浙江瓯飞浅滩潮位 悬沙及水沙通量空间分布特征研究

吴创收，许自力

（中交上海航道勘察设计研究院有限公司，上海200120）

淤泥质海岸在世界范围内广泛分布，尤其是紧邻大的河口区，河流将大量细颗粒沉积物带入陆架区，例如黄河口附近[1]、长江[2]、亚马逊[3]、湄公河[4]等。前人已对淤泥质海岸的形成特征以及演变机制进行过大量的研究[5-10]。瓯飞浅滩淤泥质海岸位于浙江省的东南沿海，海岸线绵长，海域内有河流输沙（瓯江、飞云江和鳌江）以及沿岸输沙（主要来自于长江）是它的主要物质来源[11-14]。近年来为温州经济快速发展，缓解目前生产力发展过程中的矛盾，保证海洋经济快速发展，进行了大量的围海造地工程。沈林杰、陈道信、李孟国等对工程前后的水交换以及水动力特征进行模拟研究[15-18]。本文主要基于2010 年10 月的实测潮流悬沙资料对瓯飞浅滩的潮流和悬沙浓度特征进行研究。

1研究区域概况

浙江瓯飞浅滩地处浙东南沿海，属于瓯江河口和飞云江河口自然延伸的区域，南、北边界分别是飞云江及瓯江河口边界的外延线，岸线平直，河口处略有内凹，除岛屿间受峡道效应影响外，大部分水域开阔，是泥沙积聚的环境，淤涨明显。海底平坦，潮滩十分发育。在径流和潮流作用下，河口及其两侧泥沙沉积，形成了中沙浅滩、三角沙浅滩、灵昆岛东南侧的温州浅滩，尤其冬季受浙江沿岸流和大风影响，温州海域处于高含沙的泥沙淤积环境，浅滩缓慢淤积抬高。

1.1潮波

潮波主要受到台湾海峡潮波的控制，潮波进入浅海后，水深、地形变化加上径流的作用，浅海分潮具有自东向西逐渐增大的特点。根据龙湾站和瑞安站多年的潮位统计，平均潮差分别是4.50 m 和4.37 m，因此，研究区域为强潮海域，属于非正规浅海半日潮。

1.2 波浪

研究区域受季风影响，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋季则偏南、偏北风交替出现。根据洞头岛NE端甲米礁1990年12月至1992年9月处波浪观测统计：风浪常浪向主要为N～NE 向，频率占55%，次常浪向为S～SW 向，频率占16.5%，涌浪方向集中于ENE向，频率占26.3%。

1.3 泥沙来源

瓯飞浅滩的泥沙主要来自海域。外海泥沙的来源有二：一是冬季江浙沿岸流由北往南带来部分泥沙，这部分泥沙主要来自长江口向南输移的泥沙；二是在潮流和波流作用下，泥沙横向运动，把近海海底沉积物推向岸边，或者是河口浅滩和潮间带在风浪掀动作用下，泥沙随潮流在本地区往复搬运。

2资料和野外方法

于2010年10月16日至17日（小潮）、10月29日至30日（中潮）和10月24日至25日（大潮），对瓯飞浅滩的9条垂线进行潮流、悬沙浓度的测量（见图1）。依据《海洋调查规范·海洋水文观测》，潮流（流速、流向）和含沙量的测验层次依水深而定，当水深大于4m 时，采用六点法，即表层、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底层；当2m ≤水深＜4m 时，采用三点法，即0.2H、0.6H、0.8H 层；当水深＜2m 时，采用一点法，即0.6H 层观测。垂线平均流速和悬沙浓度变化采用的是分层加权平均法。

图1瓯飞浅滩观测点位置图Fig.1 Location of data measurements in Oufei shoal

3结果

3.1潮流水动力特征

在开敞的淤泥质海岸，潮流具有明显的往复流性质，大部分的涨潮流方向是WN 向，落潮流是ES向，但是测站9 的落潮流基本上是向东流（图2），这主要是受到岛屿特殊地形的“狭管效应”影响。流速的空间差异比较大，其中测站1 号点和测站6 号点的涨落潮平均流速比较大，因为涨潮过程中，外海的潮波进入河口区，受到地形束窄的影响，潮汐能量增大，导致流速增加；而落潮的过程中，河流径流的方向和落潮方向一致。而3号至8号位于相对开敞的海域，流速比河口区的相对来说要小。流速的大中小潮差异明显，1号点的大潮涨落潮平均流速分别是0.93 m/s 和0.89 m/s,而小潮的涨落潮平均流速分别是0.52 m/s 和0.55 m/s（表1）。两者分别相差了0.41m/s和0.34 m/s；而开敞海域的大中小潮的流速也有明显的不同，如测站3 涨落潮平均流速分别是0.40 m/s和0.34 m/s；小潮的涨落潮平均流速分别是0.20 m/s 和0.16 m/s,两者分别相差了0.20 m/s和0.17m/s。研究区域的流速在垂直方向具有明显的变化，流速逐渐变小，表层的流速最大，底层的流速最小（图2）。

3.2 悬沙浓度分布与扩散

图2瓯飞浅滩的大潮（左）中潮（中）以及小潮（右）潮流随时间的变化Fig.2 The variations of the tidal velocity during spring tide (left),moderate tide (middle),neap tide (right)in Oufei shoal

表1一个潮周期内瓯飞浅滩潮流的分布特征Table 1 Characteristics of tidal current in the Oufei shoalduring a tidal period

悬沙浓度作为泥沙运动的重要形式，对海岸的底床冲淤、营养盐和污染物的输送、生物的生态环境具有重要的影响[19-20]，悬沙浓度的分布与变化是海岸工程、沉积地貌演变以及环境演变需要考虑的问题[21]。

（1）平面分布

表2 是瓯飞浅滩悬沙浓度在调查期间的分布情况。结果表明：本海域的悬沙浓度在平面上存在显著的差异，飞云江河口（测站1 和2）和瓯江河口（测站6 和测站7）悬沙浓度较高，开敞海域（测站4和测站5）的悬沙浓度比较低。大潮飞云江河口（测站1）的涨落潮平均悬沙浓度分别是4.18 kg/m3和4.61 kg/m3，瓯江河口而4号点的涨潮平均和落潮平均悬沙浓度是0.12 kg/m3和0.12 kg/m3，这主要是由于受到两河口的径流来沙扩散和潮流输沙三方角力的影响，使得悬沙浓度较低[22]。测站1 的大潮期间的涨落平均悬沙浓度分别是测站5的34倍和38倍。平面悬沙浓度在一个潮周期内也具有明显的变化，小潮期间，1 号的涨落平均悬沙浓度为0.48 kg/m3和0.47 kg/m3，而开敞海域的涨落潮平均悬沙浓度仅为0.04 kg/m3和0.05 kg/m3，研究区域的大潮悬沙浓度远大于小潮的悬沙浓度，这主要是由于大潮期间相对较强的潮动力使得底部的泥沙易悬浮。

表2 一个潮周期内瓯飞浅滩涨落潮平均悬沙浓度的变化（单位：kg/m3）Table 2 Variations of SSC during the flood/ebb tide in tidal period in Oufei shoal

（2）垂向分布

在涨落潮的不断变换过程中，泥沙颗粒经历悬浮、沉降以及再悬浮的复杂运动，图3 反映了瓯飞浅滩的悬沙浓度的垂向变化，总体而言，表层到底层的悬沙浓度是逐渐增加的，由于悬沙浓度由于受到波浪、潮流、径流以及沿岸流等多种复杂因子的影响，悬沙浓度在同一区域的不同时刻以及不同区域的同一时刻都处于变化之中，如瓯飞浅滩在大潮、中潮和小潮底层和表层的悬沙浓度比值分别为：2.2-14.4,1.83-8.47,2.8-17.05；图3也反映了瓯飞浅滩在特定的动力条件下，悬沙垂直结构随时空的变化呈现出不同的特征形态。飞云江口（测站1和测站2）、瓯江口（测站6）的垂线分布呈现无规则的混合型规则（图3），悬沙的垂向梯度变化比较大，主要是由于盐淡水的交汇处，受到絮凝以及盐淡水异重流的作用，测站1 大潮时0.8H 层悬沙浓度达到6.08 g/L；开敞海域（测站3、4、7）和岛屿附近的（测站9）垂向变化呈现出抛物线型，垂向梯度较大；测站8和测站9的一个超周期内悬沙垂向变化比较复杂，应该是和测站的地形位置有关。

图3一个潮周期内观测点剖面悬沙浓度（SSC）垂线分布曲线Fig.3 The vertival distribution of suspended sediment during a tidal period

3.3 单宽物质通量的变化

为了估算各个测站的涨落潮流的输水输沙通量，我们通过单宽物质通量公式进行计算涨落潮期间通过各个测站单位面积上的输水输沙量，计算表明:瓯江浅滩区域存在着复杂的输水输沙过程（表3和表4）。大潮期间，飞云江（测站1）和瓯江附近（测站6、7、8）的落潮输水量大于涨潮输水量，净输水量向外海输运，其他各站的涨潮输水量均大于落潮输水量，其中测站4向陆的净输水量达到6.05×104m3；而飞云江口附近（测站1、2、3）的落潮输沙量大于涨潮输沙量，其中测站2 向外海的净输沙量是150.97 t，瓯江口附近的测站6涨潮和落潮输沙量基本上达到平衡，外海的区域（测站4、5、7和9）的落潮输沙量大于涨潮输沙量；中潮期间，除过测站6、测站7和测站9之外，瓯飞浅滩其他水文测站的涨潮输水量均大于落潮水量，其中测站8向陆净输水量7.78×104m3，净输沙量基本上和净输水量基本上一致，测站1 的向陆净输沙量是117.49 t，测站6的向陆净输沙量是62.83 t，这也反映了瓯江的南支正在呈现淤积趋势这一结论；小潮期间，除过测站6 和测站9以外，瓯飞浅滩的涨潮输水量大于落潮输沙量，净输水量是向陆，测站3 和测站8 的净输水量分别达到4.58×104m3和4.65×104m3，输沙量除过测站3和测站4之外，基本上都是向陆输运，但是比值较小。

一个潮周期内的输水输沙量不同，涨落潮的输水输沙量基本上都是大潮大于小潮，涨潮落潮的输水量比值一般在1.4～2.4左右，而输沙量的比值一般都在5～20倍左右，但是测站2 尤为突出，其中大潮落潮输沙量是小潮的53 倍。

表3一个潮周期内瓯飞浅滩水文测站单宽输水量（“-”代表向陆输运，单位：×104m3）Table 3 Water discharge of the observation stations in Oufei shoal during a tidal period

表4一个潮周期内瓯飞浅滩的单宽输沙量（“-”代表向陆海输运，单位：t）Table 4 Sediment discharge of the observation stations in Oufei shoal during a tidal period

4结论

（1）瓯飞浅滩的潮流是以往复流为主，平面分布上流速的差异比较明显，河口附近的涨落潮流速比开敞海域的大；主要是由于潮波传播过程中，地形束窄，潮汐能量增大，在垂向分布上也具有明显变化，表层流速大于底层流速；

（2）悬沙浓度，河口区的悬沙浓度远大于外海的悬沙浓度，悬沙浓度在垂向上具有混合型、抛物线型以及斜线型三种类型；

（3）瓯飞浅滩的水沙进出具有复杂的时空变化，大潮的涨落潮输水输沙比小潮的大，开敞海域的输沙是以向陆的方向为主，所以目前的瓯飞浅滩是以淤涨为主。

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