象山港岸滩演变和海床冲淤变化分析

陈尊庚，董文强，倪云林，杨 辉

（1.浙江海洋学院 海运与港航建筑工程学院，浙江 舟山 316022；2.国家海洋局第二海洋研究所 工程海洋学重点实验室，浙江 杭州 310012）

象山港岸滩演变和海床冲淤变化分析

陈尊庚1，董文强1，倪云林1，杨 辉2

（1.浙江海洋学院 海运与港航建筑工程学院，浙江 舟山 316022；2.国家海洋局第二海洋研究所 工程海洋学重点实验室，浙江 杭州 310012）

基于象山港海域1935年、1962年和2005年3个年份的海图资料，应用GIS技术，计算分析了不同时段象山港的岸线变化、海床平面冲淤变化和滩槽平面变化，结合实测水文泥沙资料，探讨了该区域的冲淤变化趋势。分析结果表明，在1935—2005年间，象山港岸线总体上保持稳定，仅在部分凹湾岸段和岛屿周围由于围海筑堤而向海推进，速率约13.8 m／a，受此影响，潮滩细颗粒泥沙的沉积空间趋于减小，潮滩发育尚不完全；海床平面则经历了由冲转淤的调整过程，并呈现出湾顶附近轻微冲刷、口门附近轻微淤积、口门东侧缓慢淤积的冲淤分布特征。总体而言，象山港岸滩表现为轻微淤积，年均淤积速率0.54 cm／a，可以认为这主要是受人类活动影响所致。

象山港；岸滩演变；冲淤变化；滩槽

陈尊庚，董文强，倪云林，等.象山港岸滩演变和海床冲淤变化分析［J］.水利水运工程学报，2015（5）：82－88.（CHEN Zun⁃geng，DONGWen⁃qiang，NIYun⁃lin，et al.Coastal evolution and scouring⁃silting variation in seabed of Xiangshan bay［J］.Hydro⁃Science and Engineering，2015（5）：82－88.）

象山港地处宁波市东南部，是一个位于穿山半岛与象山半岛之间呈NE⁃SW走向的狭长形半封闭海湾。象山港西、南、北三面环山，通过青龙门、双屿门和牛鼻山水道与外海相连，口外有六横、佛渡等岛屿掩护，是著名的避风良港。

目前，对象山港的研究主要集中于水流特性、泥沙特性、水质状况、生物特征和渔业资源［1－8］等方面，而在岸滩演变和泥沙冲淤方面，研究成果则相对较少。2006年，周鸿权等［9］利用象山港不同年份的水深地形资料，应用GIS技术和水文泥沙等资料综合分析了该海湾航道区域的冲淤变化，结果表明在1962—2002年间，航道区域总体冲淤平衡，该研究在一定程度上填补了象山港冲淤变化方面研究的空白，但缺乏对整个象山港海域泥沙冲淤和岸滩演变的认识，具有一定的局限性。因此，开展象山港岸滩演变和海床冲淤变化的研究对于全面认识该海湾的冲淤特性具有十分重要的学术意义和现实意义。

1 研究方法与资料

本文收集了1935年、1962年和2005年象山港海域的海图资料，详细信息如表1所示。对这3个年份的海图进行数字化处理，通过Bursa⁃Wolf模型［10］和Mapinfo软件把海图资料统一为WGS84坐标系统下的墨卡托投影（29°35′N），并采用Kriging插值方法把离散数据网格化，建立不同年份的数字高程模型，进而定量计算象山港的岸线变化、海床平面冲淤变化和滩槽平面变化，同时结合国家海洋局第二海洋研究所2005年水文泥沙实测资料［11］，分析冲淤动态趋势。

需要说明的是，受海图资料的限制，1935年只有白石山岛以东的水深地形资料，所以在计算象山港不同年份的海床平面冲淤变化时，统一以1935年的计算范围为标准（图1）。

表1 海图资料信息汇总Tab.1 Summary of nautical chart information

2 研究区概况

研究区覆盖整个象山港海域，西南为象山港顶部（121°28′00″E，29°25′20″N），东北为穿山半岛崎头角（122°08′07″E，29°50′44″N），全长约80 km（图1）。以象山角至双岙一线为界，象山港可分为内湾和外湾两部分［5］：内湾潮汐汊道发育，地形复杂，浅滩和深槽交替分布，水深一般为10～20 m，局部深潭水深大于20 m；外湾呈喇叭状，水深较浅，至洋沙山、温州峙外形成口门浅滩区，其东北接佛度水道，东南经牛鼻山与外海连接（图2）。

图1 研究区计算范围Fig.1 Sketch of calculation range of study region

图2 研究区海底地形（据2005年海图）Fig.2 Submarine topography of study region

3 研究区岸滩演变和海床平面冲淤变化

3.1 海岸演变

根据1935年、1962年和2005年海图岸线的对比结果（图3），研究区海岸线在1935—2005年间总体保持稳定，只是在象山港局部凹湾岸段和部分岛屿周围因人工围涂筑堤有明显的外移。经计算，1935—1962年间，象山港局部凹湾岸段向海推进300～580 m，梅山岛南面岸线因建设梅山盐场向海推移1.3 km，六横岛西面岸线向海推进470～850 m；1962—2005年间，象山港局部凹湾岸段外移350～2 000 m，梅山岛东西两面岸线分别向海推进约550和2 000 m，六横岛西面岸线由于高涂围垦养殖而向海推移800～2 300 m。70年来，上述区域的岸线平均推进速率约13.8 m／a。

3.2 海床平面冲淤变化

研究区不同时段海床平面的冲淤变化可以通过前后两个年份数字高程模型对应网格点上水深数据的差值计算得到，即差值大于0为淤积，小于0则为冲刷，结果见图4。可见，1935—1962年间，研究区海床平面冲淤幅度一般为0～3 m，最大为4～6 m，其中最大淤积主要分布在六横岛北面，最大冲刷主要散布在缸爿山至西泽一带及六横岛和梅山岛之间的局部水域。牛鼻山水道相对稳定，冲淤幅度约0～1 m（图4（a））。据统计，该时段冲刷区面积约为淤积区面积的2倍，冲刷区平均冲刷厚度2.85 m，淤积区平均淤积厚度2.36 m；全区平均冲刷厚度0.64 m，年均冲刷速率2.37 cm／a（表2），说明1935—1962年间研究区以缓慢冲刷为主。

图3 1935—2005年研究区岸线变化Fig.3 Coastline changes of study region from 1935 to 2004

图4 研究区海床平面冲淤分布（单位：m）Fig.4 Distribution of scouring⁃silting of study region（unit：m）

表2 研究区海床平面冲淤变化特征值Tab.2 Scouring⁃silting values of study region

从表2可见，1962—2005年，泥沙冲淤性质与1935—1962年不同，冲淤幅度有所减小，一般为1～3m，最大为3～4 m。佛渡岛周围、梅山港及雅礁－东屿山一带淤积相对严重，而缸爿山、雅礁和擂鼓山等岛屿周围冲刷相对较强（图4（b））。淤积区面积约为冲刷区面积的3.6倍，其中淤积区平均淤厚2.05 m，冲刷区平均冲深2.01 m；全区处于缓慢淤积状态，平均淤厚1.16 m，年均淤积速率2.71 cm／a。

总的看来，在1935—2005年的70年间，研究区海床平面冲淤幅度一般为0～3 m，局部可达5～6 m。如图4（c）所示，最大淤积主要分布在佛渡岛周围及六横岛东北，最大冲刷主要发生在缸爿山南面和象山角－西泽沿岸水域，牛鼻山水道的冲淤幅度较小，仅为0～1 m。据统计，近70年研究区趋于轻微淤积，平均淤积厚度0.38 m，年均淤积速率0.54 cm／a（表2）。

3.3 滩槽平面变化

根据研究区的滩槽地貌平面形态特征，选取0，10和20 m等深线来研究潮滩和深槽的平面变化。

3.3.1 潮滩平面变化 潮滩是岸线和0 m线之间平缓宽坦的淤泥粉砂质堆积体。1935—2005年间，象山港两岸的0 m线向海平均推移78.4 m，说明潮滩趋于淤涨，年均速率为1.1 m／a，但不同时段有所差别（图5（a））。其中，1935—1962年间，0m线有进有退，总体上以向岸退移为主，平均后退21.3m，年均0.8m／a，潮滩面积相应减少了5.5%；1962—2005年间，0 m线以向海推进为主，平均外移60.4m，年均1.4m／a，但潮滩面积由1962年的175.9 km2减少至2005年的125.7 km2，减少了约28.5%。

图5 研究区1935—2005年特征等深线形态变化Fig.5 Shape changes in depth contours of study region from 1935 to 2005

梅山岛、佛渡岛、六横岛、缸爿山和悬山等湾内较大岛屿的0 m线在1935—2005年间，潮滩亦趋于淤积，0 m线向海平均推移48.6 m，年均淤涨速率为0.7 m／a。如图5（a）所示，1935—1962年间，这些岛屿的0 m线以向岸后退为主，平均后退12.7 m，年均后退速率为0.5 m／a，潮滩面积相应减少了6.3%；1962—2005年间，上述岛屿周围的0 m线有进有退，总体上以向海推进为主，平均外移41.4 m，年均外移速率为0.9 m／a，潮滩面积也和象山港两岸一样有所减小，由1962年的41.9 km2减小至 2005年的 35.2 km2，减小了约16.0%。

综上所述，研究区的潮滩平面在1935—2005年间的70年中总体上以淤涨为主，但是受到围垦筑堤的影响，潮滩尚未完全发育。

3.3.2 深槽平面变化 象山港为狭长型海湾，湾内有65座大小岛屿。由于沿岸基岩岬角的挑流和岛屿密集地段的束流作用，研究区水深大于10和20 m的深槽发育。

（1）10m深槽平面变化。从图5（b）可以看出，研究区10m的深槽（潭）范围较大，不同大小的深潭和深槽数量较多，且分布广泛。为了方便叙述和分析，主要研究狮子口、悬山岛—白石山岛、铁沙岛—白石山岛、双德山岛—西泽—东屿山岛和崎头角—梅山岛—外青山等5处深槽。其中，双德山—西泽—东屿山岛和崎头角—梅山岛—外青山岛这两处深槽的面积约占10 m深槽总面积的93%，通过对这两个深槽在1935—2005年间平面变化的研究，可以推断出研究区水深大于10 m的深槽经历了由轻微冲刷到轻微淤积的调整过程；而结合狮子口、悬沙岛—白石山岛和铁沙山—白石山岛这三处10 m深槽在1962—2005年间轻微冲刷的变化规律，也可以推断在1935—2005年的70年间，研究区水深大于10 m的深槽在牛鼻山水道以东以淤积为主，年均淤积速率约0.16 km2／a；在牛鼻山水道以西以冲刷为主，年均冲刷速率约0.09 km2／a（表3）。这与研究区海床平面冲淤变化结果一致（图4（c））。

表3 研究区10 m深槽特征值Tab.3 Characteristic values of 10⁃meter deep trough in study region

（2）20 m深槽平面变化。如图5（c）所示，研究区20 m深槽（潭）数量较多，但大多数规模较小，仅双德山—象山角和大前门岛—郭巨山两处深槽的规模较大，约占研究区20 m深槽总面积的90%。

从表4可知，20 m深槽在1935—2005年间经历了从轻微冲刷到轻微淤积的调整过程，并总体表现为轻微淤积的发展态势，70年来深槽面积年均减少速率约0.04 km2／a，总面积减少了约3.4%。而从研究区不同部位来看，20 m深槽在牛鼻山水道以东以淤积为主，年均淤积速率约0.12 km2／a；在牛鼻山水道以西以冲刷为主，年平均冲刷速率约0.08 km2／a。这与10 m深槽冲淤变化的结果相似。

表4 研究区20 m深槽面积统计Tab.4 Statistics of 20 m deep trough area in study region

4 研究区冲淤动态趋势分析

双德山以西区段在1935—2005年间总体上以持续的轻微冲刷为主。该区段位于象山港湾顶附近，受海域来沙直接影响相对较小，水体中泥沙主要来源于沉降物质的再悬浮，或是随涨潮从西屿山—双德山深槽段处进入该区段，所以总体含沙量较小。落潮时潮滩水体回归深槽，水流流速增大，使得该区段特别是深水区落潮最大流速大于涨潮最大流速，底部沉积物再悬浮作用也较涨潮时明显，因此落潮平均含沙量明显大于涨潮平均含沙量。实测水文泥沙资料［15］显示，白石山（S3）和历试山（S4）两测站大中小潮期的单宽净输沙方向基本为70°～100°，且单宽净输沙量从内向外（S4到S3）增加（图6），说明悬沙以随落潮流向外输移为主，使该区段趋于冲刷。

东屿山—西泽—双德山区段在1935—1962年间趋于轻微冲刷，究其原因，可能与该时段人类活动较少、岸线开发利用程度低有关，这在一定程度上说明该区段在自然条件下趋于轻微冲刷；而在1962—2005年间，该区段以轻微淤积为主，结合实测水文泥沙资料可知，该区段悬沙运移受潮流交换过程的影响，通过这种交换，湾外较混浊的水体取代了湾内较清澈的水体，导致湾外泥沙以向内输运为主；且湾顶附近海域在一个潮周期内也有向外净输沙的趋势，使得该区段有利于细颗粒泥沙沉降、淤积［4］。

牛鼻山浅段在1935—2005年间总体上以轻微淤积为主。该区段在地貌形态上属于多潮流通道口复合浅滩，具有海域开阔、地形平坦和水深较浅的地形特征。受海域来沙和外海波浪的直接影响，含沙量相对较大。潮流流态明显受制于东北佛渡水道和牛鼻山水道东南口的两股潮波向象山港内传播过程中共同影响，涨潮期局部潮流交汇造成滞流，落潮期分流流速平缓，有利于细颗粒泥沙沉降，处于轻微淤积状态。

牛鼻山水道以东的佛渡水道及其附近海域总体上趋于缓慢淤积，该处含沙量较大，净输沙方向以向佛渡水道内部为主（S1），净输沙量值也较大，为泥沙的落淤提供了可能；同时，受梅山岛围垦工程的影响，对泥沙的落淤也有一定影响。

图6 研究区周日单宽输沙特征值Fig.6 Characteristic values of sand transport rate per unit of a day in study area

5 结 语

（1）1935—2005年间，象山港的岸线总体上保持稳定，只是在局部凹湾岸段和岛屿周围因围涂筑堤或高滩围垦养殖而有比较明显的外移，年均推进速率约13.8 m／a。潮滩以淤涨为主，但是受到人类活动的影响，细颗粒泥沙的沉积空间趋于减小，潮滩尚未完全发育。

（2）1935—2005年，象山港海床平面经历了由缓慢冲刷到缓慢淤积的调整过程，冲淤幅度不大，一般为0～3 m，总体上以淤积为主，年均淤积速率0.54 cm／a。从冲淤平面分布来看，白石山—双德山段以持续的轻微冲刷为主，双德山—西泽—东屿山段处于冲淤调整状态，牛鼻山浅段则以轻微淤积为主，而佛渡水道趋于缓慢淤积。这种冲淤变化和冲淤分布主要是受人类活动的影响所致。

（3）10 m和20m深槽的平面形态变化相似，在牛鼻山水道东、西两面分别趋于萎缩和增大，但整体上处于轻微淤积的状态，10 m和20 m深槽的年均面积减少速率分别为0.07和0.04 km2／a。

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Coastal evolution and scouring⁃silting variation in seabed of Xiangshan bay

CHEN Zun⁃geng1，DONGWen⁃qiang1，NIYun⁃lin1，YANG Hui2
（1．Maritime and Civil Engineering School，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316022，China；2．Key Lab of Engineering Oceanography，The Second Institute ofOceanography，Hangzhou 310012，China）

Based on three topographicalmaps of 1935，1962 and 2005，GIS technology is applied to calculate and analyze coastal evolution，scouring⁃silting variation and changes of the tidal flat and deep trough of the Xiangshan bay.With hydrological and sediment data of field observation，analysis of the trend of scouring⁃silting in the study region is carried out in this study.It is of important academic value and realistic value to fully understand scouring and silting characteristics.The analysis results indicate that from 1935 to 2005，the coastline kept stable generally except in some bays and around islands due to reclamation，with its advancing speed 13.8 m／a.As a result，the tidal flat is not completely silting，and the space for deposition of fine sediment tends to decrease.The seabed experiences an adjustment from erosion to deposition，presenting a distribution characteristic of slight scouring near the top of the bay，slight silting near the mouth of the bay and slow silting in the east of the mouth of the bay. Overall，the evolution of the Xiangshan bay is characterized by a slight deposition，and therewas an annual average deposition rate of 0.54 cm／a，which can be considered that this ismainly affected by the human activities.

Xiangshan bay；coastal evolution；scouring⁃silting variation；tidal flat and deep trough

TV148

A

1009－640X（2015）05－0082－07

10.16198／j.cnki.1009－640X.2015.05.011

2015－01－05

舟山市科技计划项目（2013C31045）；国家海洋局第二海洋研究所基本科研业务费专项（JT1203）

陈尊庚（1994—），男，浙江温州人，主要从事港口航道与海洋工程环境研究。E⁃mail：32913460＠qq.com通信作者：倪云林（E⁃mail：oceannyl＠zjou.edu.cn）