广西北海涠洲岛海岸带监测剖面侵淤分析.pdf

环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全87作者简介：刘楚源，男，本科，工程师，研究方向为测绘工程。广西北海涠洲岛海岸带监测剖面侵淤分析刘楚源（广西壮族自治区海洋地质调查院，广西 北海 536000）摘要：基于 CORS 的 RTK 无验潮水深测量对广西北海涠洲岛进行海岸带侵蚀淤积监测，通过2022 年度数据进行对比，其结果表明涠洲岛西南面滴水丹屏 JC02 监测剖面高潮带以侵蚀为主，表现为强侵蚀和严重侵蚀，中部高潮带为轻微淤积，除了西北侧低潮带为侵蚀外，其余区域低潮带和潮下带整体表现为淤积；涠洲岛东北面苏牛角坑 JC05 监测剖面高潮带表现为严重侵蚀和侵蚀，中部高潮带表现为淤积，低潮带和潮下带整体表现为淤积。在分析后发现，基于 CORS 的 RTK无验潮水深测量对海岸带侵蚀淤积剖面监测，其数据具有高精度、高效便捷、测量范围大和可全天候作业的优点，可以填补一般监测项目空白期过长的不足，开展常态化监测，为取得成果提供可靠地保障。关键词：RTK；监测剖面；常态化监测；侵蚀淤积0 引言海岸带冲淤演变是河口海岸地区普遍存在的自然现象，对其进行研究具有重要的理论意义和实践意义1。这种演变是自然的过程，但是也受到人类活动影响。海岸带侵蚀淤积是导致海岸线后移、崩塌和航道、水道堵塞的原因，其所伴随的海岸带地质灾害会严重影响当地经济发展2-3。因此，改善海岸带监测的技术方法也越来越受到测绘学科的重点关注。随着测量技术的日新月异，实时动态测量（real-time kinematic survey，RTK）问世，实现了水底地形测量的无验潮模式，可以精确、快捷地获取水底地形数据4-5。基于RTK 技术发展起来的卫星导航定位连续运行基准站（global navigation satellite system continuously operating reference station，GNSS CORS）服务，更是进一步拓宽了 RTK 技术在海岸带侵蚀淤积监测中的应用面，其有着定位侧身精度高、高效简洁、覆盖范围更大、可全天候作业的优点6-7。RTK 无验潮水底地形测量作业原理简言之即，首先将全球定位系统（global positioning system，GPS）天线安装固定至数字化测深仪换能器正上方，GPS 天线接收数据高程 h0，量取 GPS 天线至换能器底部 h1，测深仪通过换能器实时读取水深 h2，则该点水底高程 h 为 h=h0-h1-h2（1）通过 RTK 技术可以实时获得 GPS 天线的厘米级坐标（x，y）和高程（h），不需要建立验潮也可以直接获得水底高程数据5。本文将着重于在高精度、常态化的基础上，对广西北海市涠洲岛镇西南面滴水丹屏（监测剖面编号为JC02）和东北面苏牛角坑（监测剖面编号为 JC05）监测剖面进行数据分析，通过 2022 年间 2 条监测剖面数据对比，对其海岸带侵蚀淤积分析，以填补一般监测项目监测空白时间段过长的不足。1 监测区域概况涠洲岛位于北部湾中部，北临广西北海市。经纬度范围为 2054N2110N，10900E10915E，总面积 24.74 km2。涠洲岛海域平均潮差为 2.13 m，最大潮差可达 4.51 m。2 工作内容2.1 建立监测剖面在广西北海市涠洲岛镇布设海岸带侵蚀淤积监测剖面 2 组，分别为涠洲岛西南面的滴水丹屏（监测剖面编号为 JC02）和涠洲岛东北面的苏牛角坑（监测剖面编号为 JC05），每组 3 条剖面线，主剖面编号分别为 JC02-Z 和 JC05-Z，辅助剖面编号为 JC02-F1、JC02-F2、JC05-F1 和 JC05-F2，并选择在能长期保存环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第11期88且地质条件较为稳定、不易变形的地方埋设监测牌和水准标石。2.2 技术方法选 择 在 2022 年 3 月、7 月、9 月 和 11 月 对 这 些监测剖面进行剖面测量，低潮线以上岸滩部分，使用RTK 测量，地形起伏变化处加密测量。低潮线以下部分，采用 RTK 无验潮模式测量，要求低潮线以上有部分重合。最后换算为统一的黄海高程基准下连续的地形监测剖面。3 取得成果与侵蚀淤积现状分析根据海岸侵蚀监测与评估技术规范（征求意见稿），计算各剖面岸滩下蚀速率，评定监测区海岸侵蚀淤积的等级。3.1 JC02 监测剖面成果与侵蚀淤积分析JC02 侵蚀淤积剖面监测结果如图 1。根据每次测量的监测剖面成果图分别计算高潮带、低潮带和潮下带 2022 年各阶段蚀淤速率和侵蚀等级，见表 1。由表 1 可知，JC02-F1 剖面高潮带以侵蚀为主，低潮带和潮下带有侵蚀有淤积，无明显特征；JC02-Z剖面高潮带有侵蚀有淤积，无明显特征，低潮带和潮下带整体呈夏淤冬蚀的特征；JC02-F2 剖面高潮带和低潮带有侵蚀有淤积，无明显特征，潮下带呈夏淤冬蚀的特征。3.2 JC05 监测剖面成果与侵蚀淤积分析JC05 侵蚀淤积剖面监测结果如图 2。根据每次测量的监测剖面成果图分别计算高潮带、低潮带和潮下带 2022 年各阶段蚀淤速率和侵蚀等级，见表 2。由表 2 可知，JC05-F1 剖面高潮带以侵蚀为主，呈夏蚀冬淤的特征，低潮带和潮下带以淤积为主，呈夏淤冬蚀的特征；JC05-Z 剖面高潮带为淤积，低潮带上半年侵蚀，下半年淤积，潮下带呈夏淤冬蚀的特征；JC05-F2 剖面高潮带有侵蚀有淤积，无明显特征，低潮带和潮下带呈夏淤冬蚀的特征。表 1 JC02 剖面各阶段蚀淤速率和侵蚀等级统计表 单位：cm/a剖面编号区间37 月的蚀淤速率侵蚀等级79 月的蚀淤速率侵蚀等级911 月的蚀淤速率侵蚀等级JC02-F1高潮带-30.47严重侵蚀-12.29强侵蚀-41.58严重侵蚀低潮带-6.16侵蚀-21.39严重侵蚀22.41淤积潮下带57.80淤积187.83淤积-139.99严重侵蚀JC02-Z高潮带69.50淤积-39.14严重侵蚀52.64淤积低潮带-4.97微侵蚀63.90淤积-45.49严重侵蚀潮下带17.40淤积202.69淤积-121.28严重侵蚀JC02-F2高潮带-105.75严重侵蚀41.38淤积-134.80严重侵蚀低潮带-23.36严重侵蚀64.73淤积-41.94严重侵蚀潮下带43.93淤积180.41淤积-127.37严重侵蚀图 1 JC02-Z 监测剖面成果图高程/m距离/m0500.01 000.01 251.5环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全894 结束语1）基于 CORS 的 RTK 无验潮水底地形测量在海岸带侵蚀淤积监测工作中具有高精度、高效便捷等优势，可以填补一般监测项目监测空白期过长的不足，为以后开展常态化监测及获得的成果数据精度提供有力保障。2）JC02 组监测剖面岸滩高潮带以侵蚀为主，表现为强侵蚀和严重侵蚀，蚀淤速率达-25.66 cm/a，中部高潮带为轻微淤积，蚀淤速率为 2.67 cm/a；除了西北侧低潮带为侵蚀外，其余区域低潮带和潮下带整体表现为淤积。3）JC05 组监测剖面高潮带表现为严重侵蚀和侵蚀，蚀淤速率达-29.44 cm/a，中部高潮带表现为淤积，蚀淤速率为 21.16 cm/a；低潮带和潮下带整体表现为淤积。5 参考文献1 曹佳,茅志昌,沈焕庭.杭州湾北岸岸滩冲淤演变浅析 J.海洋学研究,2009,27(4):1-9.2 黄玲玲,成建梅,刘军,等.海岸带地质灾害评估理论与方法研究进展J.水文地质工程地质,2009,36(1):133-137.3 夏真,林进清,郑志昌.海岸带海洋地质环境综合调查方法 J.地质通报,2005(6):570-575.4 高斌,吴向阳,刘娟.GPS 在水下地形测量工程中的应用 J.测绘科学,2009,34(增刊):149-150.5 欧乐,吴年丰,张建.无验潮水深测量测深精度分析及检验 J.测绘地理信息,2022,47(2):45-48.6 张国利,时小飞,杨开伟,等.网络 RTK 支持下的无验潮水深测量方法及其应用 J.测绘通报,2016(12):140-141.7 何书镜.基于 CORS 的网络 RTK 技术在水下测绘中的应用 J.海洋测绘,2011,31(6):69-71,79.图 2 JC05-Z 监测剖面成果图表 2 JC05 剖面各阶段蚀淤速率和侵蚀等级统计表 单位：cm/a剖面编号区间37 月的蚀淤速率侵蚀等级79 月的蚀淤速率侵蚀等级911 月的蚀淤速率侵蚀等级JC05-F1高潮带-41.45严重侵蚀-51.60严重侵蚀16.75淤积低潮带-4.76微侵蚀199.57淤积-151.73严重侵蚀潮下带55.12淤积195.15淤积-167.15严重侵蚀JC05-Z高潮带18.52淤积29.99淤积17.61淤积低潮带-15.62严重侵蚀19.98淤积6.40淤积潮下带22.01淤积193.25淤积-185.15严重侵蚀JC05-F2高潮带-30.56严重侵蚀67.10淤积-32.41严重侵蚀低潮带-7.97侵蚀153.02淤积-94.30严重侵蚀潮下带52.35淤积163.91淤积-155.73严重侵蚀高程/m距离/m0500.01 000.01 500.02 000.02 319.9