极端天气下横门东水道悬沙分布特征研究

左甲鹏+陈一梅

摘 要：本文收集了横门珠江口横门海域正常天气与极端天气下的遥感图像，利用悬沙遥感相对浓度模型，对比分析了极端天气情况下横门东水道或附近水域悬沙分布特征。研究结果表明：横门水域内在大风和台风情况下风浪掀沙显著，大风作用时间越长，风浪掀沙越明显，悬沙浓度越高，且枯季风浪掀沙作用比洪季强。暴雨径流挟沙量大，横门东水道悬沙浓度达到峰值，但未对淇澳岛——金星门一线以南海域造成影响。台风过境，降雨径流来沙增加，台风风浪掀沙增强，对横门东水道悬沙浓度有持续的影响。

关键词：遥感图像 悬沙浓度 台风 暴雨 横门

1.前言

横门东水道位于珠江口伶仃洋水域，主要包括烂山段、二茅段和淇澳段。区域内存在3个主要浅滩：二茅浅滩、进口浅滩和沙尾浅滩，同时还包括淇澳岛东北倾倒区，见图1。属亚热带海洋季风性气候，降水多集中在4～9月。夏秋两季常遭受台风袭击。

本文利用相对悬沙浓度模型（1）式。

LogS=a+b（R3/R2） （1）

其中，R2、R3为TM图像中的2、3波段的辐射反射率，使用ENVI软件，经过处理并去除了镜面反射影响。将图像中的悬沙相对浓度分为5个浓度等级，在同一幅图像中，1级浓度最低，5级浓度最高。

2.大风天气横门海域悬沙分布

2009-1-10卫星成像时刻为枯季中潮涨急，在珠江口外海面出现北到东北风4到5级、阵风7级，持续时间超过24小时。选择正常天气、枯季中潮涨潮图像的2009-3-15，对比分析大风天气对悬沙浓度影响。

两幅图像成像时刻潮流状态、径流情况和高浓度悬沙分布特征接近。由于大风天气影响，2009-1-10珠江口海域风浪掀沙，涨潮流悬沙浓度升高。在淇澳岛南方海域，涨潮流悬沙浓度达到4-5级，高出正常天气3-4个等级，整个横门东水道区域4级浓度区域大幅扩大。

进口浅滩和淇澳岛东北倾倒区存在大风掀沙并随涨潮流输移，在倾倒区附近形成4级浓度区。在二茅浅滩出现5级浓度区域，悬沙集中。

大风天气下，横门东水道从烂山段开始到淇澳岛转折点，悬沙浓度大幅升高，大部分为4级浓度，仅在深槽中心保持3级浓度，过淇澳岛后，受上溯高悬沙浓度涨潮流影响，横门东水道悬沙浓度保持3-4级，远大于2009-3-15的1级浓度。

大风天气下，涨潮流来沙量剧增，大幅度提高区域内悬沙浓度。大风天气下潮流掀沙，横门东水道两侧浅滩、倾倒区泥沙再悬浮，造成横门东水道悬沙浓度剧增。

3.台风过境对横门悬沙分布

3 . 1台风“珍珠”过境1天后悬沙分布

台风“珍珠”2006-5-17在汕尾登陆，造成珠江口海域7-9级大风，广东出现强降雨。选取台风过境后1天的卫星图像——2006-5-18图像，卫星成像时刻为洪季小潮涨急，此日中山市西北风6-8级，有中阵雨。同时选取正常天气、洪季大潮初涨的2005-7-26图像，分析台风天气对横门东水道悬沙浓度影响。

台风过境1天后，整体悬沙浓度达到2级以上。由表1可知，由于上游暴雨，马口站悬沙浓度大幅提高，径流含沙量较高。

在二茅浅滩、进口浅滩浅滩和倾倒区内，风浪掀沙，出现大量悬浮，随涨潮流输移，且输移距离、范围较大：二茅浅滩出现大面积4-5级高悬沙浓度区域；进口浅滩中部出现块状4级浓度区域；淇澳岛东北倾倒区，出现较大面积3级浓度区域，并且向随涨潮流向北侧和东北方向扩散。由于2006-5-18属于洪季，海域内水深较深，与枯季（2009-1-10大风天气）相比，风浪掀沙造成的高浓度区域范围小，掀沙量和悬沙浓度等级较低。

台风过后，上游暴雨造成径流含沙量提高，提高二茅段和淇澳段悬沙浓度；涨潮流挟沙从淇澳岛东侧进入水道，二者共同作用，导致二茅段和淇澳段的部分航道悬沙浓度达到3级。在横门东水道淇澳岛以南航段，悬沙浓度受2-3级浓度的涨潮流控制，浓度达到2级。

3 . 2超强台风“鲇鱼”过境后5天悬沙分布

2010年10月23日超强台风“鲇鱼”对广东造成影响。2010-10-28距离台风登陆日5天，卫星成像时刻为枯季大潮初涨，珠江口无大风天气。选取正常天气、枯季大潮涨潮的2009-11-2图像进行比较，分析台风过境对悬沙浓度的影响。

2010-10-28，三水站平均径流流量增大达到中水水平，北江有降雨过程，径流动力增强。同时，口门处径流悬沙浓度仅为1级，台风过境后的降雨过程未提高径流悬沙浓度，对横门东水道悬沙浓度影响不大。

2010-10-28图像中，除横门东水道部分航段悬沙浓度保持2-3级外，伶仃洋主航道西侧整个区域悬沙浓度达到4-5级，并一直延伸到淇澳岛南部海域。

二茅浅滩被4-5级高浓度悬沙覆盖，进口浅滩形成大范围4级浓度区域。横门东水道从烂山段至淇澳岛，悬沙浓度从1级逐渐升高到3级。

与正常天气相比，2010-10-28海域悬沙浓度仍保持较高水平，浓度高出2个等级。与2006-5-18（台风过境1日）对比，2010-10-28（台风过境5日）仍存在大范围高浓度区域。2010-10-28为枯季，相对2006-5-18，大潮涨潮时，台风掀沙增强，涨潮流挟沙量陡增。

4.上游暴雨对横门海域悬沙分布影响

2008-11-7，成像时刻枯季中潮落急，横门东水道上游北江干流出现暴雨，三水水文站逐日平均径流量为4690m3/s，达到洪季径流水平。选取正常天气、枯季中潮落急的2007-11-21图像进行对比，研究暴雨对研究区域悬沙浓度影响。endprint

2008-11-7出现枯季暴雨，径流量及径流挟沙量陡增，径流悬沙浓度极大口门处悬沙浓度高。

在二茅浅滩和进口浅滩，悬沙分布规律与正常天气一致，但是浓度高出1-2级。在横门东水道，暴雨天气下，悬沙浓度升高明显。烂山段悬沙浓度从2007-11-21的1级浓度升高到2008-11-7的3级浓度；在二茅段和淇澳段，悬沙浓度达到4级浓度，且保持到横门东水道淇澳岛附近航段。在淇澳岛南侧航段，悬沙浓度为1级，与周围水域相同。

由此可见，枯季上游暴雨造成径流陡增，径流挟沙量增大，横门东水道区域悬沙浓度。在水动力较弱情况下，大量悬沙停留，造成横门东水道烂山段到淇澳转折点悬沙浓度等级升高到3-4级，比正常天气情况下高出2级。

上游暴雨未对淇澳岛——金星门一线以南海域造成影响。

5.极端天气情况下悬沙浓度变化规律

大风作用下，风浪掀沙，提高区域内悬沙浓度。枯季与洪季对比，枯季风浪掀沙更明显。大风作用时间越长，风浪掀沙量越多，悬沙浓度提高越明显。

台风过境时，整体水域悬沙浓度较高。台风作用的时间，降雨过程是造成研究区域悬沙浓度升高的主要因素：（1）台风过境，涨潮流动力强，潮流挟沙量提高，持续影响悬沙浓度。强潮流作用下，存在浅滩掀沙和倾倒区泥沙再悬浮。（2）台风带来降雨，径流挟沙量也增大。

暴雨造成径流量陡增，特别在枯季径流量剧增，会带来大量悬沙进入口门，造成研究区域，特别是横门东水道烂山段到淇澳转折点之间的航段悬沙浓度升高，达到3-4级，比正常天气高出2级。

参考文献：

[1]东南大学.横门东出海航道水沙运动规律及回淤机理研究[R]，南京，2013.

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