为了应对气候变化和人类活动导致的日益增长的海岸灾害风险，或是满足经济发展、海上运输、资源开发和旅游娱乐需求，人们建设了大量的海岸建筑物，如海堤、防波堤、河口导堤、码头、人工岛等。随着海平面上升和风暴潮的加剧，以及海岸地区城市化和人口增长的持续，人工岸线的比例或将继续升高[1]。

然而，这些“硬质”海岸建筑物也带来了许多副作用，甚至，较高的人工岸线比例已经被认为是影响海岸侵蚀易损性的重要因素[2]。就沙质岸线而言，海岸建筑物引起的临近沙滩侵蚀，不仅会破坏海岸自然景观和生态系统，还会增加海岸受灾风险，对海岸设施和人身、财产安全造成威胁，一直备受关注[3-5]。

为了更好地解决海岸建筑物所带来的负面影响，海岸管理者和研究人员正致力于寻找更多“基于自然的解决方案”。沙滩养护，作为一种有效且生态和环境友好的软防护手段，已被广泛地用于缓解沙滩侵蚀和重建自然景观[6]。此外，在国外一些地区，专门构建了旁通输沙系统，用以解决海岸建筑物造成的沿岸输沙中断问题。该系统通过泥沙泵和管道网，将海岸建筑物拦截的泥沙运移至其下游侧，以维持建筑物下游岸线的泥沙供给[7]。除了这些广泛认可的方法，一种潜在可行但鲜有研究的方法就是直接拆除不适宜的海岸建筑物，即移除干扰系统的原始因素以触发系统的自然恢复。最近，越来越多的决策者在海岸整治修复中将这一方案纳入考虑范围和实施方案[8,9]。

尽管这一方法有望实现自然的海滩形态恢复，但缺乏对海岸恢复能力的理解和认识是评估其有效性的一大阻碍，并为其在不同地区的规划和实施带来了不确定性。确切地说，许多与海滩形态对海岸建筑物拆除的响应过程有关的关键问题尚不清楚，如，海岸建筑物拆除后，海滩能否恢复至被其影响前的状态、恢复程度如何、恢复时间的长短、以及哪些因素或过程将影响恢复能力。考虑到海岸建筑物周围形成的沙岬颈、不连续岸线等独特的海岸地形将暴露于极不匹配的水动力环境，海岸建筑物拆除可能会导致快速且剧烈的岸线演变，表现出岸线断裂、沙嘴发育和岸线融合等复杂行为。以前的研究主要关注于海岸建筑物建设的影响，对于海岸建筑物拆除后的海滩地貌演变过程与物理机制的认识仍十分匮乏。

针对这一问题，课题组使用新型岸线演变模型ShorelineS探究了防波堤拆除后的沙质岸线自然恢复能力。通过模拟不同防波堤形式和动力环境下防波堤拆除后的岸线演变过程，定量分析了岸线恢复率和恢复历时的变化规律和影响因素。研究发现，在拆除防波堤后，沙质岸线具有自然恢复的能力，但其恢复率和恢复历时差异显著。根据防波堤和环境条件，岸线可能部分或完全恢复至防波堤建设前的状态，恢复历时在几年至几百年不等。然而，在一定条件下，防波堤拆除也可能导致岸线侵蚀加剧。较高的岸线恢复能力（高恢复率和短恢复历时）与较短的防波堤长度、向下游倾斜的防波堤方向、较低的波浪入射角度和较大的沿岸输沙率有关。研究揭示了沙嘴的发育、延伸、断裂、融合等演变行为是影响防波堤拆除后岸线恢复能力的关键过程。基于模拟结果和所得认识，最终我们提出了初步的定量评估岸线恢复能力的实用性公式。这一研究成果为工程干预下的海岸地貌韧性提供了新的认识，也可为海岸建筑物拆除相关的海岸管理决策和项目规划提供支持。

相关研究成果发表于学术期刊《Frontiers in Marine Science》（2023年第10卷），迟善航博士生和张弛老师分别为论文的第一作者和通讯作者。本研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金重点项目和中央高校基本科研业务费项目的支持。

论文信息：

Chi, S., Zhang, C., Zheng, J., 2023. Sandy shoreline recovery ability after breakwater removal. Frontiers in Marine Science, 10, 1191386. doi: 10.3389/fmars.2023.1191386

参考文献：

[1] Gittman, R. K., Fodrie, F. J., Popowich, A. M., Keller, D. A., Bruno, J. F., Currin, C. A., et al. (2015). Engineering away our natural defenses: an analysis of shoreline hardening in the US. Front. Ecol. Environ. 13 (6), 301–307. doi: 10.1890/150065

[2] Cai, F., Cao, C., Qi, H., Su, X., Lei, G., Liu, J., et al. (2022). Rapid migration of mainland China’s coastal erosion vulnerability due to anthropogenic changes. J. Environ. Manage. 319, 115632. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.115632

[3] Luijendijk, A., Hagenaars, G., Ranasinghe, R., Baart, F., Donchyts, G., and Aarninkhof, S. (2018). The state of the world’s beaches. Sci. Rep. 8, 6641. doi: 10.1038/s41598-018-24630-6

[4] Liu, G., Qi, H., Cai, F., Zhu, J., Zhao, S., Liu, J., et al. (2022). Initial morphological responses of coastal beaches to a mega offshore artificial island. Earth Surface Proc. Landforms 47 (6), 1355–1370. doi: 10.1002/esp.5320

[5] Chi, S., Zhang, C., Wang, P., Shi, J., Li, F., Li, Y., et al. (2023). Morphological evolution of paired sand spits at the Fudu river mouth: wave effects and anthropogenic factors. Mar. Geol. 456, 106991. doi: 10.1016/j.margeo.2023.106991

[6] Li, Y., Zhang, C., Dai, W., Chen, D., Sui, T., Xie, M., et al. (2022). Laboratory investigation on morphology response of submerged artificial sandbar and its impact on beach evolution under storm wave condition. Mar. Geol. 443, 106668. doi: 10.1016/j.margeo.2021.106668

[7] Boswood, P. K., and Murray, R. J. (2001). Worldwide sand bypassing system: data report (Queensland, Australia), 1037–4701.

[8] 海洋知圈. 海南三亚凤凰岛二期拆除整改纪实：校正迷失的发展“航向”. [EB/OL]. [2023-05-08] https://mp.weixin.qq.com/s/I4DwAqAyoSQ2BamwssqpGg

[9] 地图狂人, 专家频道. 海南14个人工岛被环保风暴叫停，绝大多数荒废或整体被拆！ [EB/OL]. [2022-01-11] https://mp.weixin.qq.com/s/ZHd-dvwKP43bd8hkMTh_iQ