海南島西南部砂質(zhì)岸灘沉積特征

王敏京，徐軍，冉娟，劉芳百惠

（河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 21)許宗藩.瓊西南海岸地貌.中山大學(xué)地質(zhì)地理系編.海南島自然地理論文集.廣州: 中山大學(xué), 1964.0098）

海南島西南部砂質(zhì)岸灘沉積特征

王敏京，徐軍，冉娟，劉芳百惠

（河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 21)許宗藩.瓊西南海岸地貌.中山大學(xué)地質(zhì)地理系編.海南島自然地理論文集.廣州: 中山大學(xué), 1964.0098）

對海南島西南部龍沐灣70個(gè)海灘表層沉積樣品與12個(gè)近岸水下沉積樣品進(jìn)行粒度分析，結(jié)果表明，龍沐灣海灘沉積物以砂為主，平均粒徑大都在0～2φ，為粗、中砂。近岸海底沉積物總體分布較細(xì)，平均粒徑大都在2～6φ，為砂-粉砂-黏土的組合。沉積物粒徑呈現(xiàn)由岸向海逐漸變細(xì)以及沿岸線南粗北細(xì)的趨勢，反映了波浪的橫向分選作用，以及南來沿岸流的縱向分選作用。另外，經(jīng)初步判斷，龍沐灣岸灘基本處于沖淤穩(wěn)定的狀態(tài)，僅白沙河口以南與丹村河口以南發(fā)育有侵蝕岸段。

粒度特征；沉積環(huán)境；龍沐灣

Abstract: Longmu Bay is located in the southwest coast of Hainan island, with sand beach along the coastline.70 sediment samples of beach were sieved using sieve analysis method, and the grain size was analyzed using GRADISTAT software.The results indicate that sediments of beach were mostly composed of sand, and their mean grain size diameters are mainly between 0 ～ 2Ф and in moderate or good sorting; 12 seafloor sediment samples near-shore were analyzed, and the result indicates that grain size diameters are mainly between 2 ～ 6Ф and show a combination of sand-silt-clay.Sediment grain size is finer and finer from beach to near-shore and from south to north along the coast, which shows the sorting of wave and the influence of long-shore drift from south.Moreover, according to the simple estimation, Longmu Bay beach is relatively stable with a short part eroded in the south of Baisha estuary and south of Dancun estuary.

Keywords: grain size characteristics; sediment environment; Longmu Bay

1 引 言

沉積物粒度是物源和沉積環(huán)境的反映[1]，復(fù)雜的沿岸過程在沉積物粒度上留下了特征[2]，通過研究岸灘沉積物粒度特征與變化可以判別沿岸泥沙搬運(yùn)動(dòng)力與沉積環(huán)境。海南島沿岸廣泛發(fā)育砂質(zhì)岸灘，前人從海岸地貌、沿岸沉積、泥沙運(yùn)移、海平面變化、沖淤動(dòng)態(tài)等方面對海南島多個(gè)砂質(zhì)海岸進(jìn)行研究[3-7]，而對西南部的龍沐灣岸灘沉積環(huán)境方面的研究很少涉及。本文選取海南島西南部的龍沐灣為研究區(qū)，對海灘與近岸水下沉積物樣品進(jìn)行粒度實(shí)驗(yàn)分析，計(jì)算粒度參數(shù)，從而對沉積物特征進(jìn)行分析，并結(jié)合動(dòng)力要素分析沿岸沉積動(dòng)力環(huán)境，這對了解龍沐灣沿岸沉積環(huán)境與指導(dǎo)龍沐灣現(xiàn)代海岸開發(fā)利用與建設(shè)發(fā)展具有一定的實(shí)際意義。

2 研究區(qū)概況

龍沐灣位于海南島西南海岸（圖1），北臨尖峰嶺，南臨鶯歌海，是一南北向的順直微彎的砂質(zhì)海岸。這一帶海岸在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上屬于瓊西南斷陷區(qū)，由東向西由花崗巖穹窿山地的幾級古夷平面逐漸向西遞降為丘陵、臺(tái)地及濱海堆積階地1)，現(xiàn)代海岸發(fā)育砂壩砂堤-瀉湖地貌。本區(qū)處于東亞季風(fēng)南緣，風(fēng)力較大[7]，偏東南向?yàn)橹?，西北、西南向次之[4]；氣候?qū)贌釒Ъ撅L(fēng)型，年均降水量1 500 mm左右，夏半年高溫炎熱，冬半年溫度宜人。本海區(qū)波浪受風(fēng)況影響，東南向風(fēng)多帶來離岸浪，向岸主浪向偏西北與西南向，且以風(fēng)浪為主。受北部灣潮波系統(tǒng)控制，潮汐屬不正規(guī)全日潮，平均潮差13) 海灘樣品實(shí)驗(yàn)分析在河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。0cm左右，漲落潮流偏S-N向，漲潮含沙量高于落潮2) 龍沐灣水文測驗(yàn)及水質(zhì)調(diào)查報(bào)告.海南省海洋開發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,2008.。該區(qū)即將開發(fā)建設(shè)為國際旅游度假區(qū)，成為繼海南島海口、三亞、萬寧、博鰲等著名旅游區(qū)后海南島又一重要的旅游度假勝地。

3 野外勘察取樣與實(shí)驗(yàn)分析

2008年5月中旬，在研究區(qū)域近岸水下 -5 m等深線內(nèi)布置了4個(gè)調(diào)查斷面，每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)底質(zhì)采樣點(diǎn)（圖1），共取得12個(gè)樣品，采取篩析法和激光粒度分析法相結(jié)合的方法處理，對于大于2 mm的粒徑組分采用國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩篩選后稱重，對于粒徑小于2 mm的粒徑組分采用MS2000激光粒度儀進(jìn)行測試，然后將兩種組分匯總，由龍沐灣水文測驗(yàn)及水質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提供粒度數(shù)據(jù)2)。

圖1 龍沐灣地理位置與采樣位置Fig.1 Locations of the study area and sampling in Longmu Bay

10月下旬，在該區(qū)海灘布置了26個(gè)調(diào)查斷面（圖1），各斷面進(jìn)行地貌觀測、海灘形態(tài)測量、底質(zhì)采樣等，其中70個(gè)表層樣先烘干，后采用篩析法3)進(jìn)行了沉積物粒度分析[8]，篩析法粒級間隔為1/2Φ，粒級標(biāo)準(zhǔn)與組分范圍采用Udden (1914)- Wentworth(1922)等比制（Φ值），并采用Folk & Ward（1972）圖解法計(jì)算粒度參數(shù)[9]。

4 結(jié)果分析

4.1 海灘沉積物粒度特征

龍沐灣海灘 70個(gè)表層沉積樣（限于篇幅，僅列表3個(gè)海灘代表斷面沉積樣品粒度結(jié)果，見表1）中值粒徑在 -0.5～ 2φ之間，為中、粗砂質(zhì)，部分樣品有一定含量的礫石，屬礫砂，樣品分選系數(shù)在0.3～1.6之間，灘面沉積物分選中等至較好；粒度頻率分布曲線大部分都屬中等尖銳或尖銳的單峰態(tài)；也有部分樣品因取樣于河口附近或不受波浪作用的特大高潮位，粒度頻率曲線表現(xiàn)出雙峰態(tài)。

4.2 近岸沉積物粒度特征

根據(jù)龍沐灣近岸水下 12個(gè)沉積物粒度分析結(jié)果（限于篇幅，僅列表一個(gè)代表斷面 LDC沉積樣品粒度結(jié)果，見表1），中值粒徑差異較大，在2～6.5φ之間，有砂、粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂、粉砂等類型，粉砂含量大都在50%以上，樣品分選系數(shù)在0.01～1之間，大都分選很好或較好。粒度頻率分布曲線大都呈單峰態(tài)，除潮下帶樣品外，其他樣品曲線較平坦。

通過調(diào)查海灣海底沉積物的粒度分布狀況,可以了解海灣的水動(dòng)力。謝帕德三角圖能夠很好地表示沉積物的粒度組成，圖2為近岸水下12個(gè)沉積物樣品的粒度分布情況，從圖中可以看出，水下沉積物總體分布中等偏細(xì)，是砂-粉砂-黏土的組合，以粉砂為主，僅僅在丹村河口門外較粗，以細(xì)砂為主。從這些樣品的各組分平均含量來說，砂-粉砂-黏土的含量之比約為37∶53∶10，是混合型沉積物，同時(shí)也表明海灣內(nèi)動(dòng)力條件中等。

圖2 水下沉積樣品粒度組成三角圖Fig.2 Triangle diagram of seafloor sediment grain sizes

表1 龍沐灣岸灘沉積物粒度Tab.1 Result of the grain-size analysis of beach sediment along Longmu Bay

4.3 龍沐灣沿岸沉積動(dòng)力環(huán)境

沉積物粒度沿程變化可以反映水動(dòng)力條件。從龍沐灣海灘與水下沉積樣品粒度分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，從岸上到水下方向，沉積物中值粒徑φ變大，砂含量減少，由90%以上減少到10%左右，粉砂含量增多，即岸灘沉積物的橫向變化為由岸向海逐漸變細(xì)。從海灘到近岸水下沉積物粒徑變細(xì)，反映了龍沐灣沿岸波浪作用對泥沙的分選，使粗物質(zhì)向上推移到海灘，細(xì)物質(zhì)堆積在水下岸坡。從海灘沉積物縱向粒徑變化（圖3）來看，丹村河口附近岸段沉積物粒徑最粗，中值粒徑大多在-0.5～1φ，太陽城岸段海灘沉積物較細(xì)，水邊線沉積物都較粗。白沙河口沉積物因受河流來沙影響，大小顆?；祀s，與其他岸段差異較大。水下沉積物最粗的區(qū)域同樣位于丹村河口附近，向白沙河口方向變細(xì)（圖4）。從白沙河口到丹村河口方向，潮下帶樣品砂含量增加，粉砂含量減少。龍沐灣沿岸沉積物粒徑南粗北細(xì)的縱向變化規(guī)律表明南來的沿岸流帶來泥沙對沿岸的沉積起了重要作用。

圖3 灘面沉積物粒徑縱向變化Fig.3 Longitudinal change of the grain-size of surface sediment

圖4 潮下帶沉積物成分變化Fig.4 Change of sediment component of subtidal zone

根據(jù)鶯歌海測波站數(shù)據(jù)[4]，SE與SSE向風(fēng)浪頻率明顯較高，鶯歌海南部岸灘受到侵蝕，大部分被侵蝕泥沙在SE向波浪及其引起的沿岸流推移下向北運(yùn)移，加之由南向北漲潮流含沙量大于由北向南落潮流，而使龍沐灣沿岸沉積得到了南來的泥沙流補(bǔ)充，泥沙沿途沉積，從而出現(xiàn)了由南向北逐漸變細(xì)的現(xiàn)象。

5 龍沐灣岸灘穩(wěn)定性討論

5.1 龍沐灣海岸地貌

海岸地貌是對岸灘沖淤狀態(tài)的直接反映之一。

總體來看，龍沐灣海灘寬緩，從特大高潮位附近至當(dāng)時(shí)水邊線一般寬20 ～ 40 m，灘面坡度大多在7～15°。白沙河口以北3 ～ 4 km岸段，沉積物粒徑較細(xì)，從地貌上看以堆積作用為主；白沙河口以南延伸約400 m的侵蝕陡坎，表明侵蝕作用為主；太陽城海灘寬緩，發(fā)育灘肩，表明堆積作用為主，部分岸段有灘尖嘴發(fā)育，表明偶有微侵蝕；丹村河口以南發(fā)育延伸1 km以上的侵蝕陡坎，灘面坡度較大，沉積物粒徑較粗，表明侵蝕作用為主。

5.2 龍沐灣岸灘沖淤計(jì)算

在對海岸地貌、微地貌進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，嘗試對龍沐灣沖淤進(jìn)行初步計(jì)算與判別。首先根據(jù)Dean（1973）提出的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)

計(jì)算龍沐灣的岸灘平衡狀態(tài)（表2），其中，H0為深水波高，T為對應(yīng)周期，ω為泥沙沉速。D0＞2.5可判斷為沙壩型剖面，表現(xiàn)為侵蝕，D0＜2.5可判斷為灘肩型剖面，表現(xiàn)為淤積。其中分別為泥沙密度與水密度，D為粒徑值[10]。波高H0與周期T數(shù)據(jù)根據(jù)鶯歌海波浪觀測站波浪要素統(tǒng)計(jì)值得到[4]，H0=0.8m，T=4.3s。結(jié)果表明，中部的斷面參數(shù)值略大于平衡值，說明微有侵蝕。

表2 剖面型判別參數(shù)Tab.2 Discrimination parameter of section type

然后，根據(jù)R.L.Wiegel（1964）提出的前濱坡度與粒徑之間的關(guān)系對岸灘受掩護(hù)狀態(tài)的反映。對龍沐灣部分典型斷面粒度與坡度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析（兩者關(guān)系如圖5），表明大部分?jǐn)嗝鎸儆谥械妊谧o(hù)狀態(tài)，僅丹村河口以南無掩護(hù)，侵蝕較強(qiáng)。白沙河口 01斷面表現(xiàn)為無掩護(hù)狀態(tài)，這可能受到河流搬運(yùn)至此的粗物質(zhì)的影響。

圖5 龍沐灣灘面坡度與粒徑以及波能間的關(guān)系[據(jù)R.L.Wiegel(1964)]Fig.5 Relationship between beach gradient, grain size and wave energy of Longmu Bay[according to R.L.Wiegel (1964)]

在龍沐灣海岸的開發(fā)建設(shè)中，應(yīng)考慮到整個(gè)岸灘的穩(wěn)定性，盡可能不破壞原有的泥沙流場與動(dòng)力環(huán)境，保證海灘資源的可持續(xù)性。

6 結(jié) 論

（1）龍沐灣是海南島西南部典型的砂質(zhì)海岸，沿岸發(fā)育砂壩砂堤地貌?，F(xiàn)代海灘沉積物平均粒徑大都在0～2φ，以中、粗砂為主，近岸水下沉積物總體分布較細(xì)，平均粒徑大都在2～6φ，以砂質(zhì)粉砂、粉砂為主。

（2）垂直于岸線沉積物粒徑由岸向海變細(xì)，反映了波浪的橫向分選作用；沿岸線沉積物粒徑由南向北大致變細(xì)，這是由于由南向北的泥沙流對沿岸沉積產(chǎn)生了影響。

（3）對龍沐灣岸灘穩(wěn)定性進(jìn)行初步判斷，表明白沙河口以南與丹村河口以南岸段部分受到侵蝕，大部分岸段處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。岸灘穩(wěn)定性受到海平面變化[13]、泥沙來源、沿岸輸沙[5,6]、波浪作用變化等多因素影響，因此龍沐灣現(xiàn)代岸灘穩(wěn)定性值得進(jìn)一步深入研究。

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Sediment characteristics of southwest beach of Hainan Island

WANG Min-jing, XU Jun, Ran Juan, LIU Fang-bai-hui

(College of Hydrology and Water Resource, Hohai University, Nanjing 210098, Jiangsu, China)

P736.22+1

A

1001-6932(2011)01-0060-05

2009-10-09；收修改稿日期：2010-06-22

王敏京（1986-），女，在讀碩士，主要從事海岸帶資源與環(huán)境研究。

中國自然科學(xué)基金（40776023）

徐軍，副教授。電子郵箱：navy2690996@163.com