1211号台风对浙江象山皇城海滩剖面的影响分析

童宵岭，时连强，夏小明，程 林，姜呈浩

(1.浙江大学海洋学院，浙江杭州 310058;2.国家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州 310012)

台风会引起大范围的灾害，包括海滩及沙丘侵蚀、沙丘漫溢、洪水、海岸系统的临时性破坏，因而国内外对此都非常关注［1-6］。在海滩演化中，台风起着重要作用［7］，其所引起的大浪，在短时期内会造成海滩形态显著变化［8-9］。台风过程非常复杂，并且对海滩沉积物重新分布和海滩再造过程起着重要作用。例如，在大西洋海岸，东北风暴所引起的下降流会导致离岸定向沉积物输移，同时由西南风暴所引起的上升流会导致向岸定向沉积物输移［10-12］;

同一海滩对不同台风的响应状况不同。Otvos［13］对比了同一个海滩对两个风暴的响应，发现在大陆海滩的几个位置上，弱一点的风暴所引起的破坏较小，甚至会造成淤积。

同一区域不同位置的海滩，对台风的响应状况不同。Basco［14］研究了圣马丁岛上37个海滩对风暴Luis and Marilyn的响应，发现不同位置的海滩由于风暴引起的侵蚀和风暴后的恢复情况均不相同;蔡锋等［15］、李谷祺等［16］、彭俊等［17］研究了热带气旋前进方向两侧海滩的风暴效应差异;蔡锋等［18］研究了9914号台风对厦门岛不同海滩的变形特征和侵蚀状态。

不同类型的海滩对台风的响应亦不相同。Hongshuai Qi等［19］认为不同地貌类型的海滩，其台风效应不同;蔡锋等［20］发现不同海岸类型海滩对台风“艾利”的响应特征不同;彭俊等［21］发现0418号台风“艾利”过境后，不同类型海滩的表层沉积物粒度特征参数变化不一，其中岬湾海滩沉积物粒度特征参数变化最强烈。

但是，台风前后，同一海滩不同区域的响应状况研究较少［16］，岬湾海滩不同区域对台风的响应研究更少。此外，国内研究区域主要集中在广东和福建海滩，很少涉及浙江海滩。浙江海滩资源非常稀缺，据浙江省908专项海岛海岸带调查资料，浙江省海滩面积约为64 km2，仅占潮间带面积的3%。但是，在海平面上升和人类活动的双重影响下，特别是在受到台风冲击时，海滩面临的侵蚀后退形势日益严重。因此，对浙江海滩台风响应特征进行研究，既可以填补本地区此类研究的空白，又可以为海滩资源保护和可持续开发利用提供科学依据。

拟选择象山皇城海滩为研究区，利用1211号台风“海葵”登陆前后所得现场调查数据资料，通过研究不同区域的海滩剖面和沉积物变化特征，探讨浙江岬湾海滩沉积地貌组合对台风的响应特征。

1 研究区与台风“海葵”概况

1.1 研究区概况

皇城海滩位于浙江省象山县石浦镇城区东北部沿岸昌国湾内(图1)，海滩长1 800多米，宽300多米，沉积物以细砂为主，为砂质海岸，其地处亚热带季风气候区，同时又受海洋性气候影响。本区常风向为NNE，冬季风向以NE为主，次风向为NW，夏季风向以偏S为主，NE次之。本区的波浪为风浪与涌浪的混合型，出现频率基本相等，风浪常浪向为NE，涌浪常浪向以东向为主。各月平均波高为0.3～0.5 m，年平均波高为0.4 m。波浪具有明显的季节变化，冬半年常浪向以北向浪为主、次浪向为东北东;夏半年常浪向以偏南向浪为主，次浪向为东南东。海区潮汐属正规半日潮，涨潮平均潮差与落潮一样，均为3.05 m左右。海区潮流应属半日潮流，该区流速不大，涨、落潮平均流速一般不超过0.6 m/s［22］。

1.2 台风“海葵”概况

2012年第11号强台风“海葵”8月3日8时在西北太平洋洋面上生成，中心位于北纬23.2°，东经140.7°，中心最大风力为18 m/s，移动方向为西偏北，强度维持在热带风暴到强热带风暴的量级。8月5日在进入我国东海东部海域后，“海葵”移速开始减慢，强度则逐渐加强，于6日加强为台风，7日加强为强台风。8月8日3时20分前后“海葵”在浙江象山县鹤浦镇沿海登陆，与皇城海滩相距仅21.5 km，皇城海滩位于其10级风圈之内。“海葵”为近5年来首个正面袭击浙江的台风，登陆时中心附近最大风力有14级(42 m/s)，成为2012年登陆我国的最强台风。登陆后的“海葵”穿越浙江省北部地区一路往西北方向移动，强度迅速减弱，于8月9日12时，在安徽池州境内再度减弱为热带低压(台风路径见图1)。

图1 皇城海滩地理位置及台风路径Fig.1 Location of Huangcheng beach and sketch of typhoon HAIKUI’s route

1.3 台风引发的风暴潮

台风“海葵”中心登陆前后，在研究皇城海滩近海的风暴潮状况时可由石浦海洋站(29.2°N，121.95°E)的实测潮位和天文预报潮位的差值来显示(图2)。石浦海洋站潮高基准面与平均海平面差307 cm，风暴增水大致始于6日结束于9日，最大增水值达146 cm，发生于台风登陆的前夕(即8日凌晨)。

2 数据来源与研究方法

为了获得台风登陆前后皇城海滩的地形数据，分别于2012年8月1日和8月11日，使用TOPCON RTK GPS进行了现场测量，共9个剖面，剖面编号从南至北，切线段为剖面1、2、3，过渡段为剖面4、5、6，遮蔽段为剖面7、8、9，见图3。在ArcGIS中，通过把两次测量剖面图叠置在一起(这里所指高程均为国家85黄海高程)，对比分析海滩剖面的变化特征。在皇城海滩剖面的高、中、低潮带分别采集表层沉积物样品，其中，台风前后均采样24个。在实验室内，使用ZBSX-92A顶击式电动振筛仪对所采样品进行分析，并采用Folk＆Ward公式计算沉积物粒度参数。

图2 台风期间石浦海洋站高潮位线Fig.2 High-water line of Shipu ocean station during typhoon

图3 选取剖面位置示意Fig.3 Location of the selected profiles

3 台风前后海滩剖面及沉积物变化

3.1 皇城海滩剖面对台风“海葵”的响应

受台风“海葵”的影响，皇城海滩三个岸段的海滩剖面发生的变化不尽相同，其台风前后剖面地形对比见图4～6。

3.1.1 切线段剖面

从图4可见，切线段剖面淤积明显大于侵蚀，高、低潮带均为淤积，由南至北高潮带剖面淤积减少，中潮带基本保持原状，仅北部剖面3在高潮带下部、中潮带略显侵蚀，单宽淤积量由南至北分别为78.1 m3/m、66.6 m3/m、25.2 m3/m，呈逐渐减少的趋势。

图4 切线段各剖面地形对比Fig.4 Comparison of beach profiles at tangent zone before and after 1211 typhoon

图5 过渡段各剖面地形对比Fig.5 Comparison of beach profiles at transition zone before and after 1211 typhoon

3.1.2 过渡段剖面

从图5可见，过渡段剖面较切线段冲刷显著，由北至南高潮带侵蚀明显加剧，低潮带淤积量加大，单宽淤积量由南至北分别为-49.6 m3/m、-40.2 m3/m、-44.7 m3/m，过渡段剖面较切线段剖面而言由淤积转变为侵蚀。

3.1.3 遮蔽段剖面

从图6可见，遮蔽段因皇城海塘的建设过于靠海而没有高潮带，其剖面中潮带呈冲刷状态，低潮带由南至北则由淤积转变为淤积与侵蚀相间的起伏地形，单宽淤积量由南至北分别为37.2 m3/m、-16.3 m3/m、-12.9 m3/m，遮蔽段剖面有淤积，有侵蚀，从剖面7的单宽淤积量可以看出，并非过渡段以上均为侵蚀，在遮蔽段与过渡段之间存在淤积区。

图6 遮蔽段各剖面地形对比Fig.6 Comparison of beach profiles at shadow zone before and after 1211 typhoon

3.2 皇城海滩沉积物对台风“海葵”的响应

由表1可见(表中内容为相关岸段内三条剖面的平均值)，台风前后，皇城海滩各岸段沉积物发生了明显变化。在切线段，高潮带沉积物平均粒径变细，分选变化不大，中潮带平均粒径变细，分选变好，低潮带平均粒径变粗，分选变化不大;在过渡段，高、中潮带沉积物平均粒径变粗，分选变差，低潮带则平均粒径变细，分选变好;在遮蔽段，中潮带沉积物粒径变细，分选变好，低潮带则平均粒径变粗，分选变差。

表1 皇城海滩台风前后表层沉积物变化Tab.1 The change of sediment before and after 1211 typhoon

过渡段是对台风响应最激烈的区域，其所受到的水动力作用加强后，将高、中潮带的细粒物质带到了低潮带以下;而切线段受到过渡段来沙的影响，其中，高、中潮带部分细颗粒来自过渡段高潮带，低潮带部分较粗颗粒来自过渡段中潮带;遮蔽段情况则相对比较特殊，可能是中潮带表层为松散粗颗粒沉积物，下层为致密细颗粒沉积物，因此，中潮带的粗颗粒沉积物被搬运至低潮带，中潮带变细，低潮带变粗。

4 讨论

4.1 各岸段海滩剖面变化原因分析

皇城海滩在台风“海葵”作用下，总体上看，剖面上表现为上冲下淤，平面上表现为南淤北冲，其后滨沙丘蚀积变化剧烈。在切线段，剖面淤积明显，过渡段被冲刷的泥沙一部分在浪生沿岸流作用下向南搬运，其在向南运动过程中被昌国湾南部岬角所阻拦(见图7)，这部分泥沙便在海滩南部沉积下来，因此，越靠近南部岬角淤积越明显。在过渡段，剖面近岸部分冲刷严重，部分泥沙被搬运至中、低潮带，浪生沿岸流将部分泥沙往南带至切线段，一小部分泥沙向北带至遮蔽段，由于遮蔽段被冲刷的泥沙无法到达过渡段，过渡段缺少泥沙补给;在遮蔽段，相较其它岸段，剖面变化量最小，由于波浪作用较弱，风生沿岸流占主导地位，其与在过渡段产生的浪生沿岸流分支在海滩北部的转折处相抵并达到平衡(见图7)，遮蔽段东部被冲刷的部分泥沙由东向西运动，在海滩北部转折处沉积下来，故7号剖面发生大量淤积。

4.2 台风路径走向对海滩冲淤的影响

皇城海滩湾口朝向偏东，南北有岬角或海岛遮蔽，东向及东北向浪对其地貌变化影响最大。台风“海葵”是一个向NW向移动的巨大反时针气旋，所以自台风气旋抵达我国东南沿海，至台风中心在象山县鹤浦镇登陆时为止，研究海区风向从东北向转变至偏东向;皇城海滩剖面的方向与台风“海葵”前进方向几乎相反，台风浪近乎正面的袭击使得其剖面有较强的地貌响应;热带气旋的低层风场是不对称的，在前进方向的右侧，由于风向和前进方向一致，移速和风速相互叠加，这就造成热带气旋前进方向右侧的风力比较大。皇城海滩位于台风“海葵”前进方向的右侧，并且对于其沿海而言基本为向岸浪，这加剧了波浪作用，增加了波浪能量，致使皇城海滩蚀积变化显著。

蔡锋等［15］、彭俊等［17］都曾研究过热带气旋前进方向两侧海滩的风暴效应差异，其中蔡锋等［15］认为台风移动路径右侧海滩的冲淤变化相对显著，与本研究结果一致;而彭俊等［17］却发现台风移动路径右侧的海滩相对比较稳定，其实这是由于其台风路径是往西南方向的，在这种情况下，在台风右侧吹偏北风至偏西风，为离岸风，这会减弱波浪的作用。所以在考虑热带气旋前进方向两侧海滩的风暴效应差异时，并不能只考虑海滩相对台风路径的位置，还需要考虑台风路径的走向。在我国沿海，当台风路径走向为西北时，台风移动路径右侧海滩的冲淤变化相对显著;当台风路径走向为西南时，台风移动路径左侧海滩的冲淤变化相对显著。

图7 皇城海滩环流示意Fig.7 Circulation sketch of Huangcheng beach

4.3 皇城海滩与其它岬湾海滩对台风响应特征的对比分析

同一类型的海滩对台风的响应并不相同［17］，以往研究考虑较多的是海滩相对台风路径的位置［15-17］，对海滩本身岬角突出程度考虑的较少。在研究了以往岬湾海滩对台风的响应文献后发现，南日岛岩下海滩［17］与厦门岛东南岸太阳湾海滩［18］，在经过9914号台风“艾利”的袭击后，其前滨滩面主要表现为上冲下淤;泉州半月湾海滩［23］、象山皇城海滩，分别经历了0604号台风“碧利斯”和1211号台风“海葵”的袭击，前滨滩面亦主要为上冲下淤。但是，半月湾海滩、皇城海滩滩面下段有大量淤积，就整个海滩而言沉积物流失不大;而岩下海滩、太阳湾海滩滩面下段淤积量较少，整体上沉积物流失严重。经对比研究后发现造成这种差别的原因是:半月湾海滩东西走向，皇城海滩南北走向，分别在偏西风和北风、东北风的作用下，被冲刷的泥沙分别向东和向南搬运，最后分别被东部和南部突出的岬角将泥沙截住;而岩下海滩东西走向，太阳湾海滩东北-西南走向，它们的岬角都不突出，大量泥沙分别在偏南风和偏北风的作用下被直接搬运至近海。由此可见，岬湾海滩的岬角突出程度，是影响岬湾海滩对台风响应强度的重要因素之一。

5 结语

皇城海滩在1211号台风的影响下，剖面变化剧烈，但是不同岸段的响应情况不尽相同:切线段以淤积为主，过渡段、遮蔽段以侵蚀为主，遮蔽段在三个岸段中变化量最小，台风响应强度最弱。皇城海滩剖面的方向与台风“海葵”前进方向几乎相反，台风浪近乎正面的袭击使得其剖面有较强的地貌响应;海滩南部突出的岬角阻挡了泥沙的进一步搬运，海滩沉积物整体流失不大。

如前所述，台风路径走向、岬湾海滩相对台风的走向和其岬角突出程度是影响海滩对台风响应强度的重要因素。为了更好地反映岬湾海滩的台风地貌过程，在观测台风前后地貌变化时应在同一海滩的各个岸段均设置剖面。

致谢:贾建军、陈一宁、刘毅飞、杨志宏、赵旭峰、杨阳等同志参加了本项目的野外调查工作，特此表示感谢。

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