海平面上升对惠州沿海地区的影响分析

Analysis of the Impact of Sea Level Rise on Coastal Areas of Huizhou City

摘要: 海平面上升及其影响日益引起全球关注。惠州市是粤港澳大湾区地市之一，为广东省海洋大市。惠州市沿海县区各岸段特点明显，海岸线普遍遭受海岸侵蚀。本文主要研究海平面上升对海岸侵蚀及海岸防护设施的影响，结果显示海岸侵蚀较严重及会降低海岸防护设施防护等级。

Abstract: Sea Level Rise and its impact have increasingly attracted global attention. Huizhou is one of the cities in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay area, and is a major marine city in Guangdong Province. The coastal areas of Huizhou have obvious characteristics, and the coastline is generally subject to coastal erosion. This paper mainly analyzed the impact of sea-level rise on coastal erosion and coastal protection facilities. The results show that coastal erosion is serious and the protection level of coastal protection facilities will be reduced.

1. 前言

气候变暖、冰川融化等引起的海平面变化及其影响已引起全球关注。海平面上升，加大了沿海地区海洋灾害影响程度，对沿海地区经济发展和人类生存具有重大影响。越来越多的国家，开展海平面变化影响调查研究。海平面上升1米，地球将损失500万平方千米的陆地和三分之一耕地，10亿余人口会受到影响 [1] [2] [3] [4]。《第二次气候变化国家评估报告》显示，我国海平面在一个世纪上升了20~30厘米 [5]。自然资源部《2021中国海平面公报》显示，1980年至2021年，我国沿海海平面变化总体呈波动上升趋势，平均上升速率为3.4毫米/年，高于同时段全球平均水平。过去10年，广东沿海平均海平面持续处于近40年来高位。预计未来30年，中国沿海海平面将上升68~170毫米 [6]。目前国内外相对海平面上升研究主要集中在成因、机理、模拟计算、风险评估、动态监测、防控和管理等方面，与发达国家相比，中国对海平面上升研究存在一定的滞后性，也缺乏陆海统筹及政策管理研究 [7] [8] [9] [10] [11]。

惠州为广东省海洋大市，粤港澳大湾区重要组成地市。惠州地处广东省东南部，位于珠江三角洲东北端，拥有大亚湾和红海湾部分海域，海洋资源丰富。全市海域面积4520平方公里，大陆海岸线281.4公里，大小海湾28处，大小岛屿162个 [12]。由于惠州市沿海县区各岸段特点明显，类型多样，受气候及自然灾害影响，海岸线普遍遭受海岸侵蚀。惠州市海洋信息中心通过近年来的海平面变化监测调查工作，发现惠州沿海地区受到的主要影响是沿海低洼地带被淹没，沙滩面积减少，海岸侵蚀、风暴潮、海水倒灌的灾害程度加剧，降低了海岸防护设施防护效果等。本文主要研究海平面上升对海岸侵蚀及海岸防护设施的影响，提出相关对策建议。

2. 海平面上升对惠州沿海地区的影响

2.1. 对海岸侵蚀的影响

海岸侵蚀是指在风、浪、潮、流的共同作用下，出现海岸线位置后退及海滩下蚀的现象。海平面上升使海浪、潮流等海洋动力作用增强，在海浪水流综合作用下，海岸物质稳定性收到破坏，不断加剧海岸侵蚀程度 [13] [14]。

在海平面调查评估过程中，我们在惠州沿海大亚湾黄金海岸、巽寮湾、平海湾、东山海、红海湾、海龟湾国家级自然保护区等6个岸段，通过设置监测桩(如图1所示)，多时段进行实地勘察来综合评估海岸侵蚀情况。

Figure 1. The survey locations of Coastal Erosion of Huizhou City

图1. 惠州海岸侵蚀监测桩示意图

2.1.1. 岸线后退

根据《海岸侵蚀灾害监测与评估技术方法》(国家海洋环境监测中心2015年5月制定)中海岸线后退速率计算方法(连续岸线)计算，计算公式如下图：

海岸线后退速率计算方法(连续岸线)

两期时间相隔为t年的连续岸线监测数据，原有岸线之间的平面距离分别是L₁, L₂, L₃, ∙∙∙, L_i, ∙∙∙, L_n。这些点与新的岸线连线，构成区域S。其中区域S的面积可通过地理信息系统软件进行计算。为了保证监测数据能够反映自然岸段的整体蚀淤演化规律，计算海岸侵蚀后退速率时，需要减小异常监测数据的干扰。如果侵蚀的海岸、淤积的海岸或者稳定的海岸，其单独的连续长度小于所在的完整自然海岸长度的5%，在计算海岸侵蚀后退速率时，采用区域平均的方法。

海岸侵蚀后退速率v采用下式计算：

$v=\frac{1}{t}\frac{S}{{\displaystyle \sum L_i}}$

侵蚀岸段长度为原岸段中出现连续侵蚀的岸线测量点的平面距离之和 ${\displaystyle \sum L_i}$。若原岸段中存在多段现连续侵蚀的岸线测量点，则侵蚀岸段长度为各段连续侵蚀岸线 + 距离和 ${\displaystyle \sum L_i}$ 的和。

当监测所获得的新岸线发生连续侵蚀后退时，面积值S为负值，因此岸线变化速率为负值。当监测所获得的新岸线发生连续淤积时，面积值S为正值，因此岸线变化速率为正值。

我们监测评估统计出了6个岸段岸线后退情况如表1所示：

Table 1. Coastline receded of the 6 survey coastal sections

表1. 6个监测岸段岸线后退情况

2.1.2. 岸滩下蚀

根据《海岸侵蚀灾害监测与评估技术方法》(国家海洋环境监测中心2015年5月制定)中海岸滩下蚀速率计算方法，计算公式如下图：

岸滩下蚀速率计算方法

两期时间相隔为t年的n个断面监测数据(坐标点相同或相近)高程差分别为z₁, z₂, z₃, ∙∙∙, z_i, ∙∙∙, z_n。这些点的彼此之间的平面距离分别为s₁, s₂, s₃, ∙∙∙, s_i, ∙∙∙, s_n−1。

平均下蚀速率v为：

$v=\frac{1}{t}\frac{1}{{\displaystyle \sum s_i}}{\displaystyle \sum \left(\frac{z_i+z_{i+1}}{2}\cdot s_i\right),i\in \left(1,n-1\right)}$

若测量点之间距离相同，平均下蚀速率为各测量点的平均值。用于计算z_i的两个不同时间的数据点，其误差不得超过5 m，否则该点不能参与z_i的计算。此外，参加计算的两列数据的季节应相同，即t应尽量接近于整数。

① 大亚湾黄金海岸海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H01监测桩岸滩连续监测点平面距离s为66.24 m，高程差z为−0.105 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−53 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

2021年11月相对于2021年9月，H03监测桩岸滩连续监测点平面距离s为32.358 m，高程差z为−0.154 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−85.1 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

② 惠东巽寮湾海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H05监测桩岸滩连续监测点平面距离s为13.69 m，高程差z为0.058 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为55.8 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为淤积。

2021年11月相对于2021年9月，H06监测桩岸滩连续监测点平面距离s为57.419 m，高程差z为0.179 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为90.4 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为淤积。

③ 惠东平海湾海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H08监测桩岸滩连续监测点平面距离s为33.342 m，高程差z为−0.358 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−225.7 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

2021年11月相对于2021年9月，H10监测桩岸滩连续监测点平面距离s为36.245 m，高程差z为0.1 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为64.1 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为淤积。

④ 惠东海龟湾海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H11监测桩岸滩连续监测点平面距离s为40.537 m，高程差z为0.611 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为301.1 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为淤积。

2021年11月相对于2021年9月，H12监测桩岸滩连续监测点平面距离s为17.168 m，高程差z为−0.507 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−236.5 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

⑤ 惠东东山海海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H13监测桩岸滩连续监测点平面距离s为20.585 m，高程差z为−0.038 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−27.1 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

2021年11月相对于2021年9月，H15监测桩岸滩连续监测点平面距离s为29.557 m，高程差z为0.137 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为63.6 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为淤积。

⑥ 惠东红海湾海岸线：2021年11月相对于2021年9月，H17监测桩岸滩连续监测点平面距离s为45.16 m，高程差z为−0.133 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−85.6 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

2021年11月相对于2021年9月，H19监测桩岸滩连续监测点平面距离s为53.066 m，高程差z为−0.412 m，时间长度t为1/6年，通过计算得到下蚀速率v为−269 cm/a，参照海岸侵蚀强度等级分级为严重侵蚀。

2.2. 对海岸防护设施的影响

海平面上升会使海水水深和潮位增加。海水水深的增加，会导致海浪爬高值和风暴潮加剧，致使原来设计的海岸防护堤防护效果减低，使防护寿命缩短，危及沿海构筑物安全。受海平面变化影响，预计50~100年后，原来设计100年一遇的防护效果会缩短至60年一遇，波浪波高值会比现在增高大概0.5米，增大至约9.2 m [15] [16] [17] [18] [19]。

3. 结论

经过多年的监测结果表明，砂质岸线岸段受到侵蚀影响较多。在监测的岸段中，岸线后退速率可高达−48.07 m/a，岸滩下蚀可高达−269 cm/a。海平面上升对惠州沿海海岸侵蚀影响比较严重，即使海平面上升很小，也会造成大量的海滩损失；还影响海岸防护设施当初设计的防护效果，使防护效果减低。

4. 对策建议

从惠州沿海地区受海平面变化的影响分析来看，本文提出以下几点建议。

1) 加强海洋观(监)测网建设，在重点岸段建立海洋观(监)测站点，建立海洋观(监)测数据库，继续加强海平面变化监测及海洋灾害风险普查工作，更好地掌握惠州沿海地区受海平面变化影响情况，开展精细化的海洋灾害防御和应急管理措施。

2) 在海岸工程建设前期调查评估中，要考虑海平面变化、风暴潮等因素影响，做好海洋灾害风险抵御能力评估，可在岸外建造消浪工程设施，减弱海洋动力，使海岸工程防护设施能达到应对海平面变化带来的影响的防护效果。

3) 坚持陆海统筹的规划，加强临海岸线岸滩管理，采取防护工程措施减轻海浪、潮流等海洋动力侵蚀的作用，防止侵蚀加剧，并做好受损岸线的修复管理工作 [20] ，减轻海平面上升所带来的影响，做好开发与保护协调发展。

NOTES

^*通讯作者。