源，其中以东源为大，它发源于抚宁县蚂蚁沟北的青石塔寺，在下游 先后与中源、西源汇合，于联峰山西注入渤海。该河全长3 5 k m ，流域面积为2 9 0 k m 2 ， 流域平均宽度为8 3 k m ，最大流域宽度为2 0 5 k m 。多年平均径流量为o 5 1 1 0 8 m 3 。 ( 5 ) 洋河 洋河河道全长l o o k m ，流域面积为1 0 2 9 k m 2 。洋河上游有东西两个源头，分别发源 9 于青龙满族自治县和卢龙县境内，于洋河口村注入渤海。洋河多年平均经流量为2 4 1 0 8 m 3 ，但其年际变化较大。 ( 6 ) 饮马河 饮马河水系共有干支流1 0 余条，上游源头有两条，分别为东支和西支，两条支流 在卢龙县蛤泊东北汇合。干流河道全长6 0 k m ，流域面积为5 8 2 k m 2 。多年平均径流量为 0 6 9 1 0 8 m 3 。 ( 7 ) 新开河 新开河是条位于秦皇岛东部的穿市区河流，是市区排水的主要河道。新开河的源 头是抚宁县出家沟南与海港区唱坊乡的石山、小高庄一带的山沟，于东山东侧注入渤 海。河道全长1 l k m ，其中主河道长4 0 5 k m ；流域面积为4 3 9 k m 2 ，多年平均径流量为 0 0 7 4 1 0 s m 3 。枯水期河道基流很小，时有干洞。 2 1 3 2 海洋水文 影响海岸带变化的内动力过程主要包括构造的抬升与沉降作用，但这种作用引起 的海岸变迁是以地质时间尺度来衡量的。由于这种区域性的构造运动在几十年的时段 内造成海岸类型变化在毫米以下，可忽略不计。因此，对近些年内海岸潮间带地貌变 迁造成重要影响的是海洋水文的外动力作用，其中包括波浪、潮汐、海浪等。 ( 1 ) 波浪 根据秦皇岛海洋站1 9 8 0 - - 2 0 0 3 年波浪资料统计结果，该区常浪向为南向，频率为 1 9 ，平均波高在n e 向最大，为0 8 m ( 表2 2 和图2 3 一图2 5 ) 。该区强浪向为s e 向， 最大波高极值3 5 m ，出现在1 9 7 2 年7 月2 7 日和1