海岸带的水动力特征

海岸带的基本特征~

1.海岸带是资源最丰富的地带2.海岸带是区位优势最明显的地带3.海岸带是生态脆弱、灾害较多的地带

简介
海洋和陆地相互接触和相互作用的地带。包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围，即从波浪所能作
海岸风光集萃
海岸风光集萃 (20张)
用到的深度（波浪基面），向陆延至暴风浪所能达到的地带。它的宽度可从几十米到几十公里，一般可分为上部地带，中部地带（潮间带）和下部地带三个部分，上部地带，又称为陆上岸带，一般风浪和潮汐都不可能作用到，是过去因海水作用而形成的阶地地形，受陆上河流的侵蚀和堆积作用，沿岸风的作用形成沙丘，它的特征是海蚀崖，海蚀穴，海蚀阶地和平台。潮间带，由海滩和潮坪两部分组成，在这一带是海浪活动最积极、作用最强烈的地带。下部地带又称水下岸坡带，就是过去的海岸，而今已下沉到海水底下的地方，一般从低潮时海水到达的地方算起，到波浪、潮汐没有显著作用的地带。
世界海岸线长约44万公里，中国海岸线长达18000余公里，岛屿岸线14000余公里。海岸带蕴藏着丰富的生物、矿产、能源、土地等自然资源。还有众多深邃的港湾，以及贯穿内陆的大小河流。它不仅是国防的前哨，又是海、陆交通的连接地，是人类经济活动频繁的地带。这里遍布着工
海岸
海岸
业城市和海港。海岸具有奇特的、引人入胜的地貌特征，可辟为旅游基地。
在海岸及其邻近地带居住着世界人口的2/3，由此给海岸、河口的生态系统和生态环境带来不同程度的影响。海啸、飓风和台风侵袭海岸和海滩，对沿海的工业、农业造成危害。
中国海岸概况
中国位于亚洲大陆东南部，大陆海岸自鸭绿江口至北仑河口，长达1.8万多千米，再加上大小岛屿的海岸线，总长3.2万多千米。海岸有3种类型：基岩海岸、平原海岸、生物海岸。山东和辽东半岛海岸、杭州湾以南海岸以及台湾东海岸，绝大部分属基岩海岸。珊瑚礁海岸和红树林海岸属生物海岸。三角洲与三角湾海岸、淤泥质平原海岸及泥沙质海岸属平原海岸。
组成
在垂直于岸线的海岸横剖面上，海岸有下列组成部分：
①海岸（狭义）。紧邻海滨，在海滨向陆一侧，包括海崖、上升
海岸风光欣赏
海岸风光欣赏 (20张)
阶地、海滨陆侧的低平地带、沙丘或稳定的植被地带。
②海滨。也称海滩。从低潮线向上直至地形上显著变化的地方（如海崖、沙丘等），包括后滨和前滨。有人认为海滩尚应包含与海滩发育过程密切相关的水下部分。后滨指由海崖、沙丘向海延伸到前滨的后缘，其上发育暴风浪所形成的滩肩，有高度不大的陡坎或陡坡。滩肩向海一侧的边界为海滩坡度突变处，称肩顶或滩肩外缘。前滨指肩顶至低潮线之间的滩地。邻近肩顶的前滨部分，通常坡度较陡，也称滩面。
③内滨。自低潮线向海直至破波带的外界。有些内滨存在水下沙坝和水下浅槽。
④外滨。破波带外界向海一侧的底部较平缓地带（也有人认为外滨从破波带外界起延伸至陆架边缘为止）。但有些学者未划
海岸
海岸
出内滨，而将自低潮线开始的向海延伸部分（包括上面的内滨）统称为外滨。
⑤近岸带。包括海滩和水下泥沙活动的地带，约在水深10～20米的范围内。
研究简史
19世纪以前，海岸研究处于地形描述和资料积累的初始阶段。1909年，美国W.M.戴维斯在构造、营力、时间
海岸
海岸
三要素的基础上，提出上升、下沉海岸的侵蚀轮回学说，建立了海岸发育的系统概念。1919年，D.W.约翰孙的《海岸过程和海岸线发育》一书问世，使海岸地貌学成为一门独立的学科。20世纪40年代以来，随着军事和海岸工程建设的需要，海岸地貌学进入动力机制的研究阶段。苏联В。П。津科维奇在《海岸发育的基本理论》一书中，从动力学观点，阐明了海岸堆积地貌的形成机制。
D.L.英曼通过海滩观测，阐明了近岸带的泥沙运动和海滩地貌特征。C.A.M.金的《海滩和海岸》(1959)一书，系统地论述海岸发育的动力过程。随着科学技术的发展，运用新技术并结合物理和数学模型，海岸研究正向半定量和定量方向发展。
中国于50年代中期，逐步开展了海岸动力过程的研究工作。1964年在温州进行了中国海岸带第一次试点调查。1979年在温州开展全国海岸带和海涂资源综合调查试点，1980年后，逐步在沿海各省市开展“全国海岸带和海涂资源综合调查”。20多年来，中国海岸研究已经积累了大量资料，对海岸发育过程和海岸演变规律，特别是对淤泥质海岸研究已取得不少成果。
形成因素
海岸发育
地质构造和地壳运动奠定了海岸发育的基础。但在第四纪时期，冰期和间冰期的更迭，引起大幅度的海面升降变动，导致海侵和海退，使海岸处于不断变化之中。直至距今6000～7000年前，海面上升到接近于现代海面的高度，构成现代海岸的轮廓。自此，进入现代海岸发育阶段。
海浪
海浪在塑造海岸中是最积极、最活跃的动力因素。它具有巨大能量，对海岸或海岸建筑物产生巨大冲击力；在近岸物质搬运和堆积方面也起重要作用。在波浪作用下，通常粗颗粒物质向岸搬运，细颗粒物质向海搬运；自岸向海，海岸带泥沙由粗变细，较陡的海岸剖面在波浪侵蚀堆积作用下逐渐变缓。
近岸流
斜向入射的波浪逼近海岸时，在破波带内产生平行于海岸的沿岸波流。由向岸的水体输移和由此产生的离岸水流（裂流），波浪破碎造成的激浪流，加上潮流，构成了复杂的近岸流系。海水流动所产生的泥沙运动，形成一系列海滨堆积地貌。
潮汐
潮汐引起的海水周期性升降运动以及随之产生的海水水平方向运动，对塑造海岸有重要影响。不同岸段潮差有较大差别，潮差大小直接影响海水动力所能作用到的范围。相应的潮流水平流动，在有的水域，流速不足一节；而在中国杭州湾，涌潮通过最大潮流流速可达12节以上。尤其对细颗粒物质组成的海岸，潮流是泥沙运移的主要营力。
生物
在热带和亚热带生物作用较为明显。在珊瑚和珊瑚礁发育地区，构成珊瑚礁堆积海岸。在红树林和盐沼植物广泛分布的海湾、河口潮滩上，形成平静、隐蔽的海岸环境，利于细颗粒物质迅速堆积。但在有些海岸生物作用对海岸岩石产生一定的分解和破坏作用。
气候因素
在不同气候带，因温度、降水、蒸发、风等因素不同，风化作用的表现有所差异，进而影响到海岸的发育演化，并使海岸发育具有一定的地带性。
类型
海岸地貌类型众多复杂，千差万别。许多研究者试图将海岸划分为各种类型。如约翰孙把海岸分成上升海岸、下沉海岸、中性海岸和复式海岸；H.瓦朗坦从上升与下沉、侵蚀和堆积的概念出发，按各种组合进行分类；F.P.谢泼德则将海岸分为原生海岸和次生海岸以及若干亚类。对于海岸的分类，至今未取得一致的认识。由于海岸环境因素十分复杂，制定统一的海岸分类，还有待于实际知识的积累。根据塑造海岸的主导因素和海岸的物质组成，可提出下列主要海岸类型。
侵蚀
第四纪冰川后期海面上升，海水淹没了沿岸山谷和河口，形成岬角、港湾相间的曲折岸线。这种海岸形态与地质构造因素有关，中国如浙江、福建曲折岸线的形成，便受到构造线的控制。在这类海岸上，因波浪折射，岬角岸段波浪能量辐聚，而港湾岸段波能相对较小，产生岬角岸段侵蚀、港湾岸段堆积的侵蚀-堆积相间的海岸地貌。在侵蚀岸段有多种多样的地貌形态：
海蚀洞。面向开敞海域的山地或台地，在与海面交接的部位，受波浪侵蚀，沿着节理、断层、层理面等地质薄弱面，形成向陆内凹的浪蚀壁龛。又因水位变化，岩壁干湿交替变化，加速了岩石风化和浪蚀过程，使壁龛扩大成海蚀洞。洞穴的横断面，高度大于洞宽；纵断面上，洞深又远大于高度。海蚀洞顶一般为波浪作用的上界，其底部略低于海面。两端贯通的海蚀洞，称海拱石。海拱石塌陷，坚硬的岩石残留体称为海蚀柱。
海蚀陡崖。海蚀洞不断扩大，重力作用使上部岩石崩落，形成陡崖。坠落的岩屑,一部分被沿岸流搬运，一部分被波浪卷带，可进一步磨蚀岩壁。
海蚀平台。在海蚀陡崖发育与后退的过程中，其前方的岸坡逐渐塑造成向海缓斜的岩质平台。海蚀平台多位于海平面附近，其宽度与岩性有关。在平台拓展的过程中，波浪能量消耗在对平台面的摩擦和碎屑物质的搬移上，减弱了波浪对海岸的侵蚀能力，海岸后退速度逐渐减缓，乃至稳定。在高潮位附近，也有海蚀平面分布，可能是暴风浪作用的结果或构造上升所致。　海岸的侵蚀过程与岩性有密切关系。结构致密的花岗岩组成的海岸，常呈层状剥落，岩体大多呈浑圆状，如苏联白海北部的科拉半岛。由石灰岩构成的基岩海岸，经海水溶蚀，岩石表面布满沟谷，峰脊起伏，溶洞发育，以亚得里亚海北部的达尔马提亚海岸最为典型。岩性松软的海岸，抗蚀强度较差，海蚀陡崖后退较快，如印度尼西亚由火山灰组成的喀拉喀托岛,据统计，1883～1928年海岸平均后退速度达每年46米。波浪作用使海岸变得奇丽多姿，常见幽洞曲径、嶙峋怪石，可辟为旅游胜景。如中国海南岛崖县西南海滨、大连小平岛东侧崖壁及苏格兰的斯塔法岛等地。
断层海岸
断层海岸基本上受地质构造控制。中国台湾省东部为挺直的断层海岸，北起三貂角，南至鹅銮鼻，长达360公里，有的地方高达1800米，是世界上最高的断层海岸。它的水下岸坡陡峻，离岸30公里，便是深达4500米的深海。在多佛尔海峡的英国海岸，一堵截切侏罗纪白垩土的白色崖壁，构成奇特美丽的海岸。
堆积海岸
沙（砾）质堆积海岸
由不同粒级的松散泥沙或砾石组成，沿岸分布有海滩、沙堤、沙嘴、水下沙坝和风成沙丘等堆积地貌，往往伴有泻湖发育：
海滩。海滩的演变与沿岸波浪特征、泥沙补给和水体渗透性质等因素密切相关。当激岸浪的向岸流速大于离岸流速时，海滩物质供应量大于被搬走量，海滩发育，横剖面呈凸形，常见于砾石海滩；反之，水体渗透作用较弱的海滩，离岸流速大于向岸流速，海滩横剖面呈凹形，常见于中、细沙组成的海滩。海滩物质一般上部较粗，滩坡坡度较大；下部物质较细，滩坡平缓。由于激岸浪及其冲流和回流的反复作用，使海滩沙成为分选最佳的沉积物。
在北美洲的大西洋海岸，欧洲的北海海岸，有一系列与岸平行，经常出露水面的海岸沙堤。被沙堤和陆地环抱的水域，称为泻湖。在岬角、海湾毗连的岩石岸段，常有沙嘴发育。沙嘴是沿岸漂移的沙砾组成的狭长堆积体，一端与陆地衔接，一端顺沿漂沙方向延伸入海。有的沙砾堆积体形成连岛沙洲，使岛屿与陆地或岛屿与岛屿连接起来。有些海滩上，常见到与岸平行或有一定交角的沙脊和凹槽相间的起伏地形，称脊槽型海滩，如法国的诺曼底海岸和英国的部分海岸。
海岸沙丘。在风力吹飏下，海岸上可形成波状起伏的沙丘。沙丘排列方向常与风向成直角，迎风面比较平缓而坚实，背风坡比较陡峭而松散。如中国北戴河沿岸、福建长乐沿岸，法国濒临大西洋部分岸段，英国的德文郡海岸，北海的部分海岸，澳大利亚东南部和西部海岸，美国东部和西部部分岸段，都有海岸沙丘分布。
沙质堆积海岸的剖面形态，因波浪特征和波向变化而常有变化。暴风浪和涌浪都塑造与其相适应的剖面，导致沙质堆积海岸的季节性演变。如美国西海岸和非洲西海岸，在冬季形成暴风浪剖面,夏季形成涌浪剖面。中国中、南部海岸，夏、秋季多暴风浪剖面，冬季则多涌浪剖面。
淤泥质堆积海岸
位于泥沙来源丰富，潮汐作用较强的岸段。海岸物质大多由0.05～0.001毫米的细颗粒泥沙组成，形成广阔平缓的低海岸平原。波浪通过浅滩，能量较弱，潮汐作用显得较为活跃。淤泥质海岸岸线平直，海岸地貌单一，按潮汐、波浪作用差异以及地貌特征，可分为：潮上带。位于平均大潮高潮位以上，特大潮汛或风暴潮时海水可到达的范围。该带地势微有起伏，低洼地分布其间，有暴风浪作用和流水痕迹。盐沼地上生长有稀疏的耐盐植物：
潮间带。为平均大潮高潮位到平均大潮低潮位之间的海水活动地带，即高潮被淹，低潮出露的海涂（潮滩）。此带泥沙活动频繁，侵蚀、淤积变化复杂，潮滩上留有由落潮水流冲刷而成的树枝状潮水沟，以及由波浪侵蚀成的坑洼。各地潮间带宽度不一，一般为几公里，最宽的可超过10公里。
潮下带。在平均大潮低潮位向海一侧，为潮滩的延伸部分。其组成物质较细，水下岸坡平缓，等深线延伸方向与岸近于平行。
淤泥质堆积海岸在世界各大河口附近都有分布。中国的长江、黄河、珠江等河流每年有巨量泥沙入海，使中国的淤泥质海岸广为发育，并独具特点。它大体上可以分为二种：一种是在河口三角洲基础上形成的，如渤海西部和江苏中、北部的海岸；另一种是沿岸水流搬移的细颗粒泥沙，在隐蔽的海湾堆积，如杭州湾以南至闽江口以北的港湾淤泥质海岸。
与更新世冰水沉积作用有关而发育成的淤泥质海岸，岸外海滨有一列断续相接的岸外沙堤，构成有利于细颗粒泥沙堆积的环境，其中以荷兰海岸最为典型，美国东部海岸，联邦德国、丹麦、英国部分海岸也有发育。
三角洲海岸
河流携带泥沙在河口堆积，形成向海伸突的三角洲海岸。按三角洲的形态可分为：鸟足状三角洲，岸线外形似鸟足，如美国密西西比河三角洲；尖嘴状三角洲，岸线向海伸突，如意大利的台伯河三角洲；扇状三角洲，岸线平缓向海突出，如中国的黄河三角洲和埃及的尼罗河三角洲。此外，还有多岛屿、多汊道三角洲，如印度的恒河三角洲和中国的珠江三角洲。
生物海岸
自南北回归线附近至赤道的浅海地区，繁殖和生长着珊瑚和红树林等生物群落，构成热带和亚热带特有的海岸类型：
珊瑚礁海岸。由造礁珊瑚、有孔虫、石灰藻等生物残骸构成的海岸。珊瑚礁可分为岸礁、堡礁和环礁等类型。岸礁通常紧贴海岸发育，在近岸海域形成一片宽阔浅水地带，随着珊瑚礁加宽，海岸线向海方向推移。堡礁的延伸方向与岸线几乎平行，外缘坡度很陡，它与海岸之间被泻湖分隔开来。环礁在平面上呈环形，围绕着一个泻湖水域。
红树林海岸。在热带和亚热带的潮滩上，生长着耐盐、繁茂的红树林植物群落，构成了特殊的生物海岸。由于红树林植物的葱郁树冠，特殊的根系，以及林间的枯枝落叶，既抑制了风暴潮对海岸侵蚀，又阻滞涨落潮水流，促使泥沙堆积，岸滩淤涨。在低海岸平原上，生长有陆生植被；潮上带沼泽上灌木丛生；潮间带泥滩为红树林沼泽；潮下带为浅水泥滩，红树林的一些先锋种可率先生长。这几个植被景观带，随着岸滩淤涨而由陆向海方向演替。

（一）波浪

1.波浪要素

波浪是风吹过海面时，通过压力和摩擦作用将能量传递给海水，使海水质点离开平衡位置做圆周运动，海面随之发生周期性起伏，形成波浪。波峰是波浪的最高部分，波峰的连线叫做波峰线，波浪传播方向上与波峰线垂直的线称波射线。波谷是波浪的最低部分，相邻两个波峰或波谷之间的水平距离叫波长L，波峰与波谷的垂直距离叫波高H（图9-2）。相邻两个波峰或波谷通过海面同一点的时间间隔叫周期

，单位时间内波浪所走的距离叫波速c，波长、波速和周期有如下的关系：

地貌学及第四纪地质学基础

图9-1 海岸带结构图

图9-2 波浪要素

（据E.Bird，1984）

2.波浪的能量

波浪对海岸作用的强弱决定于波浪能量。波能大小在海水的单位宽度内与波高的二次方成正比，与波长的一次方成正比。即

地貌学及第四纪地质学基础

式中：ρ为海水；g为重力加速度；H为波高；L为波长。由此可见，波浪越大，波高越高时，波能就越大，对海岸的作用也就越强。

3.波浪在深水区作用特点

形成波浪的水质点在深水区作等速圆周运动。在某一时刻，海面上沿波浪传播方向上的相邻做圆周运动的水质点P₁、P₂、P₃、…、P₉依次落后一定的相位，这些处于不同相位的水质点构成一条波形曲线（图9-3）。经过某一瞬间后，上述水质点在各自的轨道上分别绕中心O₁、O₂、O₃、…、O₉移动相同的一段距离至P′₁、P′₂、P′₃、…、P′₉，波形由实线移动到了虚线的位置。因此，波形的传播是具有一定相位差的相邻水质点作周期性圆周运动的结果。水质点沿轨道运动一周，波形向前移动一个波长。

图9-3 深水波水质点的轨道运动与波形传播

（据同济大学，1982）

波浪一方面沿着海面向前传递，同时也向下部水层传递（表9-1、图9-4）。在海面以下一个波长的深度处，水质点运动轨道的直径只有海面波的1/512。如在大洋中波高10m、波长为200m的大浪，在海面以下200m深处，变为波高不足2cm。由外海传来的波浪进入水深小于1/2波长的浅水区时，波浪中的水质点才能比较明显地扰动海底。因此，常把海面以下1/2波长的深度看做波浪作用的极限深度（水下岸坡的下限），这个深度所在的面叫波基面。外海来的深水波在这里开始触及海底，并转变成浅水波。

图9-4 波高随水深的变化

（据H.JL罗烈，1956）

表9-1 波浪运动随深度增加的变化

4.波浪在浅水区作用特点

当深海的波浪进入海岸带浅水区后，因水深减小，波浪同海底的水下岸坡相互摩擦，外形发生变化，水质点的运动轨迹由圆形变成椭圆形。愈向海底，轨迹形状愈扁，到达海底时水质点就只是平行于海底作前后往复运动（图9-5）。在同一个波浪周期内，水质点向岸运动（相当于波峰通过）速度比向海运动（相当于波谷通过）速度快。深度愈浅，轨迹变形愈强，水质点向岸运动速度也就愈大于向海运动速度。同时，波浪的外形也随之不对称，前坡变陡，后坡变缓。最后由于重力作用使波浪倒转破裂，并依靠惯性力抛向和撞击海岸，称波浪的破碎（激浪、击岸浪）。

图9-5 浅水区波浪水质点运动轨迹图示

此外，波浪运动到近岸地方时，还会出现波浪折射现象。当波浪前进方向与海岸斜交会产生波的折射作用，当波浪进入平直海岸浅水区时，其传播速度随水深而变小，使波峰弯曲逐渐平行于海岸（图9-6）。当波浪进入曲折的岬湾时，波浪的折射使波能集中在岬角，形成冲刷区；而波浪进入海湾时，波能是辐散的，可形成堆积区（图9-7）。

图9-6 波浪在平直海岸的折射

图9-7 波浪在曲折海岸的折射

（据B.Π.曾柯维奇）

a—平直海岸边；b—港湾式海岸边；虚线为波射线；斜短线为波峰线（宽度表示波能）

（二）潮汐

潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性海面垂直涨落和水平方向进退，前者称为潮汐，后者称为潮流。

由潮汐所引起的海面上涨到最高的位置称高潮；而下落到最低位置称低潮。海面从低潮上升到高潮称涨潮；而从高潮下降到低潮称落潮。相邻高潮和低潮的潮位差称潮差（图9-8）。

图9-8 潮汐要素

潮汐是由月球和太阳的引潮力所产生的。引潮力又称涨潮力，月球对地球的引潮力，是由月球引力和地月系统旋转时发生的离心力的合力所形成的。据万有引力定律，物体间相互引力与物体质量成正比，与两者距离的平方成反比。

地貌学及第四纪地质学基础

式中：F为万有引力；K为万有引力常数；D为两天体中心距离。月球质量虽仅为地球质量的1/81，但它距离地球只有38.4万km，太阳质量虽为地球的33.3万倍，但与地球的平均距离达14960万km，所以月球对地球的引力反比太阳引力大许多。

在地球的不同地方，月球的引力方向不同、大小不等（图9-9），引力方向指向月球中心，它的大小因地球上各地距月球中心距离而不同，月球的直射点B距月球中心最近，引力最大，地心E点次之，A点和C点更次之，B点的对应点D最小。另一方面，由地月构成的系统又围绕共同质心旋转，在地球上每一点所产生的离心力，其方向相同、大小相等。地球上由月球引力和离心力合成的引潮力在地球各点是不同的，在地心（E）月球引力和离心力大小相等，方向相反，两者抵消，没有引潮力。在月球直射点B，引力大于离心力，其合力引潮力向着月球方向，造成海水上涨现象，因其涨潮方向与月球方向一致，故称顺潮。在对应点D，离心力大于引力，其合力背向月球方向，这种引潮力引起的涨潮称为“对潮”。在A点和C点，引力和离心力的合力产生向着地球中心的合力，使海水下降。

图9-9月球引潮力

潮汐有周期性变化，表现为一日之间的涨落潮变化。以太阳日（一个太阳日为24时51分）为准，如一日有两次高潮和两次低潮，称半日潮，后一次高（低）潮比前一次高（低）潮出现时刻延迟约26min，此外还有全日潮、月周期潮等。

潮汐通过引起水面的升降和潮流影响着海岸带的地貌，主要表现为对海岸进行侵蚀和泥沙的搬运。当潮流速度为10～20cm/s时，就可以掀起潮间带的粉沙淤泥，退潮时被搅起的悬浮物就会淤积下来。在地形突然缩窄的海峡区，潮流流速达每小时5～6海里，可把石质海底冲刷出很深的沟槽，并能搬动大石块。当潮流进入河口三角港湾时，波能集中，越接近湾顶潮差越大。如我国钱塘江最大潮潮差达8m以上，波斯湾达10m以上，巨大的潮差集中大量的能量对海岸地貌塑造有极深刻的影响。

（三）海流

海流主要是由盛行风以及因海水温度和盐度不同，而产生的密度水平差异所引起的方向相对稳定的海水流动。在海岸带海流作用与波浪作用或潮流作用相比是非常微弱的。海流的形成可由风的作用、气压梯度、海水密度和温度以及潮汐等影响所致。大部分海流从海洋到达海岸带沿途受海底摩擦、地形阻碍以及波浪、潮汐和河流流水的顶托，其作用已非常微弱，对海岸地貌塑造作用不及波浪和潮汐作用强。

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