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福建沿岸海滩-沙丘系统地貌变化特征及关系模式

来源:筏尚旅游网
14年2月             海20洋地质与第四纪地质     

l.34,No.1Vo

,e0b.14F2

第3RINEGEOLOGY &QUATERNARYGEOLOGY 4卷第1期       MA  

:/DOI10.3724SP.J.1140.2014.01045

福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式

刘建辉,蔡锋,戚洪帅,雷刚,苏贤泽

()国家海洋局第三海洋研究所,厦门31.10056

摘要:通过2以及代表性海滩-沙丘地貌系统007年7月至2010年2月对福建沿岸25个主要沙丘岸段的调查,地形变化的重复观测,针对福建海岸海滩类型和前缘沙丘地貌组合,从海滩动力地貌特征、沙丘形态及其变化角度出发,分析了海滩-沙丘地貌体系的变化特征,并进一步探索海滩动力地貌与沙丘地貌及其变化之间的关系模式。()结果为:福建沿岸海滩-沙丘系统的地貌变化可以归纳为3种类型:1①海滩稳定-沙丘变化型;②海滩侵蚀-沙丘)主要表稳定型;福建沿岸海滩-沙丘系统的动力地貌关系可以归纳为6种基本模式,2③海滩侵蚀-沙丘后退型。(现为完全耗散型、过渡型和低潮阶地型3种海滩地貌与沙丘规模和形态的对应关系,海滩的沉积状态与海滩-沙丘系统内部的相互作用,也在某种程度上决定了其动力地貌关系模式。

关键词:海滩-沙丘系统;海滩动力地貌;地貌变化;福建海岸

()中图分类号:P736.2   文献标识码:A   文章编号:02569220140145140012---  海滩和海岸沙丘是时空变化过程及其形态响应十分敏感的动态地貌系统,在波浪、海流和风能等多种动力的复杂作用下地貌形态时空变化频繁,尤其海岸沙丘因其独特的地理位置更是深受海、陆、气三

1]

。海洋动力作用为主的海滩与相交互作用的影响[

地貌动力体系特征及其地貌变化,并探索海滩-沙丘的地貌关系模式。

1 研究区概况

1.1 海岸沙丘

福建省海岸线曲折,在NE向与NW向断裂构

9]

,以岬湾型砂造的控制下,开敞海岸岬湾交错发育[

以风力作用为主的海岸沙丘长期被认为是两个独立的地貌系统,直至2海岸学者才发现0世纪80年代,海滩与海岸沙丘两个系统间由复杂的反馈机制所控制的沉积物相互交换对整个海滨与海岸沙丘演化有重要影响,二者共同构成了一个不可分离的复合动力地貌系统,该复合系统中存在着系统形态与过程

2]

。前人对于海滩-沙丘地貌系的相互作用与响应[

质海岸分布最为广泛,海岸沙丘多发育于岬湾型砂,质海岸西北侧。从地理分布来看(图1)闽江口以北沿岸沙丘十分少见,仅有小规模的沿岸沙垄和风沙地零星见于霞浦大京、高罗等地海岸。沿海各类海岸沙丘主要发育于闽江口以南地区,尤其以长乐、平潭、漳浦和东山等地分布最为广泛,此外,厦门岛东南部、莆田笏石、惠安崇武、晋江衙口和净峰等地

10]

。闽江口以南海岸沙丘呈现一定的海岸也可见[

统形态、相互作用和变化过程的研究,多关注于波浪、风况、海滩状态、沙丘之间的相互作用和关

]82-,对影响海滩地貌动力特征和沉积状态的强潮系[

作用环境等因素的研究较为少见。

福建海岸位于台湾海峡西岸,是全国少有的强潮海岸,潮差大潮流作用强,对海滩形态的塑造作用显著,这种特殊的动力环境发育了特殊的海滩地貌类型,对海滩-沙丘体系的地貌特征和变化也具有重要影响。本文基于对福建海岸海滩-沙丘地貌特征的大范围调查与分析,来讨论福建海岸海滩-沙丘

);国家自然科学基金项目(国家海洋局青年基金项目:40976057);基金项目(国家海洋局第三海洋研究所科研业务费项目2012340()海三科2011027

,男,博士,从事海岸沉积研究,作者简介:刘建辉(83—)91:ailliuianhui0593@yahoo.com.cnE-mj

;收稿日期:改回日期:1212202008040928. 张光威编辑----空间分布差异,在闽江、九龙江和晋江等主要大河口南侧海岸沙丘十分发育,河口区北侧则几乎不见。

根据闽江口福建海岸沙丘发育始于20aBP,50 南岸钻孔及海岸剖面观察,沙丘底部风成砂层下伏

4 

褐黄色砂质黏土层,其1C年龄为(0±90)247 [1]

,大部分区域沙丘和沙垄等地貌基底有机质aBP1

和富碳质细砂的1C年龄为(5±100~700±50)172 [2]

。从历史气候变化过程来看,在3aBP10~400、0

1100~1200、1600~1700a几个明显的干冷时    

期,气候上干期与冷期的耦合极大地促进了海岸风沙的发育。目前,海岸内陆沙丘均已被固定或半固

海洋地质与第四纪地质                    462014年 

定,海岸前缘沙丘与海滩存在着最为紧密地联系,成为海岸沙丘地貌系统中活动最频繁单元。

多自西向东注入台湾海峡,主要河流的入海泥沙通量如表1所示,其中以闽江、九龙江和晋江为最

16]

。大量入海泥沙在波浪和南下沿岸流的作用大[

]1817-,并形成大河口南侧典型下向南沿海岸带运移[

,的堆积型砂质海岸,由于研究区潮差大(4m以上)退潮后可形成宽广的砂质海滩,尤其闽江口海滩更是宽达30~600m。宽广的海滩有利于砂粒的起5动和风沙流的形成,也为向岸风提供了足够长的风区和充沛的沙源,以使风沙流具有较高的输沙强度并向岸堆积成沙丘。1.4 风况

福建属亚热带季风气候区,盛行风向的主导趋势是:9月至翌年5月多偏北风,6—8月多东南或西南风。沿海地区受季风和台湾海峡走向的影响,年频率多为2海岸主导风向为NNE,0%,E—E5%~4

岬角突出部、开阔海湾、半岛、岛屿的年大风(.27>1

图1 福建海岸沙丘分布

Fi.1 Distributionofcoastaldunesalonthecoast     gg 

ofFuianrovince  jp

[9]

。/)/日数超过1年平均风速为6~8mms0天,0s1

20]

,据在闽江口南岸的研究结果[海滩沙的最低

/(。东山、距地面1起动风速为607ms.2m高处)长乐、平潭等地沿岸的盛行风年均风速分别为/,明显地大于海滩砂粒的起10、6.90和6.90ms7.

动风速,强劲的向岸盛行风为风沙流的发育和常年运动提供了动力条件。

1.2 海洋动力

福建海岸东侧面向台湾海峡,岸线的总体走向以南为N在平潭岛以北为NNE向,E向。沿岸常

强浪向为E崇浪向主要为SE向。平潭、E和SW,S武、流会一带平均波高在15m以内。北礵海域.

]1134-。为福建最大[E向平均波高最大达21m,NN.

福建沿海潮差大、潮流强,属于典型的强潮海

2 方法

本研究主要以现场踏勘和野外观测为主,0720年7月—2010年2月对福建海岸进行了两年4次的野外调查和室内分析工作,主要研究方法如下。2.1 岸滩地质地貌调查

在福建沿岸由北至南选择了25个海岸沙丘岸段进行了地貌考察,包括对沙滩物质组成、地质构造背景以及对沙丘形态、后滨、前滨等地貌单元和滩面的微地貌进行观测,对重要的地貌单元和微地貌进行摄像。

2.2 沙丘-海滩剖面测量

根据野外实地踏勘判断,选定代表性的典型沙

岸。福建沿岸海区平均潮差等值线分布具有以下特

15]:征[中部和北部潮差①福建南部海区潮差较小,

均较大,尤其是中、北部沿海,这是海峡管束效应及其两端潮波相对运动的结果;②近岸海区平均潮差等值线的分布势态,在兴化湾口以北为沿海岸线方向变化不大,等值线与岸线近乎平行,即近岸海区潮在湄洲湾口以南等值线基本呈差均为40~4.2m;.东西向分布,平均潮差沿岸线方向变化较大。1.3 泥沙

福建入海河流众多,主要为山溪季节性河流,大

表1 福建主要入海河流平均输沙量

Tble1 AveraesedimentfluxofmainriversinFuianrovincea         gjp

河流名称年均输沙

闽江824 

九龙江331 

晋江254 

交溪101 

霍童溪31 

鳌江43 

木兰溪47 

诏安东溪51 

水北溪4 

/万ta其他356

(统计资料截止1福建自然地图集.998.85年)19  资料来源:

 第1期等:福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式  刘建辉,47丘岸段,在沙丘顶端埋设固定桩,采用DPS定位。G进行冬夏季重复地形测量,测量工作在最低潮或近低潮时实施,剖面位置一般选择在海湾中部或直线段的中部,测量范围包括前缘沙丘、后滨(潮上带)和;前滨(潮间带)测量仪器为全站仪,在冬夏季测量采用相同的自设高程基准,以便对比分析。2.3 沉积物取样和分析

在海滩-沙丘剖面的潮下带、潮间带、潮上带和沙丘迎风坡等代表性地貌单元进行表层沉积物采样,采样点4~6个,在室内进行物质组成观测和沉积物粒度分析。2.4 海岸资料调访

到研究区相关的管理部门或附近居民进行调访

并收集有关风沙活动、海岸沙丘运动、防风林的种植、沙丘演变历史和海岸带人类活动等基本情况,收集不同区域的海洋动力与风动力的资料。

3 海滩-沙丘系统地貌特征

对福建沿岸从北到南分布的25个主要沙丘岸段进行了考察,并选择典型海岸进行了周期性测量,调查了海岸前缘沙丘形态和海滩特征,分析了海滩沉积物粒度参数,并针对不同岸段收集了相关海洋动力和风力资料,将各岸段的前缘沙丘形态、海滩动力地貌类型、海滩宽度、海滩坡度、沉积物平均粒径、波高、潮差和风况等海滩-沙丘地貌系统的相关参数列于表2,以分别描述各岸段的海滩-沙丘系统动力地貌特征。

表2 福建海岸海滩-沙丘体系环境特征参数

Tduble2 EnvironmentalarametersofthebeachnesstemalonFuiancoasta-        pygj 

序号

海岸位置

海岸前丘

形态及状态沿岸沙垄高3~3.5m

侵蚀沿岸沙垄高5~8m稳定沿岸沙垄高7~10m

稳定馒头状沙丘高3~3.5m

淤涨馒头状沙丘高5~8m淤涨馒头状沙丘高5~8m淤涨馒头状沙丘高2~4m平衡馒头状沙丘高4~6m动态稳定馒头状沙丘高4~6m动态稳定

海滩剖面类型

海滩沉积物

(粒径MzΦ)

沙滩平均

宽度/m

滩面平均

坡度/°

/年均110

波高

平均潮差

年均8级风天数

1霞浦高罗澳过渡型

452. 170 3.1 1.5 4.32 4.2

2霞浦大京北段完全耗散型

121. 200 3.0 1.5 4.32 4.2

3霞浦大京南段低潮阶地型860. 130 6.5 1.5 4.32 4.2

4琅岐岛东岐中西部完全耗散型242. 300 1.5 1.1 4.29 34.1

5长乐东北岸完全耗散型722. 650 2.6 1.1 4.50 34.1

6长乐东南岸完全耗散型

722. 600 1.2 1.1 4.50 34.1

7平潭长江澳完全耗散型

631. 300 1.7 1.1 4.24 73.6

8平潭海坛湾完全耗散型292. 430 0.9 1.1 4.24 73.6

9平潭坛南湾完全耗散型

12. 480 0.9 1.1 4.24 73.6

海洋地质与第四纪地质                    48  续表序号

海岸位置

海岸前丘

形态及状态沿岸沙垄高1~2m侵蚀雏形前丘高0.5~1m

侵蚀馒头状沙丘高0.5~1.5m

侵蚀雏形前丘高0.5~1m

侵蚀馒头状沙丘

14惠安净峰墩南中部

4~6m

侵蚀馒头状沙丘高4~6m侵蚀沿岸沙垄高1~2m侵蚀沿岸沙垄高1~1.5m

侵蚀馒头状沙丘高4~5m侵蚀雏形前丘高1~2m动态稳定馒头状沙丘高1.5~3m

侵蚀馒头状沙丘高2~3m侵蚀沿岸沙垄高2~3m侵蚀沿岸沙垄高2~3m侵蚀沿岸沙垄高2~3m侵蚀馒头状沙丘高2~3m侵蚀

完全耗散型

362. 

345 

1.4 

0.9 

4.27 

海滩剖面

类型

海滩沉积物

(粒径MzΦ)

沙滩平均

宽度(m)

滩面平均

)坡度(°

/年均110

波高

平均潮差

2014年 

年均8级风天数

10南日岛北岸西皋西完全耗散型

2.03 230 1.3 1.1 5.05 3.4

11南日岛南岸岩下低潮阶地型850. 110 4.4 1.1 5.05 3.4

12兴化湾南岸后郑低潮阶地型060. 90 2.0 1.1 5.05 3.4

13平海湾东北岸低潮阶地型3-0. 150 2.1 1.1 5.05 3.4

37

15惠安大港湾赤湖完全耗散型

291. 200 1.6 0.9 4.27 37

16惠安崇武半月湾东低潮阶地型

272. 200 2.6 0.9 4.27 77.8

17石狮新沙堤过渡型11. 100 3.4 1.1 4.26 25.9

18晋江深沪湾完全耗散型

821. 410 1.7 1.1 4.26 25.9

19厦门岛黄厝岸低潮阶地型

731. 120 4.4 1.2 3.98 30.2

20漳浦将军湾新厝完全耗散型841. 270 2.9 1.2 2.48 5

21漳浦将军湾大店过渡型

880. 210 2.5 1.2 2.48 5

22漳浦浮头湾过渡型

11. 150 1.8 1.2 2.48 5

23东山岛马銮湾过渡型

012. 150 2.0 1.2 2.3 122

24东山岛金銮湾过渡型271. 150 2.2 1.2 1.65 122

25东山岛乌礁湾中部过渡型

562. 130 2.5 1.2 2.3 122

沙滩平均宽度指海滩潮间带平均宽度。  注:前缘沙丘高度指平均大潮高潮线至沙丘顶高差;

 第1期等:福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式  刘建辉,49为平行  海岸前缘沙丘发育于特大高潮线以上,

于海岸的第一道沙丘,是最具海岸环境特色的风成沙丘类型,在沉积相上同雏形前丘一样具有特殊的“,二元相”即上部风成相的风成沙与下部海滩相的海滩沙。海岸前丘完全是在海滩沙基础上形成的,

[1]21]

。董玉祥(与海滩有着最为直接的联系[00)20

[3]

将台湾海峡西岸沙滩动力地貌类型潮差。Qi等2

主要分为完全耗散型、低潮阶地型及二者之间的过渡类型3种。本研究亦采用前人的海滩分类方法,25个海滩剖面类型见表2。从海滩地貌形态特征上

看,完全耗散型海滩一般不发育滩肩,海滩沉积物颗粒较小,主要为粉砂、细砂或细中砂;沙滩宽度较大,其中以闽江口南侧的长乐海岸一般在30~600m,0。低滩面最为宽广;滩面平缓,坡度较小,为1°°~3潮阶地型海滩则表现为典型的两段式剖面,滩面具有明显的坡折,可以分为上部陡坡带和下部平坦带,陡坡带位于高中潮区,滩面较窄,宽度在30m,0~5;坡度5平坦带一般位于中低潮区,滩面较宽,°0°~1。海滩组成物质一般高潮区较粗,坡度在1以°°~3粗砂为主,中低潮区较细,主要为中细砂或细砂。过渡型海滩坡折不明显,海滩宽度小于完全耗散型,滩面沉积物多为细砂和中粗砂。

将我国海岸前丘分成雏形前丘、新月形前丘和横向前丘脊,从调查结果来看,福建沿海岸前沙丘罕见新月形前丘,主要类型为雏形前丘、馒头状沙丘以及沿)。雏形前丘形态主要表现为在海滩后岸沙垄(图2滨侧堆积的连绵起伏的低矮风沙地,海滩沙吹扬后,在滨后滩脊上因植物的滞积作用而形成的,高度一);般仅数米相对较低,往往有植被覆盖(图2馒头a状沙丘是研究区最常见的前丘类型,平面形态大多呈圆形或椭圆形,高度变化较大,福建中部长乐、平潭等地由于闽江口输沙补给物源充分、向岸风力强,馒头状海岸前丘高度较大一般达5~9m,相对而言,南部漳浦、东山岛等地的馒头状前缘沙丘高度较;沿岸沙垄型前丘是平行或小,多为2~4m(图2b)

*行于海岸线的一列垄状砂质堆积体,据现场调查,福建沿岸沙垄可以分为两种类型,第1种为风成型,即雏形前丘逐渐生长、互相接合而形成的与海岸平行的脊形风成沙丘,第2类沿岸沙垄下部以海积为主,在最后一次海退中经历水下沙坝-岛状沙坝-沿岸沙垄3个过程而形成,海面稳定后的沿岸沙垄在海洋动力和风动力环境作用下,经过改造形成了适应于现代动力条件的地貌,在风沙活动过程中一般在上部保留风沙沉积,大京海岸沿岸沙垄正是其)。中典型代表(图2c

[2]

的分类方法,参照M根据sselink和Short2a

将泥沙无量纲沉降时间参数(和相对潮差(R)RTΩ)

4 海滩-沙丘系统地貌变化

海岸前丘与海滩紧密相连,二者形成一个有机的系统,物质和能量交换密切。沙丘是海岸带的第一道自然防护,也是海滩能够维持动态平衡和侵蚀后恢复的沉积物补给存储库。在风暴作用期间,海滩-沙丘系统中的沉积物遭受侵蚀被携带至近滨或其他岸段沉积。在一个动态平衡的海滩-沙丘系统中,堆积于近滨的沉积物将会在正常气候的波浪条件下被重新搬运回来,恢复沙丘-海滩系统的地貌。一般情况下,接受入海河流沉积物补给的海岸,由于沉积物供应相对充足,风暴作用引起的沙丘和海滩沙量亏损较容易得以补充和恢复。若在风暴作用期间发生冲越,大量的海滩物质尤其是后滨泥沙发生向陆搬运而脱离海滩系统,在无充足外部沉积物供给补充的条件下,由于系统内沉积物的亏损,海滩后滨难以恢复到风暴前的状态。海滩-沙丘系统的地貌变化与沉积物平衡和动力作用密切相关,随着人

海滩类型进行了划分,无量纲沉降速率(表达式Ω)/其中,如下:T,Hb为破波波高,Ω=HbωωSS为高潮泥沙沉降速度,表相对潮差(R)T为波周期;RT/其中,达式为:MSR=MSRHb,R为平均大潮RT

图2 福建海岸前缘沙丘主要类型

Fi.2 maintesofforedunealonthecoastofFuianrovince        gypgjp 

海洋地质与第四纪地质                    502014年 

类活动程度的增强,对海岸变化的影响作用越来越大。根据海滩剖面类型、沙丘活动性、海岸前丘-海滩地貌系统之间的变化以及二者之间的物质交换过程,可以将海滩-沙丘系统地貌变化划分为3种类型。

4.1 海滩稳定-沙丘变化

这种类型一般表现为完全耗散型海滩滩面季节性年际或季节性变化较小,海岸风沙活动强烈,海岸前丘地貌变化活动性较强。多发生在物源较为丰富的河口海岸地区、风力较强、海滩宽广平缓,如长乐东南海岸和平潭岛坛南湾等地。下文以长乐江田海岸为例说明该类变化。

长乐江田位于闽江口南岸,属于大潮差海岸,潮海区波浪较大,差为4每年9月至翌年2月以5m,.SW向浪为主。E—ENE向浪为主;NN3—8月以S-海岸风沙发育且分布广泛,整体呈NE向条E—NN带状展布,高大的馒头状沙丘连绵起伏直逼海岸,平行海岸分布,高5~8m。主导风向为东北风,6、7、8月份偏南风为主,平均7—9月是台风主要活动期,每年受台风的直接影响2~3次,有记录的台风最大/。海滩为以细砂为主要沉积风速可达到4.7ms0物的宽阔平缓的潮间浅滩,滩面起伏微弱;岸滩地貌处于弱侵蚀-堆积状态。沙滩后滨有高低起伏的沙丘带分布;前滨滩面宽阔平缓,岸线平直,高潮线到岸线以下平均低潮线之间的水平距离超过40m,0滩面平坦广阔,坡度为1∶6少有起伏;沙滩沉积5,物质地均匀,主要由细砂和中细砂组成,平均粒径为

[3]

。72Φ。其海滩类型属于完全耗散型22.

2008—2009年的海滩-沙丘变化过程如图3所

图3 福建长乐江田海滩-沙丘地貌变化

(海滩剖面类型为完全耗散型)

i.u3 BeachnemorholicalchaneFd  -gpgg

attheJiantianBeach   g

江田海滩闽江口的沉积物供给十分丰富,滩面宽广平坦。长乐海滩各月平均风速均较大,风沙活。动强烈,滩面对沙丘的物质补给十分充分(表3)风速变化对海岸沙丘的破坏和建设作用都很明显,

24]

对长乐海岸沙丘活化迁移的研究,刘建辉等[也说

明了风力作用对于海岸沙丘活动的重要性,使得海岸前丘一直处于动态活动状态。4.2 海滩侵蚀-沙丘稳定

这种类型一般发生在现代风沙活动不活跃的海多数海滩剖面为低潮阶地型,滩-沙丘体系地貌单元,

沙丘以沿岸沙垄形式出现,形成于早期,已经为植被所固定。偶尔可以发现与海滩关系最密切的沙丘趾部有轻微侵蚀。下文以霞浦大京海岸为例来说明。

大京位于霞浦县东冲半岛北部,风速年平均19./,/。全年风浪向以N年最大风速为2ms.3msE1N

为主,频率3其次为N占2%;0%;ENE和WSW4E,向浪,频率各占1占%。全年涌浪向以N7E向为主,%;ENE和ESE向浪频率均为383%。年平均有效

多波高为121.7m。年最大波高均不小于4.5m,.~数年份在6~7m左右。平均超差为432m。大京.滨海沙滩绵延长达2滩肩宽1前滨滩.5km,0m,03~,北段沙滩坡度约1∶2中段和南段面宽800m,002~

,滩面坡度较陡,坡度约为1高差较大。大京海岸12∶现代风沙过程不发育,沙丘形成时期较早,后滨沙丘地貌植被覆盖率高,属于固定沙丘。

示,江田海滩剖面滩面变化较小,基本处于稳定状态,尤其是平均海平面以下海滩季节变化微小一般平均海平面以上尤其高潮滩以上滩面开小于5cm,始变化逐渐增大,前缘沙丘处于运动状态,前丘临海一侧坡面的表现为后退,沙丘脊向陆移动,移动速率/,海岸前丘陆侧表现为堆积,约为2监测期间8ma.海岸前丘有整体向丘间洼地淤高最大处达152m,.陆移动的趋势。

表3 福建长乐海岸各月风况统计

ble3 WindconditionalontheChanlecoastTa     gg 

月份风向频率/%/风速/ms 最大风速

1 NNE 53 8.8 24 

2 NNE 49 9.0 20 

3 NNE 40 8.4 18 

4 NNE 28 7.5 18 

5 NNE 28 6.9 24 

6 SSW 26 6.7 18 

7 SSW 34 6.5 28 

8 SSW 20 5.7 34 

9 NNE 31 8.8 34 

10 NNE 56 9.5 24 

11 NNE 63 9.5 24 

12NNE558.620

 第1期等:福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式  刘建辉,51图4 福建大京沙丘-海滩剖面变化对比

(1海滩剖面为完全耗散型,DJ2海滩剖面为低潮阶地型)DJ--4 ChanesofbeachnerofilesatDainbeachFi.du     -gpjgg 

图5 福建大京海岸滩面挖沙

()()滩面采砂;采砂后残留下的侵蚀凹坑ab

i.5 SandmininonshorefaceattheDainbeachF     ggjg  

  大京海滩两个剖面的变化结果如图4所示。其岸前潮间带砂质1剖面处于大京海岸的北段,DJ-海滩类型形成近似于完全耗散型滩面。在沙丘趾部附近(距监测点2至平均大潮高潮位(HTL)MS0~则出现明显下蚀。监测期间沙丘趾部最大0m间)4

平均下蚀4即年均下蚀率平下蚀深为5m,m,3c0c/;均为1年均蚀6cmaMSHTL位置蚀退达60m,.

/;/;沙堤总体单宽下蚀率为3退2ma44ma20m..

,侵蚀。MS距监测点4L以上滩面(3m地段)8~6监测期间最大下蚀处为6平均下蚀5年m,m,3c2c

/。/;均下蚀率为2单宽下蚀率为3mama15m1c.

,距监测点6监MSL以下滩面(00m左右地段)3~2

测期间仍表现为下蚀状态,最大下蚀量为15cm,1/;平均下蚀7年均下蚀率为2单宽下蚀m,ma3c9c

/。率为3ma.7m9

大京海岸风力作用较小,海滩宽度不大,滩面风区长度小,风沙活动较弱,海滩-沙丘之间物质交换不频繁,且沙丘为早期形成的固定植被横向沙丘,目前基本处于稳定状态。海滩滩面则处于侵蚀状态,)滩面采砂(图5是造成海岸侵蚀的主要原因。近年来附近居民将海滩作为铺路、建房、修码头的原材料甚至挖沙出售,潮间带采砂十分猖獗,由于海滩滩面高差大,水动力作用难以到达沙丘,沙丘面沉积物难以补给海滩的物质亏损,且大京海岸带的入海河流只有山溪性小河流,外来物源稀少,沉积物供应不足,滩面沉积物的亏损必定引起在波浪和沿岸流作用下的滩面形态调整,造成整个海滩滩面下蚀。

以上滩面(稳定性属强侵蚀。在平均海面(距L)MS,监测期间最大下蚀处为4监测点417m间)0~10/;平均下蚀2年均下蚀率为8c单宽下m,m,mac0c

/。D蚀率为6其2剖面与D1剖面不同,ma2mJ.J--岸前潮间带沙滩则是形成低潮阶地形剖面。在监测期间,距监测点12m以内的沙堤上部地形基本不变。但沙堤下部到MS距调HTL位置的滩肩外缘(则均明显下蚀,查桩1监测期间其最8m地段)2~4

平均下蚀7年均下蚀率为大下蚀量为10cm,m,00c/;年均蚀退3maMSHTL位置蚀退755m,0228c..

/;/;沙堤与滩肩严重单宽下蚀率为1mama.1m0

海洋地质与第四纪地质                    522014年 

4.3 海滩侵蚀-沙丘后退

图4、图5类型一般发生在海滩-沙丘系统物质交换频繁且沉积物亏损的海岸。由于海滩侵蚀造成了沙丘物质不断向滩面补给,沙丘补给量不足以补充海滩沉积物的损失量,从而造成海滩和沙丘的共同蚀退。常见于沉积物供给不足的完全耗散型海滩。下文以净峰墩南中部沙丘海岸为例来说明。

净峰海岸位于福建沿海中部岸段湄洲湾口南构成岬湾侧。岸线呈南北走向,长度约为62km,.型的海湾,系一个向东朝着台湾海峡开敞的海湾。/。最全年东北风出现最多,年平均风速为61ms./。海区的常风浪向以N大风速大于4s0mE向和

常年涌浪向以S本区海岸E向为主,SSW向为主,S形态塑造起较明显作用的为NNE—E向内的波浪,

尤其是N其次为EE向。平均潮差427m。E向,N.砂质海滩连绵6宽达3滩面平缓向2km长,00m,.海倾斜,构成耗散型的沙滩剖面。前滨滩面上段主要由中粗砂组成,而下段则主要为细砂。砂层厚度从上到下砂粒径有变粗的趋势。一般为20cm,0~5

从调查结果(图6)来看,沙丘处于不断向内陆蚀退率4蚀退状态,濒临海滩潮上带蚀退84m(2../);MSmaHTL位置附近的蚀退量增加至1.6m4(/)。MS蚀退率7离岸33maL以上的滩面(.5~原为局部出露古海相沉积地层,其上覆盖薄70m)1

层现代砂质沉积物层,监测期间砂质沉积覆盖层大,面积减少,连裸露的古海相地层也遭下蚀(图7)本平均下蚀3蚀地段滩面最大下蚀处达6m,m(0c8c/),退率19cma

本区潮间带砂质沉积物主要来自周边陆地(以红土台地为主)的侵蚀剥蚀沙土经地面片流携带入

海,后由波浪作用而成。鉴于调查区海岸走向为近南北向,其向岸入射的波浪以N海滩沙E向为优势,体的沿岸输沙以自北向南为主要趋势。由于人工挖沙十分严重,而晋江所携带的泥沙难以对它形成补给,且距离闽江口甚远,对净峰海岸砂质沉积的贡献比较小,导致沙源补给不足,造成沉积物严重亏损。高潮带位于沙丘底部,水动力作用频繁,沙丘-海滩之间物质交换密切,在观测期内净峰海岸经历过数,)尤其风暴作用次风暴袭击(如“凤凰”和“黑格比”期间,风暴增水后的波浪对前缘沙丘冲刷较强,造成沙丘向海侧丘面的迅速变化。

图6 福建净峰墩南沙丘-海滩剖面变化对比

,u6 ChanesofbeachnerofilesatDunnanJinfenFi.d     -gpggg

5 沙丘-海滩地貌动力关系模式

海滩与海岸沙丘之间的物质交换与能量传输受控于复杂的反馈机制,其对海岸沙丘系统的形成与演化具有决定性作用,即近岸动力、海滩与沙丘之间存在极为密切的相互关系,海岸沙丘的发育、形成以及沙丘类型与规模特征主要取决于海岸地貌系统的动力与环境特征,如波浪高低、潮汐大小、海滩宽度与坡度、风速大小及其与海岸的夹角、沉积物特征、植被覆盖度等,正是近岸水动力环境、风动力、海滩

图7 福建净峰墩南沙丘-海滩滩面形态变化对比

(;(左图)滩面泥炭层出露(摄于2右图)沙丘侵蚀陡坎和滩面下蚀形成的多级沙滩陡坎以及08年3月28日)0

下伏泥炭层和黏土层的出露(摄于209年9月19日)0

7 MorholoicalchaneofbeachnesstemaroundJinfenrofileFi.du      -pggyggpg 

 第1期等:福建沿岸海滩—沙丘系统地貌变化特征及关系模式  刘建辉,53类型与形态与沙丘之间相互作用方式、过程及程度的差异,造就了各地不同形态与规模的海岸沙丘类型及其活动方式。下文以现代活动风沙活动较为显著的海滩-沙丘系统为对象,来初步探讨二者之间的地貌动力关系模式,大京海岸前丘(沙垄)作为海洋动力作用为主形成的沙丘在此不作讨论。

不同类型海滩剖面的滩面坡度、沉积物粒径、风区长度以及沉积物含水量等环境变量之间存在的差异,引起滩面风沙搬运和沉积过程的不同,在某种程度上决定了海岸前缘沙丘的沉积物收支。如表2所示各海滩剖面特征,福建沿岸完全耗散型海滩滩面平缓,宽度较大,沉积物粒径以细砂、中细砂为主,有利于风沙起动;低潮阶地形海滩滩面坡折明显,海滩宽度较小,沉积物组分以中砂和粗砂为主,不利于海滩风沙的起动搬运;过渡型海滩的性质介于以上两者之间。海滩类型在一定程度上决定了海岸前缘沙丘的规模,从海滩类型和前缘沙丘高度的归类分布上可以看出,完全耗散型海滩后滨发育高大的前缘沙丘,一般平均高度达5~7m;低潮阶地型海滩后

滨所发育的沙丘较为低矮,以0.5~2m居多;过渡型海滩所发育的岸前沙丘高度主要在2~4m(图)。图8 海岸前丘平均高度与海滩类型对比Fig

.8 comparison of the height of foredunesand beach morphodynamic typ

es海滩风沙是海岸沙丘形成发育的物质基础,海岸前缘沙丘规模在某种程度上反映了海滩风沙的供应量。一般而言,海滩风沙供应量与海滩性质(宽度、形态、沉积物粒径)和风(搬运动力)紧密相关。福建海岸属于强潮海岸,潮汐过程对海滩宽度影响较大,退潮时出露的海滩越宽,提供的风沙物源越丰富。且海滩有效风区越长,易于发育海滩风沙搬运系统,可以为海滩风沙运移提供更为有利的条件,有助于海岸前缘沙丘的生长。海滩坡度与滩面沉积物则有一定的负面影响,滩面越陡、沉积物粒径越大则

不利于滩面风沙搬运,反之亦然。风力条件是海滩风沙搬运的决定性因素,对海岸沙丘的形成和形态有着重要的控制作用,风力输沙作用能促进海岸沙丘的堆积,太大的风力又会破坏沙丘限制海岸沙丘生长。根据对长乐海岸风沙运动的观测结果,江田

海岸海滩沙的起动风速值为6.

0~7.0m/s[25]

。在5~6级风的作用下就会发生风沙搬运。8级大风风

速为17

.2~20.7m/s,对海滩风沙搬运十分明显,由于风的输沙量与风速的3次方成正比[

26]

,可知大风条件下搬运的风沙量是沙丘的主要沉积来源。

为了分析海岸前丘规模与海滩风沙供应量之间的关系,在海滩宽度(L)、每年8级风天数(T)、滩面沉积物粒径(d)和海滩坡度(tanθ)之间建立一个简单的关系式S=L·

Td·tanθ来表征海滩潜在风沙供应

量S,该指数与前缘沙丘高度的关系如图9所示。由图9可以看出,海滩前缘沙丘高度随着风沙供应量的增加而增高,从潜在风沙搬运量来看,风能越高,海滩风沙搬运量越大,但是太大的风能又对沙丘沉积物进行再一次搬运,限制了海岸沙丘的进一步生长发育,如东山岛为每年8级风天数(122天/年)最多的地区,但是,其前缘沙丘高度并非最大,可能与海岸风能太大限制了沙丘生长有一定的关系。

图9 海岸前丘平均高度与海滩风沙供应指数关系Fig.9 Relationship 

of foredunes height andbeach eaolian sand supply 

index目前,有关海滩-沙丘的相互作用关系的分类方案国内研究较为少见,国外从20世纪80年代开始这方面的研究,各种分类方案考虑的主要因素及其分类标准很不统一。目前主要有3种基本海滩-沙

丘的关系模式类型。Short和Hesp[2]最早分析了海滨动力状态类型与海岸沙丘类型的关系,根据波

浪、海滩地貌、风力作用和沙丘特征,总结了海滨地貌动力状态与海岸沙丘相互作用的基本模式;Psu-ty[8]

根据海岸沙丘形成发展与海滨至海岸沙丘间沙物质沉积状态变化的关系特点,总结海滨沉积状态、海岸沙丘沉积状态与海岸沙丘形态特点之间关系的

海洋地质与第四纪地质                    54[7]

基本理论模式;考虑了风能的作在此基础上,Pe2y

2014年 

岸沙丘规模、沙丘活动性、地貌变化特征以及风动力等因素的分析,将福建沿岸海滩-沙丘体系的动力地)。貌模式进行了初步分类(表4

用,沉积状态、风能状况与海岸沙丘形态之间的关系。参考国外前人的分类方法,根据以上通过对关系最为密切的海滩动力地貌类型、海滩蚀积状态、海

表4 福建沿岸海滩-沙丘体系动力地貌模式分类Table4 Classificationofcoastalduneandbeachmorholo       pgy

海滩地貌动力类型

完全耗散型

海滩沉积状态

侵蚀平衡侵蚀

过渡型

平衡侵蚀

低潮阶地型

平衡

)中等(3~5)高大(4~7)低矮(1~3)高大(4~7前丘规模/m

沙丘活动性

弱强中弱弱中

前丘地貌状态前丘侵蚀陡崖动态淤涨变化

侵蚀稳定前丘侵蚀陡崖动态变化

潜在风沙搬运潜能

中高中低中高

6 结论

()福建沿岸海滩-沙丘系统的地貌变化可以归1

纳为3种类型,即①海滩稳定沙丘变化型,一般发生在物源较为丰富的河口海岸地区,表现为完全耗散型海滩滩面季节性年际或季节性变化较小,风沙活动强烈,海岸前丘变化较为明显;②海滩侵蚀沙丘稳定型,一般发生在现代风沙活动不显著的海滩-沙丘体系地貌单元,多数海滩剖面为低潮阶地型,沙丘以沿岸沙垄形式出现,形成于早期,已经为植被所固定,偶尔可以发现与海滩关系最密切的沙丘趾部有轻微侵蚀;一般发生在海③海滩侵蚀沙丘后退型,滩-沙丘系统物质交换频繁且沉积物亏损的海岸,由于海滩侵蚀造成了沙丘物质不断向滩面补给,沙丘补给量不足以补充海滩沉积物的损失量,从而造成海滩和沙丘的共同蚀退,常见于沉积物供给不足的完全耗散型海滩。

()海岸沙丘的发育、形成以及沙丘类型与规模2

特征主要取决于海岸地貌系统的动力与环境特征,近岸水动力环境、风动力、海滩类型与形态与沙丘之间相互作用方式、过程及程度的差异,造就了不同形态与规模的海岸沙丘类型及其活动方式。福建沿岸海滩-沙丘系统的动力地貌模式主要表现为完全耗散型、过渡型和低潮阶地型3种海滩地貌与沙丘规模和形态的对应关系,海滩的沉积状态与海滩-沙丘系统内部的相互作用程度也决定了海岸沙丘的状态。

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GDOMORPHOLOGICFEATURESOFTHEBEACH-NEEU    

SYSTEM ALONGFUJIANCOAST  

,,Q,,LIUJianhuiCAIFenIHonshuaiLEIGanSU Xianze    ggg

(,)ThirdInstituteofOceanorahSOA,Xiamen,361005,China   gpy

:AbdustractBasedontheobservationof25mainbeachnesstemsalonthecoastofFuianrovinceand-             ygjp 

thereeatedmeasurementofticalcoastalduneandbeachrofilesfromJul2007toFebruar2010,we            pyppyy  dustudiedthemorhodnamicsofthebeachnesstemanditsrelationwiththecoastalhdrodnamiccon--              pyyyy

:()ditidutionsofthemacrodalenvironment.Itisconcludedasfollows1thebeachnemorholoicalchan---           pg,①,②escanberouedinto3testhestablebeachwithchanindunestheerosionalbeachwithstable             ggpypgg 

,;(dunesand③theerosionalbeachwithretreatindunes2)therelationshibetweenbeachmorhod-       gppy  ,namicsanddunemorholocanbesummarizedinto6basictesincludinthreemaortesofbeach            pgyypgjyp  suerimosedbdifferentdunes.Theinteractionofdunemorholoandsedimentationisalsoacontrol-           ppypgy  linfactorofthebeachmorholotocertainextent.      gpgy  

:;m;duKewordsbeachnesstem;beachmorhodnamicsorholoicalchaneFuiancoast-    ypypggjy 

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