Scientia Geographica Sinica  2014 , 34 (3): 365-369 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2014.03.365

Orginal Article

胶州湾海域面积变化及原因探讨

马立杰1, 杨曦光12, 祁雅莉12, 刘艳霞1, 张金枝12

1.中国科学院海洋研究所 中国科学院海洋地质与环境重点实验室, 山东 青岛 266071
2.中国科学院大学, 北京 100049

Oceanic Area Change and Contributing Factor of Jiaozhou Bay

MA Li-jie1, YANG Xi-guang12, QI Ya-li12, LIU Yan-xia1, ZHANG Jin-zhi12

1.Key Laboratory of Marine Geology and Environment,Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, Shandong 266071,China
2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China

中图分类号:  P737.1

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2014)03-0365-05

收稿日期: 2012-12-23

修回日期:  2013-02-1

网络出版日期:  2014-03-10

版权声明:  2014 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  海洋公益性行业科研专项经费项目(201005010,200905004)资助

作者简介:

作者简介:马立杰(1976-),女,黑龙江佳木斯人,副研究员,博士,主要从事海洋地质与环境方面研究。E-mail: malijie@qdio.ac.cn

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摘要

基于已有研究成果,利用地形图、海图和遥感影像等资料,提取1863~2012年共6个年代胶州湾海岸线位置,量算5期胶州湾海域面积变化量,制作各期胶州湾海域面积变化及不同开发利用方式面积分布图。研究结果表明:在过去近150 a时间里,胶州湾海域面积减小41%,减小速率最大可达3.71 km2/a;1863年以前,胶州湾海域面积变化完全受自然因素控制;1863~1935年,自然因素是主控因素;1935~2012年,人类活动是主控因素;1863~2012年,填海造陆等开发利用方式导致的胶州湾海域面积变化数量逐期增加。

关键词: 胶州湾 ; 海域面积变化 ; 自然因素 ; 人类活动

Abstract

Based on previous results, using the topographic map, nautical chart and remote sensing data, six different periods (1863, 1935, 1969, 1987, 2002 and 2012)coastline position of Jiaozhou Bay were extracted. Also, we calculated the area change of Jiaozhou Bay in these five periods and making chanegs of sea areas in differetn periods and land area distribution map of different development and utilization types according to the way of the development and utilization. It is showed that, in the past 150 years, oceanic area of Jiaozhou Bay decreased by 41% from 578.5 km2 in 1863 to 343.09 km2 in 2012. In past 70 years, oceanic area of Jiaozhou Bay reduces sharply, and the rates are 3.08 km2/a, 2.78 km2/a, 3.71 km2/a and 1.68 km2/a, respectively. Oceanic area change of Jiaozhou Bay is 129.2 km2 and is controlled entirely by natural factor before 1863. Between 1863 and 1935, oceanic area change of Jiaozhou Bay is 15.1 km2, and the main factor of area change is natural factor. Only 9.4% of the area change is due to human activities. In1935-1969, oceanic area change of Jiaozhou Bay is 104.78 km2, and the area change caused by human activities is 87%. In 1969-1987, oceanic area change of Jiaozhou Bay is 49.99 km2, and the area change caused by human activities is 89%. Between 1987 and 2002, Oceanic area change of Jiaozhou Bay is 55.62 km2, the area change due to human activities is 90%. Between 2002 and 2012, oceanic area change of Jiaozhou Bay is 16.76 km2, and 99% of the area are caused by human activities. In 1935-2012, 93.89% of area change is caused by human activities, which is the main controlling factor. The way of development and utilization, such as sea reclamation, result in the area of Jiaozhou Bay increase in1863-2012. The maximum appears in 1987 to 2012 and the maximal area is 27.67 km2. In 1987-2002, land reclamation reaches the maximum scale; in 1935-1969, area of saltern achieves the largest. The impact of this way of development and utilization is devastating and irreversible.

Keywords: Jiaozhou Bay ; oceanic area change ; natural factor ; human activities

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马立杰, 杨曦光, 祁雅莉, 刘艳霞, 张金枝. 胶州湾海域面积变化及原因探讨[J]. , 2014, 34(3): 365-369 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2014.03.365

MA Li-jie, YANG Xi-guang, QI Ya-li, LIU Yan-xia, ZHANG Jin-zhi. Oceanic Area Change and Contributing Factor of Jiaozhou Bay[J]. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(3): 365-369 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2014.03.365

胶州湾位于山东半岛南部,全新世大暖期最大海侵侵入黄海深入山东半岛内陆所致,地理区域范围为35°38′~36°18′N,120°04′~120°23′E,以团岛头(36°2′36″N,120°16′49″E)和薛家岛脚子石(36°0′53″N,120°17′30″E)连线为界,是一个与黄海相通的半封闭型海湾[1,2]图1)。沿岸有洋河、大沽河、墨水河、白沙河、李村河和海泊河等十几条河流注入胶州湾。这些大河还有许多无名冲沟携带大量泥沙进入胶州湾,曾对胶州湾海域面积变化带来很大影响[3]。但是,近年来由于河流上游修建水库和筑坝等工程拦截影响,汇入胶州湾的泥沙量急剧减小,导致河流对胶州湾海域面积变化的影响也相应减弱[4,5]。近年来,填海造陆等人类活动极大地改变了海岸带和海湾的轮廓及面积[6,7],修建盐田和养殖池及围海造陆等人类活动对胶州湾海域面积变化的影响也在逐渐增强[8,9]。近70多年来胶州湾海域面积急剧减小,为“环湾保护,拥湾发展”等战略提供基础科学依据,深入探讨胶州湾海域面积变化情况及不同时期海域面积变化的主导因素是非常重要的。

图1   胶州湾地理位置

Fig.1   The location of Jiaozhou Bay, Shandong Peninsula

1 数据及处理方法

本文所选历史图件包括不同年代地形图、海图和遥感影像(表1)。数据处理过程中还参考胶州湾及附近区域海洋功能区划图、青岛市城市规划图和青岛市土地利用现状图等资料。Landsat TM影像获取时间是1987年11月和2002年10月,Landsat7 ETM+影像获取时间是2012年1月5日。纸质图件通过扫描和交互式跟踪矢量化进行地理编码,处理过程的综合均方根误差小于1∶1万比例尺。遥感影像几何精校正采用1∶5万地形图作为主控图件,影像采用二项多项式变换配准和双线性内插重采样,配准的均方根误差小于0.5个像元(15 m)。为提高解译精度,将Landsat TM的5、4和3波段进行彩色合成,将Landsat7 ETM+的4、3和2波段进行彩色合成,所有图件统一采用WGS84坐标系统UTM-51N投影。

表1   不同年代地形图、海图和遥感影像资料详细情况一览表

Table 1   A list of the topographic maps, nautical maps and remote sensing images in different years

年代(年)类型比例尺或分辨率坐标系统
1863海图1∶5.5万墨卡托投影
1935海图1∶10万墨卡托投影
1969纸质地形图1∶5万高斯投影
1987Landsat TM30 mUTM投影
2002Landsat TM30 mUTM投影
2012Landsat ETM+30 mUTM投影

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郑全安等[10]分析了利用遥感影像目视解译法提取海岸线误差可控制在30 m范围内,面积量算解译误差为6 km2。因此,本研究遥感影像的海岸线提取主要采用半自动-交互式目视判读解译[11]。两个操作员分别对影像解译岸线位置进行检验,最大限度减少岸线解译误差[12]。本文将盐田和养殖池视为不透水构筑物,以盐田和养殖池围堤向海测的平均大潮高潮时水陆分界的痕迹线作为人工岸线。1987年胶州湾海岸线中人工岸线占总岸线长度的87%[13],2002年人工岸线达到90%[13],2012年胶州湾大部分岸线类型为人工岸线,即使胶州湾北侧和西侧有潮滩分布,滩顶岸线类型也是人工岸线(北侧为养殖池塘,西侧为养殖池塘和人工堤)。河口处海岸线等详细界定方法参见文献[12]。

2 结果与讨论

2.1 不同年代胶州湾海域面积变化

根据历史记载和近年来的研究,大约6 000 a B.P.前,大暖期海侵达到最大范围,胶州湾边界在目前5 m等高线附近,胶州湾海域面积达707.7 km2[5,14]。此后,胶州湾海域面积不断减小。1863年为578.5 km2,1935年为559 km2,1971年为452 km2,1988年为390 km2,2001年为364.86 km2,2012年为343.09 km2表2)。在过去近150 a(1863~2012年)里,胶州湾海域面积减少235.41 km2,占原来(1863年)胶州湾海域面积的41%。

表2   近150 a来胶州湾海域面积变化情况一览表

Table 2   Area changes of Jiaozhou Bay in recent 150 years

年份(年)1863192819351958196619711977
面积(km2578.5a; 567.95b560559535470.3452±1423
获取途径海图 (1∶5.5万)海图海图 (1∶5万)地形图 (1∶10万)地形图
资料出处a[15];b[16]*[15]*[15][10][17]
年份(年)1986198819921998200120062012
面积(km2403±7390±7388368.33364.86353.92±3343.09
获取途径Landsat-5 TMLandsat-5 TM海图 (1∶2.5万)Landsat-5 TMLandsat-7 ETM+Landsat-5 TMLandsat-7 ETM+
资料出处[10][10][15][17][17][18]本研究

*胶澳志:第二卷.1928.

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1863~1935年,胶州湾海域面积变化比较平缓,平均减小速度为0.21 km2/a;1935~2012年,胶州湾海域面积变化剧烈,平均以2.95 km2/a的速度在减小(图2表3)。

图2   近150 a来胶州湾海域面积变化趋势

Fig. 2   The area-time plot of Jiaozhou Bay in recent 150 years

表3   5期胶州湾海域面积变化及其不同开发利用方式面积变化情况统计表

Table 3   The change of the area and land use types of Jiaozhou Bay in five periods

年代(年)1863~19351935~19691969~19871987~20022002~2012
总的面积变化(km2)
/变化速度(km2/a)
15.1/0.215.08(-)104.78/3.083.72(-)49.99/2.7811.09(-)55.62/3.711.17(-)16.76/1.685.75(-)
20.18(+)108.5(+)61.08(+)56.79(+)22.51(+)
自然因素导致的面积变化* (km2)13.6813.885.485.490.09
人类开发利用
面积(km2)
总和1.4290.944.5150.1316.67
盐田072.5812.77(19.49,-6.72)1.0030
养殖池塘00.625.6821.46-4.33
填海造陆等1.425.256.0627.6721.0
农用耕地012.47000

注:-表示岸线向陆地方向迁移;+表示岸线向海洋方向迁移。* 该面积主要为自然因素和人类围填海共同作用下岸滩冲淤的结果。鉴于很难定量区分以上两个因素,再加上人类围填海导致的岸滩冲淤面积变化相对较小,因此本文忽略围填海作用导致的岸滩冲淤,将该面积视为自然因素单独作用的结果。

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2.2 不同时期胶州湾海域面积变化及其开发利用情况统计

1863~1935年,胶州湾海域总的面积变化为15.1 km2,其中,自然因素导致的面积变化为13.68 km2表3图3a)。人类活动导致的面积变化为1.42 km2,为1901~1932年修建青岛港码头填海所致。此期间,未修建盐田和养殖池。人类活动导致的胶州湾海域面积变化只占总面积变化的9.4%,该段时期胶州湾海域面积变化的主控因素是自然因素。

图3   胶州湾海域面积变化及不同开发利用方式面积分布

Fig.3   The area change and distribution of different land use types in Jiaozhou Bay

1935~1969年,胶州湾海域面积变化较大,减小104.78 km2,自然因素导致的面积减小量为13.88 km2,占总面积变化的13%。人类活动导致的面积变化为90.9 km2,占总面积变化的87%,其中,修建盐田72.58 km2,修建养殖池0.6 km2,填海造陆等5.25 km2,农用耕地12.47 km2表3图3b)。该段时期,盐田和养殖池的修建使红岛与陆地相连,胶州湾大规模围、填海(图3b),人类活动是导致胶州湾海域面积减小的主控因素。

1969~1987年,胶州湾总海域面积变化为49.99 km2,自然因素导致的面积变化5.48 km2,人类活动导致的面积变化为44.51 km2,其中,修建盐田12.77 km2(其中,新建盐田19.49 km2,拆除盐田6.72 km2),养殖池25.68 km2,填海造陆等6.06 km2表3图3c)。该段时期,自然因素导致的胶州湾海域面积变化占总面积变化的11%,人类活动导致的胶州湾海域面积变化占总面积变化的89%,人类活动是该段时期胶州湾海域面积变化的主控因素。

1987~2002年,胶州湾海域总的面积变化为55.62 km2。自然因素导致面积变化为5.49 km2,人类活动导致的面积变化为50.13 km2。修建盐田1.0 km2,养殖池21.46 km2,填海造陆等27.67 km2表3图3d)。据不完全统计,该段时期,胶州湾沿岸已经完成或正在进行大型填海项目20多项[8],该期填海造陆等面积是5期中最大的,占总填海造陆面积(1863~2012年)的45%。

2002~2012年,胶州湾海域总的面积变化为16.76 km2,自然因素导致的面积变化为0.09 km2,人类活动导致的面积变化为16.67 km2,拆除养殖池面积4.33 km2,填海造陆等面积21.0 km2表3图3e)。在本研究的5期胶州湾海域面积变化中,该期填海造陆等规模位于第二位,占总填海造陆面积(1863~2012年)的34%。

1863~2012年的5个时间段,胶州湾海域面积减小速度依次为:0.21→3.08→2.78→3.71→1.68 km2/a。1987~2002年的15 a里,胶州湾海域面积变化速度最大,达到3.71 km2/a,1935~1969年的34 a里,胶州湾海域面积变化速度次之,达到3.08 km2/a。这两个时期是胶州湾开发的两个高潮期,1987~2002年,填海造陆达到最大规模,1935~1969年,盐田修建达到最大规模(见表3)。

3 结 论

根据影响胶州湾海域面积变化主控因素的不同,可将胶州湾海域面积变化划分为3个阶段:1863年以前,胶州湾海域面积缓慢减小,处于自然发育演化时期,为自然因素控制阶段;1863~1935年,胶州湾海域面积仍然处在缓慢减小阶段,人类活动开始干预胶州湾海域面积变化,但自然因素仍是控制胶州湾海域面积变化的主导因素;1935年至今,修建盐田和养殖池及填海造陆等人类活动使胶州湾海岸线大幅度向海推进,海域面积急剧减小,人类开发活动逐渐成为控制胶州湾海域面积变化的主导因素,为人类活动主控阶段。

1863~2012年,填海造陆等人类开发利用方式导致的胶州湾海域面积减少量逐期递增。该开发利用方式对海域面积变化的影响不可逆转。盐田和养殖等活动则不同,某种情况下,可以通过拆除围堤,使之恢复为海洋。因此,为减缓胶州湾海域面积减小速度,保护海湾和维持生态环境平衡,对胶州湾围海造陆等具有潜在威胁性的工程项目采取相应治理措施是非常紧迫的。

由于制图综合技术和多源数据融合技术存在的难点和海岸线解译精度等问题,研究中得出的面积存在一定误差,但在一定程度上可以反映出胶州湾海域面积变化趋势及各影响因素相对强度关系。

The authors have declared that no competing interests exist.


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