高强度海域开发活动对无居民海岛岸滩影响——以舟山十六门海域无居民岛为例

沈　远，于姜梅，谢立峰，韩文章

(1.舟山市海洋勘测设计院，浙江 舟山 316000; 2. 舟山市海洋与渔业局，浙江 舟山 316000)



高强度海域开发活动对无居民海岛岸滩影响
——以舟山十六门海域无居民岛为例

沈远1，于姜梅1，谢立峰2，韩文章1

(1.舟山市海洋勘测设计院，浙江 舟山 316000; 2. 舟山市海洋与渔业局，浙江 舟山 316000)

摘要:舟山十六门8个无居民岛位于舟山高强度开发海域，根据1962、2002和2012年3期水深地形数据，利用GIS软件分析了十六门诸岛区域岸滩的冲淤变化。结果显示：1962—2002年的40 a间，研究区处于缓慢淤积态势，年均淤积速率为5.3 cm/a；2002—2012年的10 a间，研究区由淤积变冲刷，年均冲刷速率为52.7 cm/a。据分析，2002年以后，研究区周边海域高强度的人类开发活动引起的叠加效应是造成研究区水下岸坡快速冲刷的主要原因。

关键词:无居民海岛；海岛开发；冲淤变化

0引言

舟山群岛无居民海岛众多，有居民岛与无居民岛交错分布，有居民海岛周边海域日益频繁的海洋开发活动对区域内无居民海岛岸滩影响的重叠效应不断加大。目前，国家对无居民海岛的保护与开发已十分重视，十六门诸岛区域包括8个无居民海岛，处于自然未开发状态，其周围被长峙岛等3个有居民岛环抱。本文选择位于舟山定海港区的十六门无居民海岛岸滩作为研究对象，港区内已基本布满船舶修造、客运、水产、杂货等各类码头，此外还有桥梁、海底管线等开发活动，属于人类开发活动密集的岸段。

国内已有不少学者从不同方面、不同的时间尺度研究了舟山群岛有居民岛沿岸海床的演变规律，包括探讨舟山群岛峡道底部的冲淤变化与浙江沿海泥沙供给的问题[1]，研究舟山海域海岸剖面塑造演变规律[2-4]等。但上述研究区域多位于受人为因素干扰较小或者自然状态的海域，而本文研究区被高强度开发海域环抱，为研究人类开发活动对无居民海岛岸滩的影响提供了理想区域。本文研究了过去50 a无居民海岛区域岸滩冲淤趋势，探讨了无居民海岛区域岸滩对于高强度人类活动干扰的响应规律，可为保护和合理开发无居民海岛提供依据，为未来十六门诸岛涉海工程提供选址依据。

1研究区概况与资料分析

1.1研究区概况

舟山十六门诸岛位于舟山定海港区十六门岸段，十六门诸岛由8个无居民海岛组成，分别为竹高山屿、沙锲山屿、十六门馒头屿、长峙大圆山屿、长峙泥螺山屿、周家圆山、中圆山屿和对面圆山岛；8个岛屿被舟山岛、长峙岛和东蟹峙岛环抱，区域掩护条件较好，风浪小。8个岛屿均为基岩岛，岛上长有乔木、灌木和草丛；岛屿之间水道交错，平均水深10～20 m(图1)。

图1　研究区位置与概况Fig.1　Locations and situation of the research area

1.2资料和处理方法

本次研究收集了1962、2002和2012年的水深地形数据(表1)，利用GIS软件进行矢量化处理，将数据统一到1954北京坐标系和理论最低深度基准面标准，利用Kriging插值法，建立数字高程模型(DEM)，提取不同年份的等深线等要素信息，定量分析十六门诸岛区域不同年份的海岸、岸滩和平面冲淤变化，最后结合工程地质、数值模拟资料，分析高强度的人类活动引起的十六门无居民海岛岸滩冲淤变化。

表1　水深地形数据来源

2分析结果

2.1无居民海岛岸线变化

海岸线以平均大潮高潮面为准，1962与2002年岸线采用原航海图岸线，2012年岸线以实测岸线为准；根据实地地貌调查，海岸线受人为干扰极小，8个无居民岛岸线主要分为淤泥质岸线与基岩岸线两类，其中基岩岸线长度占比较多。

1962—2012年，以近50 a的时间尺度分析并结合现场踏勘，8个无居民岛基岩岸线相对较稳定，部分岛屿的淤泥质岸线和岛屿岙口淤泥质岸线有调整变化，岸线摆动幅度为5～15 m，其中竹高山屿、沙锲山屿、十六门馒头屿和长峙大圆山屿4岛之间互相遮挡岛影区淤泥质岸线不断调整变化，年平均变化率为10～30 cm/a(图2)。

图2　1962—2012年岸线变迁图Fig.2　The coastline change from 1962 to 2012

研究区北侧的舟山岛岸线，2002年以来受人类活动干扰较强，沿岸密集排列着船厂及码头20多个，其中水产、交通码头规模为百吨至千吨级，装卸码头均为千吨级，修、造船厂码头为千吨至万吨级(位置及建造年份见图3，下同)；西侧东蟹峙岸线同样受修建船厂及码头等人类活动干扰，沿岸有千吨级船坞、码头5个(图3)；东南侧长峙岛岸线受修建滨海道路的影响，2002年以后岸线向海推移，最大推移幅度30 m(图2)。

图3　研究区周边开发活动分布图Fig.3　Distribution of development activities surrounding the research area

2.2无居民海岛周边滩槽变化

2.2.1浅滩变化

图4　1962—2012年0 m(a)和5 m(b)等深线的变迁Fig.4　Isobath changes of 0 m(a) and 5 m(b) from 1962 to 2012

(1)0 m等深线本研究的基准高程以当地理论最低潮面为基准(下同)，潮间带及潮流浅滩是受潮汐和潮流动力集中影响的区域，也是受人类活动影响最为直接的区域。1962—2012年，十六门诸岛潮间带(0 m等深线以上)范围，经历了先淤涨后缩减的过程(图4a)： 2002年之前，十六门诸岛周边开发活动较少，在近于自然演变的状态下，相对于1962年0 m等深线，十六门诸岛区域潮间带有淤涨，向海推进幅度为12～100 m，年淤涨速率为0.3～2.5 m/a，其中，周家圆山与长峙泥螺山屿之间潮间带淤涨幅度最大，向海推进100 m，年平均淤涨速率为2.5 m/a；2002—2012年，十六门诸岛中如对面圆山岛、周家圆山、长峙大圆山屿北部、十六门馒头屿等岛屿潮间带范围冲刷缩减，缩减幅度为20～90 m，年收缩速率为2～9 m/a；对比2002年前40 a的淤涨速率，2002年后10 a间潮间带冲刷速率明显大于以前的淤涨速率，潮间带冲刷加速，周家圆山东部潮间带在2002年后，缩小面积达5 ha。(2)5 m等深线1962—2002年，沙锲山屿-长峙大圆山屿-十六门馒头屿-竹高山屿组团和周家圆山-中圆山屿-对面圆山岛组团周边5 m等深线向海推进(图4b)，浅滩明显淤涨，年平均淤涨速率为0.1～0.7 m/a；长峙大圆山屿与十六门馒头屿之间浅滩淤积相连，周家圆山与对面圆山岛之间浅滩淤积相连；1962—2002年的40 a中，这些区域淤积趋势明显，水下浅滩范围扩大，水道部分位置淤积变浅，最大淤涨速度为2.2 m/a。但在2002—2012年的10 a间，岛屿周边浅滩面积迅速收缩，冲蚀强烈，年平均收缩速率为5～8 m/a(图4b)。

2.2.2潮流深槽变化

图5　1962—2012年10 m(a)和20 m(b)等深线的变迁Fig.5　Isobath changes of 10 m(a) and 20 m(b) from 1962 to 2012

(1)10 m浅槽十六门诸岛区域主要有3条水道，分别是十六门诸岛与舟山岛之间的水道、十六门诸岛与东蟹峙之间的水道、十六门诸岛与长峙岛之间的水道，3条水道是该区域主要的潮流通道。自1962年以来，十六门诸岛与东蟹峙和长峙岛之间的潮流浅槽位置、走向基本稳定，变化幅度约为5～20 m(图5a)，年变化速率为10～40 cm/a。十六门诸岛内部变化最大的是竹高山屿、沙锲山屿、十六门馒头屿、长峙大圆山屿之间的浅槽，1962年10 m等深线贯穿该区域；至2002年，10 m等深线已经淤浅消失，说明1962—2002年40 a中，诸岛内部浅槽淤积；2002—2012年，该区域10 m等深线又重新贯通发育(图5a)。

(2)20 m深槽1962—2012年，20 m等深线所反映的深槽面积和位置变化有限，主要是深槽位置的迁移，反映出潮流流向的改变；其中变化最明显的位置位于长峙泥螺山屿的深槽，2012年时深槽由西侧迁移到北侧，距离200 m(图5b)。

2.3海床平面冲淤变化

对1962、2002和2012年3期数字高程模型进行叠置分析，得出十六门诸岛周边海床过去50 a间冲淤分布位置和幅度的分布情况(图6和图7，暖色代表淤积，冷色代表冲刷)。

1962—2002年，十六门诸岛附近海床冲淤相间，但又呈现明显的冲淤规律。整个十六门诸岛区域自1962年以后，除了几个岛周围部分的沿岸边滩有2～4 m的冲刷以外(图6)，其他大部分区域，包括十六门诸岛区域的主要潮流水道都以淤积为主，淤积量大于冲刷量，区域年净淤积速率为5.3 cm/a(表2)。在近于自然状态的情况下，十六门诸岛区域呈现淤积为主的趋势。

2002—2012年，十六门诸岛区域由自然淤积变为明显冲刷(图7)，十六门诸岛周围的海床普遍冲刷，区域净冲刷速率达到52.7 cm/a(表2)，冲刷最大的区域集中在岛屿周边的水下岸坡，最大冲刷幅度为8～14 m；其中长峙大圆山屿与十六门馒头屿之间的海床冲刷最大，冲刷最大幅度达16 m(图7)。

图6　1962—2002年研究区冲淤幅度分布Fig.6　Distribution of the scouring and silting from 1962 to 2002底图为2012年数据。底图基准面采用理论深度基准面The basemap shows the 2012 data. The datum of base map is theoretical depth datum

对比2002年前后数据可知(表2)，2002年以前，研究区呈现缓慢淤积趋势，总淤积量是总冲刷量的4.5倍；2002年以后，该区域呈现快速冲刷趋势，总冲刷量达到总淤积量的13倍，年平均冲刷速率达到52.7 cm/a，远大于2002年前40 a的年淤积速率，这与2002年后周边区域密集的项目开发相关。周边沿岸海域码头等建设密度越高，研究区冲刷越显著。纵观1962—2012年间的50 a，研究区经历了先淤积后冲刷的过程，后期的冲刷量大于前期的淤积量，造成这50 a间研究区海床以年平均7.8 cm/a的速率冲蚀(表2)。

图7　2002—2012年研究区冲淤幅度分布Fig.7　Distribution of the scouring and silting from 2002 to 2012底图为2012年数据。底图基准面为理论深度基准面The basemap shows the 2012 data. The datum of base map is theoretical depth datum

年份总面积/×106m2淤积量/×106m3冲刷量/×106m3平均淤积厚度/m平均冲刷厚度/m净淤积(+)冲刷(-)量/×106m3净淤积(+)冲刷(-)厚度/m净淤积(+)冲刷(-)速率/(cm·a-1)1962—20021.764.85-1.073.88-2.093.782.155.32002—20121.760.77-10.062.65-6.84-9.29-5.27-52.71962—20121.761.71-8.641.64-3.92-6.92-3.93-7.8

3讨论与分析

3.1海床冲淤条件

据大量研究成果揭示[5-7]，8 000～6 500 a前海侵淹没了十六门诸岛区域沿海平原，海水直拍基岩丘陵山体，使今日十六门诸岛中的诸多低丘山地沦为海中孤岛。自7 000～6 500 a前海面高度稳定以来，与今日海面高度相接近，随着海平面的稳定，丘陵山体间接受泥沙充填淤积，逐渐形成淤泥质滩涂。根据研究区周边地质钻孔资料，该区域海相沉积层厚度多在15～25 m之间，从上至下依次为淤泥层至粉质黏土层，各海相层之间没有明显的沉积间断，均为松散沉积物。当潮流动力和沉积环境改变时，松散沉积物为该区域在较短时间尺度内快速冲淤提供了可能。

从十六门诸岛周边的地理环境分析，8个岛上均无水系，舟山岛沿岸水系属于半岛、岛屿的丘陵溪流性质，源近流短，均为季节性、间歇性溪流，多为独流入海，水量小，上游一般建有小型水库或在下游出口处建有水闸，故河流携沙入海量很小，对本区域泥沙供给影响很小。十六门诸岛被四周岛屿掩护，周围3条潮流水道均为分支潮流叉道，虽不是悬沙过境主要通道，但本区域泥沙的主要来源仍是长江、杭州湾入海悬沙和舟山群岛峡道底部冲刷供给的泥沙[1]。

风暴潮往往会引起岸滩普遍冲刷、深潭(槽)快速淤积的泥沙运移过程[8]。舟山海域虽常受风暴潮(台风)影响，而在建国后台风只有3次在舟山登陆，分别为1949年、1979年和1998年，登陆点均距离研究区较远，故排除了2002—2012年间风暴潮(台风)造成该区域大冲大淤的可能。

地震活动可能引发海床岸滩边坡的不稳定，造成边坡滑塌。在全国地震区、带划分图上，研究区属于我国东南沿海Ⅱ等地震区的东北段之定海—温州地震带，研究区地震活动震级小，强度弱，频率低，且有一个比较稳定的趋势，近代地震均以弱震、微震为主，不存在发震断裂，研究区海床基本不受地震活动的影响。

3.2人类活动的显著影响

近几十年来，人类活动对十六门诸岛区域岸滩的影响主要有两方面：一方面，由于工业化以后，人类大规模排放二氧化碳等温室气体，全球海平面呈不断上升的趋势。海平面上升的影响是全球大范围事件，其最直接影响的就是潮间带，造成海岸线侵蚀后退，潮间带范围不断减小。而从十六门诸岛区域近50 a来潮间带范围(0 m等深线以上)的变化看，该区域潮间带经历了先淤后冲的过程，海平面上升对研究区小区域潮间带冲淤有小部分影响，但并不是主因。另一方面是人类活动直接影响。进入21世纪，十六门海域的开发活动强度骤增，该区域位于舟山港-定海港区，环绕十六门诸岛区域的舟山岛、东蟹峙、长峙岛等沿岸密集排列着船舶修造厂船坞和码头，其中舟山岛一侧仅十六门岸段就有28个码头，东蟹峙有5个码头，长峙岛靠近十六门区域有2个码头，凤凰山与皇地基岛围海工程正在实施中。故各种码头沿岸并列排开，密集排列，对潮流造成阻碍，在潮流通过量一定的情况下，过水面减小，必然引起附近海域潮流流速加快，造成冲刷。2002年后，冲刷幅度变化最大的区域均位于岛屿之间的水道区(图7中蓝色区域代表的强冲刷区域)，特别是长峙大圆山屿与十六门馒头屿之间的海床，由淤变冲变化明显，现已是东西向主要的潮流过水通道。

以凤凰山与皇地基岛之间的凤凰湾围海工程为例，根据凤凰湾围海工程数值模拟报告*浙江省水利河口研究院.凤凰山连岛工程对海域水动力、海床影响专题[R].2010:1-20.，该工程的实施，造成十六门诸岛与东蟹峙之间的水道流速增加10%～20%，最终会造成该区域0.5～1.0 m的冲刷(图8)。而凤凰湾围海工程只是十六门诸岛区域众多海洋工程的其中之一，多项目的海洋开发活动对该区域的无居民海岛岸滩影响重叠效应不断放大，直接反应就是对无居民海岛的岸线及水下边坡造成冲淤影响。

图8　凤凰湾围海工程实施后冲淤变化图①Fig.8　Variation of the scouring and silting after Fenghuang Bay Reclamation Project①

这种影响在舟山海域普遍存在，舟山岱山水道西侧边坡近几十年受到人类活动的干扰，水道内流速加剧，造成水下岸坡冲刷，坡度变陡，继而引发滑坡等不稳定现象，最终造成水下岸坡冲刷[9-10]。

总体上，研究区在自然状态下，没有发生大冲大淤的条件，2002年以后，研究区周边围海、码头等工程建设造成研究区流场改变，以及密集开发活动的叠加影响效应，是造成2002年以后研究区由自然缓慢淤积变为明显冲刷的主要原因。

4结论

十六门诸岛位于舟山群岛新区的核心地带，周围是典型的高强度开发海域，岸滩演变有其独特的环境。研究舟山十六门诸岛岸滩演变规律，既可以揭示研究区人类活动对无居民海岛岸滩的影响，为未来的无居民海岛保护和开发提供基础，又可为其他区域无居民海岛的开发提供借鉴。本研究收集了1962、2002和2012年的水深地形数据，并结合工程地质、数值模拟资料，分析十六门无居民海岛岸滩冲淤变化，结论如下：

(1)1962—2002年，研究区以自然淤积状态为主，5和10 m等深线淤涨，40 a净淤积量为3.78×106m3，年净淤积速率为5.3 cm/a；2002—2012年，研究区由于受到高强度人类活动干扰，由淤积变为明显冲刷，0、5和10 m等深线均不同程度收缩，10 a净冲刷量为9.29×106m3，年平均冲刷速率为52.7 cm/a，远大于1962—2002年的淤积速率。

(2)排除了风暴潮、地震等自然原因的影响，研究区在自然状态下，没有发生大冲大淤的条件，1962—2012年间的50 a中，研究区以2002年为分界点，经历了一个由缓慢淤积变为明显冲刷的过程，其主要原因是周边密集的围海、码头等工程建设对区域流场造成的叠加影响效应，引起研究区潮流流速加大，悬沙难以落淤，冲刷加剧。

(3)十六门8个无居民岛具有较高的保护和开发潜力，而高强度的开发活动增加了研究区岸滩的不稳定性，在十六门诸岛附近建设海洋工程需做好选址论证，可加强十六门区域诸岛潮流动力和岸滩冲淤监测，为科学保护和开发无居民海岛提供依据。

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The effect of high strength development activities on the beach of non-resident island：Taking the non-resident island waters of Sixteen Door in Zhoushan as a case

SHEN Yuan1, YU Jiang-mei1, XIE Li-feng2, HAN Wen-zhang1

(1.ZhoushanOceanSurveyandDesignInstitute，Zhoushan316000,China; 2.OceanandFisheryBureauof

Zhoushan，Zhoushan316000,China)

Abstract:Eight uninhabited islands of Sixteen Door are located in the Zhoushan sea area with a high-intensity development. Base on the bathymetric data of 1962, 2002 and 2012, GIS technology was applied to analyze the beach scouring and silting in this region. The results indicate that in the past 40 years from 1962 to 2002, the sediment had been silted up in the study area with the rate of 5.3 cm/a. However, it presents an adjustment from slow silting to rapid scouring in the recent decade from 2002 to 2012, with the annual erosion rate of 52.7 cm/a. According to the analysis, since 2002, the combined effects of the intensive human activities in the study area and its vicinity are the main reason for rapid sediment erosion of the underwater slope.

Key words:uninhabited islands；island development；scouring and silting

Doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.005

中图分类号:TV148

文献标识码:A

文章编号:1001-909X(2016)01-0035-10

作者简介:沈远(1985-)，男，河南南阳市人，主要从事海洋沉积与沉积动力学等方面的研究。E-mail:shenyuan23@163.com

基金项目:浙江省海域海岛管理项目资助([2012]453号)

收稿日期:2015-06-02修回日期:2015-09-04

沈远，于姜梅，谢立峰，等.高强度海域开发活动对无居民海岛岸滩影响——以舟山十六门海域无居民岛为例[J].海洋学研究,2016,34(1):35-44,doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.005.

SHEN yuan, YU jiang-mei, XIE li-feng, et al. The effect of high strength development activities on the beach of non-resident island：Taking the non-resident island waters of Sixteen Door in Zhoushan as a case[J]. Journal of Marine Sciences, 2016,34(1):35-44, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.005.