人类活动和自然演变共同驱动下黄河三角洲海域潮波及物质输运变化

缪红兵，乔璐璐, ，仲毅, ，李广雪,

(1. 中国海洋大学 海洋地球科学学院，山东 青岛 266100；2. 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；3. 中国水产科学研究院 黄海水产研究所，山东 青岛 266001)

1 引言

自1976年黄河改道清水沟流路以来，黄河三角洲总体上由建设期转变为侵蚀期，除现行河口向海淤进外，其余岸段均存在不同程度的蚀退，蚀退岸线长度相当于淤进岸线长度的两倍[1]。为抵御海岸侵蚀，保护沿岸生产活动，黄河三角洲兴建了大量护岸工程。1980年后，修筑了孤东海堤、桩西海堤和海港大堤等，海堤的修建使得岸滩消失，岸线由原本的自然岸线转变为人工岸线（图1a）。2001年为缓解冲刷，孤东海堤还建设了丁坝护滩工程（图1b）。岸线演化同时导致了水动力环境的变化，再加上黄河入海泥沙的减少和黄河口切变锋对入海泥沙扩散的阻碍，1980-2019年，黄河三角洲海域水深地形也发生了显著变化。除河口附近因有黄河入海泥沙堆积而有所淤高外，其他海域都存在不同程度的冲刷，其中冲刷最剧烈的区域出现在孤东海堤堤前水域，冲刷深度达6 m以上[2-5]（图1b）。

图1 渤海2019年水深地形（a）及黄河三角洲1980-2019年水深变化（b）Fig. 1 Water depth in the Bohai Sea in 2019 (a) with its variation off the Huanghe River Delta from 1980 to 2019 (b)

潮波从黄海进入渤海后，由于受到辽东湾和渤海湾的反射而形成反射波，入射波与反射波的相互作用形成驻波，在科氏力的作用下，驻波的波节线消失，最终形成了波峰线绕无潮点按逆时针方向旋转的潮波系统[6]。黄河三角洲海域存在一个M2分潮无潮点，以该无潮点为中心的潮波系统，控制着黄河三角洲的潮差、潮时、余流等，对海洋工程设计和风暴潮灾害预警等有重要意义[7-8]。

受岸线水深变化的影响，黄河三角洲邻近海域的潮波系统随之发生重大变化，M2分潮无潮点的位置也有所迁移[9]。关于该无潮点的位置，前人已开展大量工作[10-16]。由于不同学者使用的水深岸线数据来源不同以及模型参数设置的差异，不同学者给出的无潮点位置不一致，无潮点变化的方向和距离也不相同，如王永刚等[13]和李秉天等[14]认为，1973-2002年M2分潮无潮点向东北方向移动，Wang等[15]的结果表明1996-2012年M2分潮无潮点向南移动，董娇娇等[17]的结果则显示黄河三角洲海域的M2分潮无潮点已退化至岸上。另外对于无潮点变化的原因，学者们认为水深和岸线变化的贡献最大[13-14,18]。在岸线变化中，海堤建设等人类活动起到什么作用，潮波系统变化导致的潮动力和物质输运变化还未开展相关研究。

本文将基于FVCOM（Finite-Volume Coastal Ocean Model）建立黄河三角洲及邻近海域三维高精度水动力数值模型，设置数值实验研究岸线演变、海堤建设及相应的水深地形变化对无潮点迁移的影响和机制，并研究其导致的物质输运路径变化。

2 数据来源及方法

2.1 实测数据

本文收集了22个环渤海验潮站的4个主要分潮M2、S2、O1、K1的调和常数，以及位于渤海湾的临时观测站BH02站位2016年的实测水位和黄河三角洲孤东验潮站2019年的实测水位，用于数值模型的验证，站位位置见图1a。本文还收集了孤东验潮站2005年6-7月的实测水位数据用于计算调和常数，通过与该站位2019年的调和常数对比，进一步验证潮波系统变化。其中，BH02站水位数据由Nortek公司生产的AWAC型声学多普勒波浪海流剖面仪观测，采用座底观测形式，测量时间间隔为10 min。孤东验潮站的水位数据由XZY3-1型自动水文气象站观测，测量时间间隔为1 h。

为了验证海流模拟结果，收集了位于黄河口北部的KD站位的2020年2-4月的每小时海流观测数据，该数据由Nortek公司生产的AWAC型声学多普勒波浪海流剖面仪座底观测，设备安置位于海床上方0.8 m处，站位位置见图1b。

另外还收集了2019年和2020年《中国河流泥沙公报》中的黄河利津水文站径流量数据。

2.2 数值模型介绍及配置

FVCOM是基于有限体积法和非结构化网格建立的三维海洋数值模型[19]。其在海洋和河口研究中得到广泛应用，如丁芮等[20]利用FVCOM 建立了覆盖珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型，再现了珠江口及邻近海域的潮汐、潮流变化过程；李春良等[21]基于FVCOM建立了包括长江口、杭州湾及邻近海域大范围的三维潮流数值模型，用于长江口潮流研究；Zhong等[22]基于该模式揭示了南黄海冷水团及其锋面对近岸泥沙分布和输运的影响及其对南黄海中部泥质区的贡献。 FVCOM 水动力控制方程主要包括动量方程、连续方程、温度方程、盐度方程和状态方程，在笛卡尔坐标系下，模式的控制方程组为

式中，x，y，z分别表示东，北和垂直坐标轴；u，v，w分别表示x，y，z方向的速度分量；T为海水温度；S为海水盐度；ρ为海水密度；ρ0为参照密度；Pa为海表面大气压；PH为静压；q为非静压；f为科式力参数；g为重力加速度；Km为动量垂直涡黏系数；Kh为热力垂直涡黏系数；Fu、Fv、Fw、FT和FS分别代表水平东、北、垂向动量、热量和盐度的扩散项。水深为D=H+ζ，其中H是局地深度（相对于z= 0），ζ是海面水位波动（相对于z= 0）。总压力P = Pa+ PH+ q，其中PH满足

式中，z′表示积分里的自变量，代表在z轴的维度从z到0的变化。

为了进一步研究潮动力变化对黄河入海物质输运扩散的影响，本文利用FVCOM的拉格朗日粒子追踪模块模拟了粒子的输运扩散过程。拉格朗日粒子追踪模块的表达式为

FVCOM数值模型在水平上采用三角形网格剖分，这能够很好地适应复杂的地形边界；在垂向上一般采用σ坐标变换，σ坐标变换被定义为

式中，σ的值从海底的-1变化到海面的0。

本文模型计算范围为37°～41°N，117.5°～122.5°E，包括整个渤海海域，开边界选在渤海海峡大连-烟台连线附近。在水平方向上采用非结构的三角形网格对计算区域进行划分，并在近岸进行网格加密处理，丁坝等凸出岸线也得以精细刻画（图2）。以2019年模式为例，整个区域内共包含三角网格83601个，网格节点45455个，水平分辨率在黄河三角洲海堤附近最高为80 m，在外海开边界处为5000 m，垂直方向分为7个等间隔的σ层。

图2 2019年模式水平网格分布Fig. 2 Horizontal model grids in the 2019 situation

计算区域的岸线边界提取自Landsat卫星影像的高潮线，不透水堤坝也作为边界的一部分，透水堤坝则不考虑。2019年模式使用的水深资料融合了2019年电子海图水深和2019年孤东海堤邻近海域实测水深；1980年模式使用的水深资料融合了黄河三角洲邻近海域1980年实测水深和渤海其他海域2019年水深，模式的开边界条件由东海大区域模型提供[22]。模型计算采用冷启动，域内水位和流速初始值均设为0，模型计算1个月后达到稳定。由于本文关注正压潮动力过程，且研究区水深较浅，温、盐垂向混合较好，近年来黄河径流量较小甚至1997年断流226 d[23]，加上黄河冲淡水影响范围非常有限[24]，因此本文采用正压诊断模拟，温盐分别设置为15℃和35。模型网格延伸到黄河利津站，在粒子追踪模拟中，示踪粒子初始位置位于黄河河道内，随河流入海而离开河口，各个数值实验中，分别于表层和底层释放50个粒子，释放位置相同。由于本文并未探究海堤建设前后黄河径流量变化对物质输运的影响，故各实验中黄河径流量均采用2019-2020年平均径流量。

在上述的开边界条件和初始条件下，模型计算了2019年1月1日至2020年4月1日期间渤海海域内的潮汐、潮流，并选择充分稳定后的数据进行验证及作为基准模拟开展分析。

2.3 模拟结果验证

提取数值模拟的4个主要分潮的调和常数，与计算区域内22个长期验潮站和2个潮位观测站（图1a）的调和常数进行对比，并计算平均绝对误差（表1）。4个分潮的振幅平均误差均不超过4 cm，迟角误差除S2分潮为6.32°外，其余3个分潮误差均未超过5°。其中，M2分潮振幅最大偏差出现在17号站，迟角最大偏差出现在13号站（站位序号如图1a所示），这两个站位均位于海岸港口附近，可能与模拟中采用了2019年最新岸线导致调和常数变化有关。从整体结果来看，本次模拟结果可靠，满足对渤海海域的研究要求，尤其是位于M2无潮点附近的孤东验潮站，4个主要分潮的振幅误差不大于1 cm，M2分潮迟角误差为4.24°，所建立模型可以用来进一步分析黄河三角洲岸线水深变化对邻近海域潮波系统的影响。另外，与孤东潮位站1个月的实测水位进行对比（图3），可以看到模拟结果与实测结果较为接近，同时也能看出验证的站位位于半日分潮无潮点海区，表现出明显的全日潮性质。

图3 2019年孤东验潮站水位验证Fig. 3 Water level validation of Gudong tide station in 2019

表1 M2、S2、K1、O1 分潮模拟结果验证Table 1 Model validation for harmonic constants of M2, S2, K1,O1 tidal components

对KD站（站位位置见图1b）2020年2-4月的实测海流数据进行调和分析，并对相同时间段的模拟结果进行调和分析，得到各分潮实测数据和模拟结果的潮流椭圆参数，并绘图比较M2分潮流和K1分潮流表层、中层和底层潮流椭圆（图4）。实测数据显示，KD站位所在海域M2分潮流潮流椭圆长轴流速约为0.2 m/s，短轴流速约为0.01 m/s，表现出强往复流特征；K1分潮流潮流椭圆长轴流速约为0.05 m/s，短轴流速约为0.02 m/s。各分潮流潮流椭圆长轴方向接近，约为130°，与岸线走向一致，各分潮潮流均表现为从表层到底层流速降低。除K1分潮的表层模拟结果短轴流速稍大于实测结果外，K1分潮流中、底层和M2分潮流各层模拟结果与实测结果基本一致（图4）。另外，与KD站1周的实测海流进行了对比，模型能够较好地再现实测海流各层位的流速和方向（图5），可以用于进一步分析黄河三角洲海堤建设和自然演变引起的水深岸线变化对海流的影响。

图4 KD站位M2、K1分潮潮流椭圆验证Fig. 4 Tidal current ellipses validation at KD station for M2 and K1 tidal components

图5 KD站位海流验证Fig. 5 Current validation at KD station

2.4 数值实验

本文以2019年模拟结果为基准实验，设计了4个实验（表2），在保持模型其他配置不变的情况下，通过改变岸线和水深条件，研究黄河三角洲潮波变化。其中，实验2为研究黄河三角洲丁坝建设对潮波系统演变的影响；实验3和实验4为研究黄河三角洲局部岸线水深变化对潮波系统演变的影响；另外，考虑到在1980-2019年间，渤海湾进行了大量围填海导致岸线形态发生了显著变化（图1a），莱州湾等其他海域也有岸线水深的变化，设计实验5区分黄河三角洲演变与渤海岸线水深变化对潮波系统演变的不同贡献。

表2 数值实验设置及目的Table 2 Setting and purpose of numerical experiments

3 结果分析

3.1 M2分潮无潮点位置变化

对模拟的潮位结果进行调和分析得到M2分潮振幅和迟角，绘制等迟角线，基于等迟角线汇聚的中心，并结合等振幅线为0或接近0的位置，两者共同判断作为无潮点位置，并与其他学者得到的无潮点位置进行比较分析（图6）。实验1的模拟结果表明，现状下M2分潮无潮点位于孤东海堤北部海域（38.002°N，119.08°E）。可以看到无潮点所在海域是1980-2019年海床冲刷最为剧烈的海域（图1b），因此海床的剧烈变化除了受海浪影响外，还可能与无潮海区的高流速特征有关。

图6 M2分潮无潮点位置迁移示意图Fig. 6 The migration of amphidromic points of M2 tidal component

对比实验1与实验2可知黄河三角洲丁坝的建设导致M2分潮无潮点向西北方向移动约3 km，使得原无潮点附近振幅增大，新无潮点附近振幅减小，其他海域则整体表现为振幅减小，丁坝附近的等迟角线相比丁坝建设前向海凸出（图7a）。黄河口北部的丁坝阻碍了来自渤海湾的反射波，使得反射波与入射波相遇时间推迟，迟角增大，因此M2分潮无潮点向渤海湾方向（西北）移动，而莱州湾西岸的港口丁坝建设则使得进入莱州湾的入射波反射提前，因此迟角减小。

图7 M2分潮振幅、迟角变化Fig. 7 The change of co-amplitude and co-phase lines of the M2 tidal component填色代表振幅变化，等值线代表迟角（单位：（°））变化Shaded areas indicate the amplitude change and isolines indicate the phase (unit: (°)) change

对比实验1和实验3可知，在相同岸线情况下，黄河三角洲海域局部水深的改变导致M2分潮无潮点向东南方向移动约11 km。水深变化在数值模拟中除了表现为地形变化外还对底摩擦的大小有影响。为了进一步探究底摩擦对无潮点位置的影响，本文增加了一组敏感实验3s1和3s2，其中实验3s1将黄河三角洲海域底摩擦设置为0.002，实验3s2则将底摩擦减小为3s1的1/10，其余参数均与实验3相同。如图8所示，底摩擦减小后无潮点向东移动约3 km。底摩擦减小时，潮波传播的耗散也相对降低，振幅减小，使得在原无潮点位置的反射波振幅大于入射波振幅，无潮点无法形成，而在远离陆地的方向反射波振幅等于入射波振幅，形成新的无潮点[6]。 另外，与实验1相比，实验3在孤东海域水深加大，潮波传播速度将增大，而黄河口海域水深减小，波速减小，因此无潮点向南移动，其与底摩擦共同作用下，无潮点将向东南方向移动。

图8 敏感实验同潮图及无潮点位置Fig. 8 Sensitivity experiment co-tidal diagram and amphidromic points position实线表示迟角（单位：（°））；虚线表示振幅（单位：m）The solid lines represent phase (unit: (°)); the dash lines represent amplitude (unit: m)

而对比实验3和实验4可知，1980-2019年黄河三角洲局部岸线的改变导致M2分潮无潮点向东北方向移动约5 km（图6）。黄河三角洲岸线向东北推进使得潮波系统整体也向东北方向移动，因此无潮点向东北方向移动。对比实验1和实验4可知1980-2019年黄河三角洲邻近海域水深岸线变化共同导致M2分潮无潮点向东南方向移动约8 km，黄河三角洲邻近海域水深岸线的改变使得M2分潮振幅最大增大约2 cm，最小减小约17 cm，孤东海堤附近减小在0～10 cm之间，无潮点附近等迟角线向东南方向移动（图7b）。

对比实验1和实验5可知，渤海水深岸线的变化导致M2分潮无潮点向东南方向移动约16 km；而对比实验4和实验5可知渤海湾、辽东湾等岸线变化导致M2分潮无潮点向东南方向移动约9 km，其变化原因为渤海湾的围填海使得渤海湾的岸线整体向东南方向推进，渤海湾的反射波运动提前，因此导致M2分潮无潮点向东南方向移动。

总体来看，1980-2019年，无潮点先向东北方向移动，后向东南方向移动，综合表现为向东南方向移动。岸线和水深的变化共同影响了M2分潮无潮点的迁移，其中岸线的变化主要包括黄河三角洲向海推进、丁坝等凸出工程的建设、渤海湾的围填海等，水深的变化则主要为口门外的淤积和堤前海域的冲刷。其中以渤海湾围填海为代表的岸线变化对M2分潮无潮点位置的迁移贡献稍大于黄河三角洲邻近海域岸线水深的变化对M2分潮无潮点位置迁移的贡献；而黄河三角洲邻近海域岸线水深的变化引起的M2分潮无潮点位置迁移则以水深的影响为主，岸线变化的影响次之，丁坝的影响最小。

本文模拟得到的现状无潮点位置与近年来孟云等[16]模拟的2014年无潮点位置较为接近，但仍有较小差别，这可能与2014-2019年间水深岸线的变化以及孟云等[16]并未考虑丁坝的影响有关。实验5的结果表明，本文模拟的1980年M2分潮无潮点位置与王永刚等[13]模拟的1972年和山广林等[26]模拟的1983年无潮点位置较接近，这也证明了本文数值实验的合理性。王永刚等[13]和李秉天等[14]认为，1973-2002年M2分潮无潮点向东北方向移动，Wang等[15]的结果表明1996-2012年M2分潮无潮点向南移动，孟云等[16]的结果则表明2004-2014年M2分潮无潮点向东南移动，本文的结果则表明1980-2019年M2分潮无潮点向东南移动，这与Wang等[15]和孟云等[16]的结果一致，而与王永刚等[13]和李秉天等[14]的结果不同，作者认为这主要与研究的时间段不同有关，并且其他学者的研究也证明了2002年以后无潮点主要向东南方向移动。本文模拟的S2分潮振幅变化规律与M2分潮类似，量级较M2分潮小，迟角变化与M2分潮一致（图略）。相较于半日分潮的变化，黄河三角洲局部水深岸线的变化对全日分潮的影响较小（图略）。另外，已有研究表明渤海M2分潮的模拟结果对网格水平分辨率并不敏感[27]，并且本文均基于统一标准选取无潮点并分析其相对变化，且无潮点的位置变化量（约10 km）大于网格分辨率（研究区约200 m）1～2个量级，所以网格分辨率和无潮点判别方法将不会对研究结论产生重大影响。

为进一步验证本文得出的潮波系统演变的结论，基于收集的孤东验潮站（站位位置如图1a）2005年和2019年实测水位资料调和分析，得到两个年份的主要分潮调和常数（表3），可以看到，孤东验潮站2005-2019年M2分潮振幅变化最大，减小了7 cm，相对变化显著，S2分潮也减小了2 cm，O1分潮和K1分潮则几乎没有变化，这与实验得到的1980-2019年的变化一致，从半日分潮振幅减小也可推断该研究区半日分潮无潮点在2005-2019年期间是向着靠近孤东验潮站的方向移动。

表3 孤东验潮站2005和2019年主要分潮调和常数Table 3 Harmonic constants of major components at Gudong tide station in 2005 and 2019

3.2 潮流及潮余流变化

一次涨落潮过程中流速最大的时刻往往是涨急和落急时刻，本文通过分析大潮期涨急流速和余流流向的变化，可以为海床泥沙起动再悬浮、物质输运方向等研究提供基础动力场。

通过对比实验1与实验2最大流速时刻的流速差可知：相比没有丁坝，建造丁坝后，丁坝顶端由于挑流作用，流速有所增加，而丁坝根部的流速降低，对远离丁坝的海域则影响不大，流速变化在-0.6～0.6 m/s之间，其相对变化在0 ～ 100%之间（图9a）。丁坝顶端的流速增加会加剧对丁坝顶部的冲刷，而丁坝根部的流速降低则会缓解冲刷，促进淤积。通过对比实验1与实验4大潮期涨急时刻的流速变化可知：1980-2019年黄河三角洲邻近海域水深岸线的变化导致黄河口北部最大流速总体降低，在丁坝的顶端附近有所增加，黄河口外缘及南部流速增加，流速变化在-0.8～0.6 m/s之间，其相对变化在0～200%之间，在丁坝顶端甚至超过200%（图9b）。

图9 大潮期涨急时刻流速变化Fig. 9 Changes of maximum ebb current velocity during spring tide

数值实验中没有考虑海面风的影响，因此本文所研究的余流主要由径流和潮余流所构成。分别绘制实验4（图10a）和实验1（图10b）黄河三角洲邻近海域表层潮余流流场图。由图可知：该海域整体上余流较小，莱州湾中部余流只有1～2 cm/s，余流较大处出现在近岸海域地形变化复杂处，余流最大为黄河入海口处，因黄河入海径流导致余流较大，在黄河口顶端及丁坝顶端，产生的余流最大可达8 cm/s。

图10 1980年（a）和2019（b）年表层潮余流场Fig. 10 Surface tidal residual current field in 1980 (a) and 2019 (b)

从流态上可以看出，1980年余流场结构较简单，整体来看，黄河口邻近海域存在一个北上沿岸流，向渤海中部和渤海湾方向运动。相比1980年，2019年黄河三角洲近岸余流场的结构和大小均有明显改变，随着黄河口的外延和堤坝的修建，黄河三角洲邻近海域的余流变得更加复杂，在黄河口及丁坝等凸出岸段两侧有较强的潮余流，形成潮汐岬角锋，在黄河口南侧形成了顺时针环流，北侧则形成逆时针环流，并在丁坝两侧也形成一些较小的流涡。这是由于潮流沿凸出岸段运动，曲率较大而产生较强的离心作用，使海水向外流去，产生离岸流，两侧海水向凸出岸段附近进行补充，在其两侧形成旋转方向相反的两个涡环，离岸流的右侧为顺时针方向旋转的涡环，左侧为逆时针方向旋转的涡环[6]。

3.3 潮流切变锋变化

黄河口外存在潮流切变锋，其特征为锋面两侧潮流流向相反。切变锋的存在会阻挡悬浮泥沙向外海输运，是影响泥沙输运和分布的重要因素[2-3]。分别绘制实验4和实验1大潮期25 h的逐时流场图并提取其潮流切变锋（图11）。结果显示，1980年水深岸线条件下，黄河口外内涨外落型和内落外涨型切变锋在24 h内交替出现，且锋面从出现到消失历时约3 h，这与前人的研究结果一致[2-3,28-25]，锋面可产生于三角洲的东北和东部近海，分布范围较广。2019年水深岸线条件下，同样是两种类型切变锋交替出现，历时2～3 h，但锋面长度变短，影响范围从1980年黄河三角洲的东北海域缩小为河口东部和南部海域，切变锋位置与Ji等[29]的研究一致。

图11 1980年（a）和2019年（b）切变锋特征Fig. 11 Shear front characteristics in 1980 (a) and 2019 (b)线条表示切变锋的锋面，数字表示其在两个潮周期内出现的时间（单位：h）The lines represent the shear fronts, and the numbers represent the time (unit: h) it occurs over two tidal cycles

由于切变锋的生成与三角洲前缘斜坡有关，黄河 口附近强坡度地形是切变锋产生的决定因素[27]，因此水下三角洲水深地形变化（图1b）使得切变锋特征也随之变化：三角洲东北部海堤的修建使得黄河口北部岸段高低潮线重合，且侵蚀加剧，原有水下斜坡消失，不利于切变锋的发育，因此与1980年相比，2019年黄河口北部切变锋也随之消失；1980年以后，随着黄河口的不断延伸，泥沙在黄河口前不断堆积，水下三角洲抬高且地形变陡，潮流切变锋也因此加强并向海推进。

3.4 潮动力控制下物质输运路径变化

拉格朗日粒子示踪结果表明，1980年水深岸线条件下，黄河入海的粒子中，95%由于河口余流在科氏力作用下先向东南运动，再沿逆时针方向转向渤海中部扩散（图12a），由于粒子随机运动，还有极小部分粒子出黄河口后沿莱州湾西岸向南运动（图略）。2019年水深岸线条件下，粒子运动较1980年复杂，80%以上的粒子随河流入海后先向南运动至黄河口南部，在余流涡（图11b）的作用下，部分粒子聚集在莱州湾西岸，还有部分粒子则运动至莱州湾东岸再转向莱州湾中部向渤海中部扩散（图12b）。从粒子运动时间可以看出，黄河三角洲邻近海域余流场的变化使得2019年较1980年水体交换能力变弱，黄河口南侧环流的存在使得粒子更容易在涡流区域聚集。

图12 1980年（a）和2019年（b）拉格朗日粒子示踪结果Fig. 12 Lagrangian particle tracer results in 1980 (a) and 2019 (b)

粒子的运动规律可以指示潮流控制下黄河入海淡水、营养盐以及悬浮泥沙的运移路径。本文收集了1980年和2019年黄河三角洲的Landsat影像，并进行假彩色合成，如图13所示。从遥感图中可以看出表层悬沙的输运规律：1980年，表层高浓度悬沙从河口入海后，先向南运动，然后向东北转向并向渤海中部输运，其分布特征与图12a所显示的粒子追踪结果一致；2019年，黄河入海泥沙主要向莱州湾西部运移，并在该海域形成一个表层悬沙浓度高值区，其范围与图12b中粒子在莱州湾西侧聚集的范围大致相同，莱州湾中部表层悬沙浓度也较高，这也与图12b所显示的粒子追踪结果一致。同时也从另一方面说明了一般海况下研究海域物质输运主要受潮流控制。

海堤附近海域，涨潮流在丁坝顶端流速加大，两丁坝之间形成顺时针流环，而在堤坝根部，流速则明显变小（图13d）。悬沙浓度分布（图13c）与海流场空间特征明显相关。表层悬沙沿丁坝顶端在涨潮流作用下向东南方向输运，在丁坝顶端强流速区加之再悬浮作用，悬沙浓度较高，并在流涡作用下形成高浓度悬沙涡。但是从表层悬沙的输运路径来看，黄河海港和东营港附近的长丁坝明显阻碍了来自三角洲北部泥沙的补给，两丁坝之间弱流区水体浊度低，悬沙浓度明显偏低，有利于海港水深的维持。孤东附近的短丁坝拦截了来自北部的泥沙，将有利于丁坝北侧淤积，而丁坝南侧虽泥沙来源减少但海流减弱，冲刷状况能够有所缓解，推测将在达到冲淤平衡后维持现状水深。

4 结论

本文基于FVCOM数值模型的水动力和粒子追踪模块，设置了5个数值实验，并结合不同年份实测潮位数据和表层悬沙遥感图像，分析了人类活动和自然演变共同驱动下黄河三角洲岸线水深变化对邻近海域潮波及泥沙输运的影响。得出结论如下：

（1）2019年现状下，M2分潮无潮点位于孤东海堤北部海域（38.002°N，119.08°E），相比1980年向东南方向移动，其中以渤海湾围填海为代表的岸线变化对M2分潮无潮点位置的迁移贡献稍大于黄河三角洲邻近海域岸线水深变化的贡献；而黄河三角洲邻近海域岸线水深变化引起的M2分潮无潮点位置迁移则以水深的影响为主，堤前水深的增大导致底摩擦减小，使得无潮点向东向海推进，岸线变化的影响次之，丁坝的影响最小。

（2）1980-2019年，除丁坝顶端和黄河口外缘及南部由于岸线向海凸出导致流速增加外，黄河三角洲邻近海域流速整体降低，并且2019年在黄河口和丁坝等凸出岸段两侧形成潮汐岬角锋，发育余流涡；海堤的修建使得黄河口北部岸段高低潮线重合，原有水下斜坡消失，不利于海流切变锋的发育，黄河口附近由于水下三角洲淤积抬升、地形变陡而导致切变锋向海推进。

（3）堤坝建设等人类活动显著改变了黄河三角洲邻近海域水动力特征，进而影响物质输运的路径，相比2019年，更多的黄河入海物质进入莱州湾并在莱州湾西侧聚集形成高浓度区；丁坝的修建则使得更多的悬沙在丁坝之间淤积，对丁坝之间的岸段起到了保护作用。