2.3　黃河北歸后海岸的沖淤調整

1855年銅瓦廂決口,黃河尾閭北歸,江蘇海岸大量泥沙來源斷絕,動力泥沙平衡發生聚變,海岸從此進入一個新的調整階段。

2.3.1　河口迅速后退

黃河奪淮期間河口迅速淤進使廢黃河口附近岸段比兩側向海突出數十公里,在強大波浪和潮流動力作用下,大量泥沙向三角洲兩側海岸和岸外運移,黃河奪淮后期河口淤進速度已明顯趨緩。黃河北歸后,海洋動力所搬運的泥沙源迅速由黃河直接供沙轉變為侵蝕原有泥沙,河口開始以超過1km/a的速度侵蝕后退,20世紀初,后退速度依然可達300m/a。此后,隨著岸線突出程度的趨緩,受侵蝕海岸物質也逐漸由河口附近的松散堆積物轉變為已逐漸壓實的老河口三角洲沉積物,海岸的蝕退速度逐漸減緩。到20世紀60年代,后退速度已不到100m/a。其后,因大規模海岸防護工程的實施,岸線后退基本得到控制(圖2.3)。

據江蘇省海岸帶調查資料,1855—1890年間,河口段岸線平均每年后退300～400m。其中北側岸線沖刷后退了約10km,平均每年后退300m左右;南側岸線后退了14km左右,平均每年后退約400m;由于河口區侵蝕的泥沙向南側海區輸送,南側海岸相應淤長,射陽河口段35a間淤長了10km。1890—1921年間,海岸侵蝕后退速率開始降低,河口段平均每年后退200～250m,其中河口北側約為250m/a,南側約為200m/a。河口北側至新淮河口間海岸年后退率約為140m/a,河口南側至扁擔河口間海岸后退率為135m/a。1921—1958年河口段海岸侵蝕強度繼續減弱,年后退速率75～80m/a。1958—1971年間河口段海岸的侵蝕強度進一步趨弱,每年平均后退近70m。

空間上,黃河北歸初期,廢黃河口附近的突出岸段開始劇烈侵蝕。隨著岸線的后退和侵蝕強度的逐漸減弱,侵蝕范圍也在向南北兩側逐漸擴大,但侵蝕強度隨著距廢黃河口距離的增大而逐漸減弱,進而過渡到依然保持淤長的岸段。這種淤蝕趨勢的空間分布特征表明,蘇北海岸在黃河北歸后正在以一種與黃河奪淮期間海岸淤進的過程相反的趨勢發展,岸線總體逐漸趨直。

2.3.2　廢黃河水下三角洲的夷平

廢黃河水下三角洲的侵蝕主要表現在以-10m水深為代表的三角洲前緣侵蝕內移和高程的沖刷降低。1904年英版海圖(圖2.4)顯示,黃河北歸后頭50年,廢黃河三角洲雖仍保持著水下三角洲形態,-10m等深線距岸還有120km左右,-10m以淺的三角洲前緣仍保留著五條沙,但五條沙的位置已較清雍正年間陳倫炯《沿海全圖》和清道光年間陶澍《海運圖》所示明顯內移。同時在其南側出現新的一片大沙洲。這表明黃河北歸后水下三角洲侵蝕下來的泥沙多向南運移沉積,從而在南側的淺水區形成大沙。可見,黃河北歸后的前半個世紀,水下三角洲遭受了強烈的侵蝕,雖仍保持著三角洲形態,但范圍已大大縮小,侵蝕的泥沙很大一部分向南側淺水區運移堆積(張忍順,1988)。

隨著岸線的后退和岸外沙洲的侵蝕,水下三角洲逐漸暴露在開敞的海洋動力環境下,水下三角洲的侵蝕進一步加劇。20世紀30年代英版海圖及1937年日版海圖顯示,圖2.4中所標的五條沙所在區域已成為水深12～14m的平緩水下岸坡,五條沙已基本夷平,-10m等深線距岸僅20km左右,河口區的水下三角洲被大面積沖刷。可見20世紀初的30余年是水下三角洲變化相當強烈的階段,其南側已基本夷平。

1960年海圖顯示(圖2.5),除新淮河口與燕尾港之間仍殘留著水下三角洲北部部分外,其余部分已侵蝕殆盡,-10m等深線延伸方向已趨順直,距岸平均12km左右,最近處約7.5km。表明水下三角洲經過20世紀初的強烈侵蝕后,已不具備水下完整三角洲形態。1937—1965年間,-10m等深線僅向岸移動約8km,平均每年內移285m左右,水下三角洲的侵蝕強度趨向緩和。根據1994年1月水下地形測量,除新淮河口以北-10m線離岸約8km且此處仍保留大片淺灘外,其余岸段-10m已基本順直,一般距岸2～7km,最近處僅2.25km。即1965—1994年間-10m線平均內移約7km。說明經一個多世紀的侵蝕,水下三角洲前緣基本被夷平后,-10m等深線內移的速度也進一步趨緩。

2.3.3　海岸形態和物質組成的變異

1.岸線形態趨向平直

黃河北歸后三角洲岸線的侵蝕后退是黃河奪淮期間三角洲的形成和發展的逆向過程,侵蝕強度的空間表現為突出岸段強于兩側岸段,致使岸線逐漸趨直,三角洲兩側岸線的夾角(以廢黃河尖部為頂點的岸線陸側夾角)增大,岸線長度縮短(圖2.3、表2.2)。

1855年黃河北歸初期,廢黃河尖兩側岸線近似垂直,中山河口到扁擔港口之間的距離約53km,經一個世紀的強烈侵蝕,1957年岸線的夾角已增大到129°,該岸段的岸線長度減小為41.5km,越來越接近中山河口與扁擔港口的直線距離(36km)。之后隨著海岸防護工程的實施和岸線后退速度的降低,這種變化趨勢也逐漸減緩,1957—2004年的近半個世紀中,不管是岸線長度還是夾角均變化很小(表2.3)。

水下三角洲的侵蝕形態變化與岸線變形有所不同,20世紀80年代的海圖顯示,除三角洲北翼部分淺灘殘留外,水下三角洲已基本被夷平,-10m等深線已基本平直(圖2.5),其后的侵蝕主要表現為-10m岸坡整體內移。

2.海岸剖面形態變化

由于不同水深處的海岸動力條件和物質組成差異明顯,海岸剖面不同部位的侵蝕機制和強度也各有不同。在侵蝕過程中海岸剖面一般并非平行內移,而是在整體內移的過程中剖面形態發生著相應變化。特別是20世紀60年代以來的海岸防護工程在一定程度上控制了岸線的進一步后退,使海岸剖面的整體內移大大減緩,取而代之的是海岸剖面形態和坡度的劇烈變化。從廢黃河尖為起點的海岸剖面20世紀60年代以來的形態變化(圖2.6,圖中剖面數據分別由1960年和1980年1∶25萬海圖以及1994年和2004年1∶1萬水下地形圖讀取)可以看出,在岸線后退得到初步控制初期(20世紀60年代),理論基面0m以上和-14m以下較為平緩,其中-14m以下部分在此之后的侵蝕也非常緩慢。1960年0m到基本不再下蝕的-14m之間的海岸剖面形態依然表現為上部上凸下部下凹,0～-14m之間的水平直線距離近8km,平均坡度0.18%。而后,由于剖面整體內移失去了岸線后退的緩沖,-5m以上部分的寬度急劇減小。到1980年,0～-14m之間的剖面已完全表現為下凹形態。水平直線距離和平均坡度分別變為1980年的5km和0.28%、1994年的4km和0.36%以及2004年的3km和0.47%,剖面下凹特征日趨顯著。

3.組成物質粗化

由于黃河奪淮前在蘇北海岸入海的主要是一些近源小型河流,海岸開敞,物質來源和海岸動力特征造就了當時長期相對穩定的砂質海岸類型。代表黃河奪淮前蘇北砂質堡島海岸位置的幾道沙岡主要由中值粒徑0.25～0.125mm之間的中、細砂組成。黃河全流奪淮后,海岸的物質來源發生了根本性變化,河流輸沙成為控制海岸地貌和物質組成的主導因素,海岸逐漸轉變為由黃河輸送的以粉砂和黏土為主的沉積物,與現代黃河三角洲海岸沉積物類似(Wang X.Y.等,1997;薛允傳等,2001)。

黃河北歸以后,海洋動力在海岸地貌演變中的主導地位更加明顯。波浪和潮流作用下海岸侵蝕和岸線后退的過程中,組成物質得到進一步分選。大量細顆粒泥沙隨潮流向三角洲兩側和外海流失,而相對較粗的泥沙顆粒在一定程度上能夠適應高能環境而得以保留,從而出現海岸組成物質的粗化現象。2004年5月對廢黃河三角洲海岸沉積物調查發現,強烈侵蝕的廢黃河三角洲水下岸坡普遍不連續分布有細砂為主的粗化層,與“裸露”的廢黃河三角洲粉砂質黏土沉積物形成鮮明對比。以六合莊前-14m等深線(理論基面)附近相距約400m的兩個采樣點為例(圖2.7),15號樣品為廢黃河三角洲原始沉積物,樣品采集出水后仍然保持塊狀,并能看出明顯的沉積層理,中值粒徑和分選系數分別為0.0058mm和1.70;16號樣品為侵蝕粗化層,中值粒徑和分選系數分別為0.079和0.41。

而在近岸淺灘區域,粗化現象更加明顯。六合莊南側的廢黃河灣目前已成為主要由大于0.1mm細砂組成的砂質海灘。在射陽河口以南由淤積向侵蝕過渡的上淤下蝕岸段,侵蝕部位的粗化現象亦非常明顯(王艷紅等,2003)。這種粗化現象也是海岸侵蝕過程中負反饋機制的表現形式之一,即海岸侵蝕過程中組成物質粗化,可在一定程度上減緩海岸遭受進一步侵蝕的進程。