仲少云 王 慶 戰(zhàn) 超 李雪艷 王 昕

(魯東大學(xué)海岸研究所 煙臺 264025)

目前, 全球人口中的60%以上居住在海岸帶, 數(shù)十年后將達(dá)75% (European Environment Agency, 1999;Airoldi et al, 2007)。在全球海岸中, 砂質(zhì)海岸超過50% (Short et al, 1999)。在全球變化導(dǎo)致的海洋動力增強(qiáng)(Mather, 2008; Komar et al, 2008)、沉積動力改變(Zhang et al, 2004; Kristen et al, 2012)和人類活動(Defeo et al, 2009)等作用下, 有60%—70%砂岸處于侵蝕狀態(tài)(Bird, 1996; Durgappa, 2008)。我國海岸中砂岸約占 22%, 其中有 70%處于侵蝕狀態(tài)(夏東興,2009)。在海岸地貌學(xué)意義上, 這里所謂的海岸侵蝕是指數(shù)十年至百年尺度的海岸地貌沖淤變化, 其結(jié)果是海岸線向陸遷移并對人類產(chǎn)生災(zāi)害性影響, 其成因多與人類活動直接或間接有關(guān)。迄今為止, 在影響海岸侵蝕后退及地貌沖淤演變的諸多因素中, 對河流入海泥沙減少、海岸挖沙、各種海岸工程構(gòu)筑物和氣候變化、相對海平面上升等關(guān)注較多; 在影響海岸侵蝕后退的人類活動中, 對入海河流水庫修建、各種海域使用活動的重視和研究較多, 但對面源的沿岸陸域土地利用/土地覆被變化, 尤其是潮上帶土地利用變化的研究相對較少。

萊州灣東部海岸為典型的砂質(zhì)海岸, 為我國砂岸中被發(fā)現(xiàn)暨研究海岸侵蝕現(xiàn)象較早的岸段,其海岸侵蝕后退在山東半島砂岸中具有代表性, 其潮上帶工廠化養(yǎng)殖在我國海岸中具有示范性。早在20世紀(jì)80年代中期就有學(xué)者發(fā)現(xiàn), 該岸段60年代開始有強(qiáng)烈蝕退現(xiàn)象(莊振業(yè)等, 1989)。關(guān)于其當(dāng)時(shí)發(fā)生蝕退的主要原因, 多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 20世紀(jì) 50年代末至60年代初, 膠東半島西北部山地水庫的修建導(dǎo)致了河流入海輸沙減少(莊振業(yè)等, 1989; 常瑞芳等, 1993; 王慶等, 2003)。作者近期的野外調(diào)查表明, 最近 30年該段海岸蝕退范圍繼續(xù)擴(kuò)展, 沿岸線普遍形成侵蝕陡坎, 局部海蝕陡坎下部出露古瀉湖泥、埋藏的基巖海蝕平臺復(fù)活; 蝕退形式發(fā)生了變化, 在岸線繼續(xù)后退的同時(shí), 海灘顯著變窄變陡,水下岸坡顯著蝕低。因此, 除了50多年前修建水庫的攔沙效應(yīng)持續(xù)至今以外, 近期海岸侵蝕的持續(xù)可能還有其它的原因, 其形成機(jī)理可能比過去認(rèn)為的要復(fù)雜, 其表現(xiàn)方式和未來趨勢可能也不同于以前。本文在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上, 嘗試集成使用不同時(shí)期測量或成像的地形圖和遙感影像, 綜合使用遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)等技術(shù), 對最近 50多年來萊州灣東部海岸帶土地利用變化信息進(jìn)行提取、統(tǒng)計(jì)和制圖, 重點(diǎn)揭示潮上帶土地利用/土地覆被的時(shí)空變化特征, 并簡單討論其對海岸動力地貌條件及海岸地貌沖淤的影響。

1 研究區(qū)域

萊州灣系位于現(xiàn)代黃河三角洲與膠東半島之間的年輕弱潮海灣(中國海灣志編委會, 1993)。在萊州灣東部(屺坶島—虎頭崖), 沿膠東半島西北山前堆積平原發(fā)育 NE—WS向砂質(zhì)海岸, 其中以界河口—刁龍嘴岸段海岸地貌最為典型(因資料所限, 本文研究范圍包括界河口東側(cè)附近岸段, 但未包括刁龍嘴東北附近岸段)(圖 1)。該岸段由若干小型基巖岬角、岬間海灣及河口構(gòu)成。在全新世中期曾發(fā)育有沙壩—瀉湖系統(tǒng), 后經(jīng)島壩連接、瀉湖淤塞而成單一砂岸(莊振業(yè)等, 1994)。當(dāng)時(shí), 沙壩外散布屺坶島、石虎嘴、海北嘴、單山、三山島、倉上、小石島、芙蓉島等小型基巖島嶼。常浪及強(qiáng)浪向?yàn)?NE、次常浪及次強(qiáng)浪向?yàn)閃S, 各浪向均平行于海岸總體走向(中國海灣志編委會, 1993)。研究表明, 萊州灣東部砂岸系NE—WS向沿岸泥沙流塑造而成(蔡愛智, 1980), 而泥沙流又系膠東半島西北部界河、王河等山地河流輸沙、N向波浪與NE—WS向海岸相互作用的結(jié)果(王琦等, 1982)。

萊州灣東岸為溫帶季風(fēng)氣候影響下的弱潮海岸,平均潮差只有 1.0m, 其相對狹窄的潮間帶有利于沙灘及砂岸形成。但是, 受溫帶氣旋、熱帶氣旋和寒潮等的共同影響, 容易出現(xiàn)風(fēng)暴潮及增水, 從而擴(kuò)大了海洋動力過程向陸側(cè)作用的范圍。不完全統(tǒng)計(jì)表明,在從1951至2013年的63年中, 共計(jì)有21次災(zāi)害性風(fēng)暴潮影響萊州灣東部海岸, 平均3年就有1次。另外, 受溫帶大陸性季風(fēng)氣候影響, 萊州灣東部風(fēng)力作用強(qiáng)烈, 而且風(fēng)向、風(fēng)速均有顯著季節(jié)變化。其中, 夏季以S—SE向風(fēng)為主, 冬季以NNE—N—NW向風(fēng)為主; 強(qiáng)風(fēng)向和常風(fēng)向均為NE, 次常風(fēng)向?yàn)镾。在沿岸縱向泥沙流、風(fēng)暴潮和向岸優(yōu)勢風(fēng)力的長期共同作用下, 萊州灣東部擁有典型的砂質(zhì)海岸, 除了潮間海灘、水下沙壩等堆積地貌形態(tài)非常發(fā)育外, 位于海岸線以上的潮上帶很寬闊, 其上發(fā)育的沙丘、風(fēng)成沙地等風(fēng)沙地貌形態(tài)、沉積物均稱典型。其中, 受風(fēng)暴潮和風(fēng)力共同影響的海岸線—最大高潮線之間部分寬達(dá)250—450m, 局部岸段寬度可達(dá)1000m; 只受風(fēng)力作用、但仍以海灘為最終泥沙來源的最大高潮線以上部分也寬達(dá)200m以上, 局部岸段寬達(dá)數(shù)千米之巨。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源

在野外實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上, 根據(jù)重點(diǎn)揭示潮上帶土地利用變化的研究目的, 將解譯范圍確定為平行海岸展布的寬約 2km的條帶, 包括位于海岸線兩側(cè)的部分陸域和海域。由于狹窄的砂質(zhì)海岸土地利用/土地覆被解譯對數(shù)據(jù)源的空間分辨率要求較高, 同時(shí)考慮到測量/成像時(shí)間和遙感影像的質(zhì)量, 選擇確定用于土地利用變化研究的地理數(shù)據(jù)資料包括: 1969年測量的1∶50000地形圖、在1984—1985年之間先后分幅測量的1∶10000地形圖、1998年10月20日成像的SPOT衛(wèi)星遙感影像、2006年10月16日成像的ALOS衛(wèi)星遙感影像和2013年4月7日成像的資源3號衛(wèi)星遙感影像, 各數(shù)據(jù)源的測量或成像日期、數(shù)量、比例尺或分辨率如表1所列。

表1 萊州灣東部海岸不同時(shí)期測量/成像的地形圖和遙感影像Tab.1 Topographic maps and remote sensing images of the coast of eastern Laizhou Bay in different years

2.2 數(shù)據(jù)處理

為了便于對不同時(shí)期、不同類型的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析, 需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、校正等預(yù)處理。對地形圖首先用掃描儀予以數(shù)字化, 然后進(jìn)行地圖格式轉(zhuǎn)換、圖像切割、配準(zhǔn)及鑲嵌, 主要流程為: (1)地圖格式轉(zhuǎn)換。在ERDAS 9.2主界面調(diào)用數(shù)據(jù)輸入輸出模塊, 選擇輸入Type類型為TIFF、Media為File、輸出格式為img, 把TIF格式源文件轉(zhuǎn)換為img格式影像文件。(2) 圖像切割。在ERDAS中打開VIEWER窗口, 使用 AOI工具選擇擬解譯區(qū)域范圍并裁剪生成子圖。(3) 配準(zhǔn)。采用 2次多項(xiàng)式變換, 配準(zhǔn)時(shí)在一幅圖上選擇控制點(diǎn) 40個(gè)左右。(4) 鑲嵌。對配準(zhǔn)后的同一時(shí)期多幅地形圖進(jìn)行鑲嵌處理, 將每一幅小圖置于合適位置、合成一張大圖并輸出。

對衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行配準(zhǔn)、融合、掩膜等預(yù)處理,主要流程為: (1) 配準(zhǔn)。在 ERDAS中打開 VIEWER窗口, 將同時(shí)成像的多光譜影像配準(zhǔn)到全色影像上,配準(zhǔn)時(shí)每幅影像均選擇 40個(gè)以上的控制點(diǎn)。(2) 融合。在影像配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上, 對1998年、2006年和2013年的全色波段影像、多光譜影像分別進(jìn)行融合處理,最終所得用于土地利用信息解譯、提取的三個(gè)年份遙感影像的空間分辨率分別為10m、2.5m和2.1m; (3)掩膜。在融合后的各期遙感影像上, 將用于解譯、對比的同一范圍影像切割出來。

2.3 土地利用類型及解譯標(biāo)志

根據(jù)野外調(diào)查, 萊州灣東岸土地利用以耕地、園地、林地及住宅用地為主, 商服用地、工礦倉儲用地很少, 水域及水利設(shè)施用地僅有河道、海域, 沒有公共管理與共同服務(wù)用地、特殊用地、其他用地等。另外, 本來就比較狹窄的砂質(zhì)海岸海灘, 在經(jīng)過數(shù)十年的蝕退后變得更窄, 導(dǎo)致潮間海灘的解譯精度較低。因此, 根據(jù)潮上帶土地利用解譯需要, 以《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010-2007)為基礎(chǔ), 綜合考慮海岸帶土地利用特點(diǎn)、地形圖比例尺及衛(wèi)星遙感影像分辨率, 把交通用地、工礦用地及住宅用地合并為居民地,將潮間海灘和其外側(cè)的部分海域統(tǒng)稱為海域, 不再單獨(dú)區(qū)分海灘。據(jù)此, 將該岸段的土地利用類型劃分為沙地、林地、園地、耕地、居民地、河道、養(yǎng)殖池、海域8大類, 并相應(yīng)地確定了其各自的遙感解譯標(biāo)志(表 2)。地形圖上各個(gè)土地利用類型的解譯標(biāo)志, 根據(jù)地形圖所附注記和圖例及同期相關(guān)歷史資料、圖件確定。

2.4 圖像解譯及結(jié)果處理

采用目視解譯的方法, 以計(jì)算機(jī)為輔助繪圖工具, 判定、提取研究區(qū)范圍內(nèi)各土地利用/土地覆被斑塊。然后, 在ArcView 3.3軟件的支持下, 對解譯結(jié)果進(jìn)行面積計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。其次, 利用Excel工具, 把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制作成直觀的柱狀圖, 并求取相鄰年份不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移矩陣。最后, 利用 Corel Draw X5軟件進(jìn)行土地利用制圖。在全部解譯結(jié)束后,有到野外進(jìn)行了實(shí)地驗(yàn)證及修正。

表2 萊州灣東部海岸帶土地利用分類及解譯標(biāo)志Tab.2 Land-use types and their interpretation symbols for remote sensing images of coast zone in the eastern Laizhou Bay

表3 萊州灣東岸不同時(shí)期各土地利用類型及其面積(km2)Tab.3 The land-use types and the areas of the coastal eastern Laizhou Bay in different years

圖2 1969—2013年萊州灣東岸土地利用類型面積柱狀圖Fig.2 Histogram of the land-use types and the areas of the coastal eastern Laizhou Bay in 1969—2013

3 研究結(jié)果

3.1 土地利用類型及其面積變化

根據(jù)不同時(shí)期、不同土地利用類型的面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表 3), 在 1969年研究區(qū)土地利用類型以林地、耕地、沙地為主, 分別占解譯區(qū)域總面積的30.99%、22.08%和16.26%。到1985年, 雖然總體上還是以林地、沙地、耕地為主, 但耕地面積明顯減小, 園地面積開始增加。到1998年, 沙地面積減少到9.47%; 出現(xiàn)了養(yǎng)殖池這種新的土地利用類型,占到總面積的 11.85%; 面積百分比占前三位的分別變?yōu)榱值亍⒏睾宛B(yǎng)殖池, 居民地面積也開始增加, 此后一直保持這一變化趨勢。到 2013年, 主要的土地利用類型變?yōu)榱值?、養(yǎng)殖池、耕地和居民地,分別占總面積的23.37%、19.45%、12.25%和12.86%。總體上看, 最近50多年不同土地利用類型的面積變化顯示, 海域、林地分別以1998、1985年為界先增加、后減少, 居民地與養(yǎng)殖池面積從1985年之后開始快速增長, 而同期沙地和耕地總體呈減少趨勢(圖 2)。

其中, 沙地面積從 1969年(9.84km2)到 1985年(9.59km2)變化不大。但是, 沙地面積此后急劇減少,到1998年減少到5.71km2, 到2006年進(jìn)一步減少到2.05km2, 2013年又減少到 1.88km2, 減幅分別為40.46%、64.10%和8.29%。5個(gè)年份的林地面積分別為 18.75km2、20.24km2、16.74km2、14.65km2和14.08km2, 相鄰兩個(gè)年份之間時(shí)段的平均變化率分別為7.95%、–17.29%、–12.49%和–3.89%。園地面積從1969年的0.91km2增長到1985年的2.97km2, 但1998年后園地消失殆盡。5個(gè)年份的耕地面積分別為13.36km2、7.37km2、7.4km2、10.07km2和 7.75km2, 相鄰年份間的變化率分別為 44.8%、0.4%、–36.1%和23.0%, 并在2006年前后出現(xiàn)較大的波動。居民地面積有了較大的增加, 從 1985年后各時(shí)段增幅分別為99.35%、91.48%和26.37%。養(yǎng)殖池在1985年后從無到有, 而且其面積增加速度有加大的趨勢, 后3個(gè)年份分別為7.14km2、9.48km2和11.72km2(表3)。因此,在各個(gè)土地利用類型中, 面積變化較大的類型分別為居民地、養(yǎng)殖池、沙地和林地。

3.2 不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移

根據(jù)不同時(shí)期、不同土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移矩陣(表 5、表 6、表 7和表 8), 最近 50年來土地利用類型之間轉(zhuǎn)化的總趨勢是沙地、林地、耕地向養(yǎng)殖池及居民地轉(zhuǎn)化。其中, 1969—1985年, 沿自海向陸方向, 該岸段有2.66km2沙地凈轉(zhuǎn)為海域, 1.87km2林地凈轉(zhuǎn)為沙地, 4.33km2耕地及園地凈轉(zhuǎn)為林地。其結(jié)果是, 海域凈增加了3.01km2、耕地凈減少了5.68km2(表5)。這種情況表明, 一方面, 從 1969年到1985年該段海岸總體上處于侵蝕后退狀態(tài); 另一方面, 海岸蝕退導(dǎo)致風(fēng)暴潮、風(fēng)沙流發(fā)生作用的南界依次向陸遷移,進(jìn)而導(dǎo)致適合防護(hù)林生長的北界也向陸退縮。考慮到該時(shí)期該岸段的海域及陸域基本保持未利用狀態(tài),在自然狀態(tài)下海岸侵蝕后退對潮上帶環(huán)境、生態(tài)的影響非常深刻、靈敏。

表4 萊州灣東岸1969—2013土地利用變化率(%)Tab.4 Variation rates (%) of different land-use types of the coastal eastern Laizhou Bay in 1969—2013

表5 1969—1985年萊州灣東岸土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(km2)Tab.5 The conversion matrix of land-use types of the coastal eastern Laizhou Bay in 1969—1985

從1985年到1998年, 主要轉(zhuǎn)換方向?yàn)樯车亍⒘值叵蝠B(yǎng)殖池, 分別凈轉(zhuǎn)入 3.29km2、3.02km2; 其次是園地向林地、耕地, 分別凈轉(zhuǎn)入1.45km2、1.42km2; 再次是沙地向海域、林地向沙地, 分別凈轉(zhuǎn)入1.20km2、1.47km2(表6)。其結(jié)果是, 海域凈增加1.24km2, 但年增加速率(0.095km2/yr)較此前 1969—1985年的0.167km2/yr顯著減小; 沙地凈減少 3.81km2, 年減少速率則高達(dá)0.293km2/yr。

從1998年到2006年, 主要轉(zhuǎn)換方向?yàn)樯车叵蝠B(yǎng)殖池, 凈轉(zhuǎn)入 2.74km2; 林地向耕地、耕地向林地的轉(zhuǎn)入面積分別高達(dá)3.32km2、2.56km2, 但凈轉(zhuǎn)換面積只有0.76km2(表7)。其結(jié)果是, 海域凈減少1.63km2,說明岸段總體上由此前的向陸后退轉(zhuǎn)為向海前進(jìn)。但是, 考慮到此階段居民地、養(yǎng)殖池等人工直接占用海域面積 1.35km2, 因此沖淤過程導(dǎo)致的海域凈減少約為0.28km2。沙地凈減少高達(dá)3.68km2, 年均減少速率(0.46km2/yr)較此前的 1985—1998年(0.293km2/yr)顯著增大。

從2006年到2013年, 主要轉(zhuǎn)換方向是林地與耕地互轉(zhuǎn), 林地向耕地、耕地向林地分別轉(zhuǎn)入4.3km2、2.74km2, 林地向耕地凈轉(zhuǎn)入1.56km2(表8)。其結(jié)果是, 海域凈減少 0.74km2, 但考慮到居民地、養(yǎng)殖池等人工直接占用的海域 0.85km2, 因此由海岸沖淤過程導(dǎo)致的海域面積變化不顯著, 海岸線位置總體上基本穩(wěn)定。沙地凈減少0.78km2。此外, 從1985年到 2013年居民地面積顯著增加, 其中從 1985年到1998年主要由耕地和沙地轉(zhuǎn)入, 從1998年到2006年主要由耕地和海域轉(zhuǎn)入, 從2006年到2013年主要由海域、耕地轉(zhuǎn)入, 反映人類活動在空間上向海遷移(表 5—表 8)。

表6 1985—1998年萊州灣東岸土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(km2)Tab.6 Transition matrix of land-use types of the coastal eastern Laizhou Bay in 1985—1998

表7 1998—2006年萊州灣東岸土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(km2)Tab.7 Transition matrix of land-use types of the coastal eastern Laizhou Bay in 1998—2006

表8 2006—2013年萊州灣東岸土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(km2)Tab.8 Transition matrix of land-use types of the coastal eastern Laizhou Bay in 2006—2013

3.3 土地利用類型的空間分布

為了能以較大比例尺清楚地顯示海岸帶土地利用空間分布格局及其變化, 將萊州灣東部海岸(界河口—刁龍嘴)劃分為a、b、c、d等4個(gè)岸段, 并分別編制了其土地利用變化圖(圖3)。可以發(fā)現(xiàn), 在20世紀(jì) 90年代前, 萊州灣東部海岸帶土地利用總體上是平行于海岸的條帶狀格局, 1969年時(shí)自海向陸依次為海域、沙地、林地和耕地, 到 1985年林地和耕地之間園地從無到有, 大致平行于海岸但呈斷續(xù)式塊狀分布(圖3)。自1998年起, 絕大部分潮上帶沙地被代之以大面積的養(yǎng)殖池, 并逐漸由最初的間斷的塊狀演變成連續(xù)的帶狀, 成為插入在海域、林地之間出現(xiàn)了條帶狀養(yǎng)殖池用地, 局部養(yǎng)殖池甚至擴(kuò)展至海域、防護(hù)林、園地、耕地(圖3)。

圖4 萊州灣東部砂岸局部岸段潮上帶土地利用變化Fig.4 The land-use change of the supratidal zone along the coastal eastern Laizhou Bay

4 結(jié)果與討論

4.1 土地覆被變化的驅(qū)動力

在20世紀(jì)40年代前, 萊州灣東部海岸風(fēng)沙活動頻繁, 沿岸風(fēng)沙地、沙丘廣布, 風(fēng)沙流經(jīng)常掩埋沿海地區(qū)的農(nóng)田、房舍, 甚至造成村莊的多次舉莊向陸方向搬遷。從 1943年起, 沿海人民開展了大規(guī)模的海岸沙灘造林, 到 1956年時(shí)沿海灌木林帶基本形成。從1955年起開始在風(fēng)沙地上栽種黑松, 從1962年起又大面積營造以黑松、槐樹為主的海岸防護(hù)林, 到1974年基本建成了連續(xù)的黑松林帶。海岸防護(hù)林寬度一般在 200m以上, 局部寬度可達(dá)數(shù)千米, 營造時(shí)的向海側(cè)邊緣大致為當(dāng)?shù)仫L(fēng)暴潮時(shí)高潮線。

直到20世紀(jì)80年代中期以前, 除了局部建有小型漁碼頭、簡易道路和個(gè)別孤立房屋以外, 萊州灣東岸潮上帶均為處于未利用狀態(tài)的海岸沙地, 風(fēng)沙地寬闊、平坦, 風(fēng)沙活動強(qiáng)烈, 近陸部分生長有草地及灌木, 局部發(fā)育有平行海岸的沙丘, 生長沙參等野生植物。與此同時(shí), 近岸海域(包括海灘)的開發(fā)利用程度也很低。受20世紀(jì)60年代以來入海河流中上游水庫攔沙效應(yīng)導(dǎo)致的海岸侵蝕后退過程控制, 該段海岸土地利用/土地覆被空間演替的方向是耕地—防護(hù)林—沙地—海域, 相鄰的不同類型土地覆被條帶之間的邊界依次向陸方向遷移。

從20世紀(jì)80年代中期以來的30年中, 萊州灣東岸潮上帶沙地逐漸被開發(fā)、利用, 主要形式為對蝦養(yǎng)殖、扇貝養(yǎng)殖、大菱鲆養(yǎng)殖和海參養(yǎng)殖等(圖 4)。其中, 潮上帶對蝦養(yǎng)殖始于 1978年, 但是初期發(fā)展緩慢, 養(yǎng)殖規(guī)模很小, 產(chǎn)量也不高。隨著我國對蝦工廠化全人工育苗技術(shù)在1982年獲重大突破并得到推廣, 萊州灣東岸對蝦養(yǎng)殖從 1985年起進(jìn)入快速發(fā)展期。僅以萊州市為例, 1985年時(shí)只有對蝦養(yǎng)殖面積3290hm2(產(chǎn)量1703t), 到1989年時(shí)已超過2×105hm2(產(chǎn)量 18776t)。1993年萊州灣沿岸大面積爆發(fā)蝦病,潮上帶對蝦養(yǎng)殖業(yè)遭到毀滅性打擊, 1994年萊州市對蝦養(yǎng)殖面積即銳減至9451hm2(產(chǎn)量771t), 對蝦養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)入低潮期和恢復(fù)期。

與此同時(shí), 從 1993年起萊州灣東岸的海灣扇貝養(yǎng)殖業(yè)異軍突起, 而大量的潮上帶對蝦養(yǎng)殖池則遭到閑置或廢棄。此后, 隨著1999年“溫室大棚+深井海水”養(yǎng)殖大菱鲆技術(shù)在萊州試驗(yàn)成功, 萊州灣東岸潮上帶大菱鲆工廠化養(yǎng)殖迅速發(fā)展。到大菱鲆養(yǎng)殖最盛期的 2006年, 僅萊州市沿海地區(qū)就擁有工廠化養(yǎng)殖大棚1300多個(gè), 養(yǎng)殖水面70多萬m2。2006年上海質(zhì)檢部門查出大菱鲆藥物殘留超標(biāo), 此后萊州灣東岸潮上帶大菱鲆養(yǎng)殖業(yè)迅速萎縮并進(jìn)入發(fā)展低谷。而從 2006年開始, 萊州灣東岸潮上帶海參養(yǎng)殖迅速興起, 主要形式包括“溫室大棚+深井海水”工廠化養(yǎng)殖和池塘養(yǎng)殖。

在海水養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)過30多年的多次發(fā)展—擴(kuò)張—萎縮和結(jié)構(gòu)調(diào)整后, 萊州灣東部的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了工廠化養(yǎng)殖時(shí)代, 其產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和空間集聚程度均為我國砂岸之最。相應(yīng)地, 其地貌與環(huán)境代價(jià)是原來受風(fēng)暴潮和風(fēng)力共同影響的潮上帶風(fēng)沙地基本上被養(yǎng)殖池(塘、大棚)、波浪防護(hù)及漁民生活居住等設(shè)施所覆蓋, 原來平坦、寬闊的潮上帶天然風(fēng)成沙地的面積越來越少, 平行于海岸線并連續(xù)分布的工廠化海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施條帶在海域與沿海防護(hù)林帶之間從無到有(圖4)。

4.2 土地利用對動力地貌條件的影響

野外調(diào)查表明, 萊州灣東岸的對蝦養(yǎng)殖池建在潮上帶風(fēng)沙地上, 平面形態(tài)呈長方形, 單個(gè)面積 1—10 hm2, 水深1.5—2.5m, 外海側(cè)建有防浪堤, 主堤堤高在當(dāng)?shù)囟嗄甏蟪弊罡叱蔽?m以上, 堤頂寬6m以上, 迎海面坡度1∶3—1∶5。大菱鲆養(yǎng)殖大棚位于潮上帶風(fēng)沙地或近岸沖積、海積平原, 大部分系由原對蝦養(yǎng)殖池改建而來。大棚墻體由紅磚、水泥砌成, 棚頂由鋼制簡易拱形梁屋架支撐, 屋面由雙層漁用大棚塑料薄膜覆蓋, 頂部再覆蓋一層稻草簾。每個(gè)大棚配備直徑80cm的海水深井2口, 井口位于海灘上部。單個(gè)大棚內(nèi)建有養(yǎng)魚池?cái)?shù)十個(gè)不等, 單個(gè)養(yǎng)魚池面積30—50m2, 池深60—100cm。位于潮上帶的海參養(yǎng)殖池(塘)系用混凝土或石塊修建, 有些系原對蝦養(yǎng)殖池塘或以其為基礎(chǔ)改造而來, 池內(nèi)平均水深不小于1.5m。海參養(yǎng)殖大棚的工程結(jié)構(gòu)與大菱鲆養(yǎng)殖大棚相同, 有些是原來的大菱鲆養(yǎng)殖大棚改建而成, 有些是在對蝦養(yǎng)殖池(塘)或未利用潮上帶風(fēng)沙地新建而成。目前, 局部地區(qū)開始占用海灘、近岸海域、防護(hù)林修建養(yǎng)殖設(shè)施。

出于避浪、防災(zāi)等人員、財(cái)產(chǎn)的安全目的, 潮上帶的土地利用空間擴(kuò)展遵循自陸向海的原則, 即最早出現(xiàn)的養(yǎng)殖池等養(yǎng)殖設(shè)施首先建于潮上帶靠陸地一側(cè), 后來根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模增加的需求, 逐漸向海岸線方向擴(kuò)展。在修建養(yǎng)殖設(shè)施時(shí), 在其向海側(cè)同步建設(shè)防浪堤護(hù)岸。隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大, 養(yǎng)殖池及防浪堤不斷向岸線移建, 并逐漸沿海岸走向變得連續(xù)。野外調(diào)查表明, 到 1992年時(shí), 萊州灣東岸潮上帶風(fēng)沙地大部分已經(jīng)為海水養(yǎng)殖池(塘)、大棚等所覆蓋, 在沿海陸域防護(hù)林與海域(含海灘)之間形成了一條平行于岸線、寬達(dá)數(shù)百米、長達(dá)數(shù)十千米并基本連續(xù)分布的水產(chǎn)養(yǎng)殖池(塘、大棚)條帶, 其外側(cè)均建有高出當(dāng)?shù)刈罡叱蔽患s1.0m的防浪堤。

如前所述, 萊州灣沿岸是世界上風(fēng)暴潮最頻發(fā)和最嚴(yán)重的區(qū)域之一。在風(fēng)暴潮作用期間, 海岸會出現(xiàn)長時(shí)間持續(xù)增水, 大大加強(qiáng)了波浪的破壞力和輸沙能力, 泥沙搬運(yùn)量比平時(shí)增大幾十倍, 一次風(fēng)暴潮的泥沙搬運(yùn)量, 可能超過常浪數(shù)月、數(shù)年甚至十年的搬運(yùn)量。而在沿海陸域防護(hù)林與海域之間的水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施帶, 切斷了潮上帶與潮間帶及水下岸坡之間的物質(zhì)、能量交換, 使原來最為風(fēng)暴潮消能空間的潮上帶風(fēng)沙地面積迅速減少乃至消失, 風(fēng)暴潮作用時(shí)的海岸水動力邊界發(fā)生了顯著變化, 導(dǎo)致風(fēng)暴潮向岸傳播過程中沿水下岸坡—海灘—潮上帶的能量消耗空間分布發(fā)生調(diào)整, 必然會對海岸地貌及沖淤發(fā)生的范圍、強(qiáng)度、性質(zhì)和形式等帶來變化。與此同時(shí), 該段海岸最近 30年中繼續(xù)發(fā)生岸線侵蝕后退, 除了局部因人工丁壩向海淤積前進(jìn)外, 大部分岸段海域范圍向岸擴(kuò)展(圖4)。據(jù)此判斷, 最近30年來萊州灣東部砂岸的地貌沖淤演變的影響因素, 除了在距今 60年前的1960年前后集中修建的山地水庫導(dǎo)致的入海泥沙攔截效應(yīng)可能持續(xù)至今外, 大面積潮上帶土地利用的海岸動力地貌效應(yīng)應(yīng)予考慮。這為深入研究并預(yù)測今后該段海岸地貌沖淤變化提供了新的視角。

5 結(jié)論

最近50多年來, 萊州灣東岸土地利用變化顯著,海域、林地面積分別以1998、1985年為界先增加后減少, 養(yǎng)殖池與居民地面積從 1985年之后開始快速增長, 而同期沙地和耕地面積呈減少趨勢。1985年以前, 土地利用類型轉(zhuǎn)化的總趨勢是耕地—林地—風(fēng)沙地—海域的依次轉(zhuǎn)入及其間界線的向陸遷移。在此后的近 30年中, 最主要的轉(zhuǎn)換趨勢則是人類活動控制下的沙地向養(yǎng)殖設(shè)施用地轉(zhuǎn)化。從空間分布格局看,從20世紀(jì)90年代以來, 潮上帶風(fēng)沙地大部分已為養(yǎng)殖池(塘、大棚)等養(yǎng)殖設(shè)施所覆蓋, 在沿海陸域與防護(hù)林之間形成了一條平行于岸線、寬達(dá)數(shù)百米, 并基本連續(xù)展布的水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施帶, 其外側(cè)均有高出當(dāng)?shù)刈罡叱蔽患s1.0m的防浪堤。潮上帶土地覆被的如此深刻變化, 必然深刻地改變風(fēng)暴潮作用時(shí)的水動力邊界條件, 導(dǎo)致風(fēng)暴潮作用過程中沿水下岸坡—海灘—潮上帶方向的能量分布發(fā)生調(diào)整, 進(jìn)一步會對海岸地貌及沖淤發(fā)生的范圍、強(qiáng)度、性質(zhì)和形式等帶來變化。因此, 大面積的潮上帶土地利用可能是萊州灣東部砂岸, 最近 30年來海岸地貌沖淤演變的重要影響因素之一, 這為今后深入研究并預(yù)測今后該段海岸地貌沖淤變化提供了新的視角。

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