錢塘江河口 (杭州灣段)的自然特性分析

張伯虎,曹 穎

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

錢塘江河口分為3段:從富春江電站至杭州市東江嘴與浦陽江匯合處,河長75.0 km,為近口段;東江嘴以下稱錢塘江,至海鹽縣澉浦的長山閘與余姚市西三閘的連線斷面,河長122.0 km,為河口段;以下至上海市南匯蘆潮港與寧波鎮(zhèn)海的連線斷面,河長85.0 km,習稱杭州灣[1](見圖1)。杭州灣是一個喇叭形海灣,灣口寬約95 km,自口外向口內漸狹,至澉浦一線目前寬度為16.5 km。杭州灣海底地形平坦,低潮位時水深8.0～10.0 m,乍浦斷面以西漸抬升,至澉浦斷面水深約5.0 m。杭州灣水下地貌可劃分為3種類型:灣口水下淺灘區(qū),灣中潮流槽脊區(qū)和灣頂沙坎區(qū)[1]。

圖1 杭州灣形勢圖

1 動力特征

1.1 潮 汐[1-3]

據20世紀80年代海岸帶海洋水文調查,杭州灣內大部分水域屬非正規(guī)半日分潮海區(qū)。因受不斷束窄的喇叭型地形制約,自灣口至灣頂,高潮位逐趨升高,低潮位漸趨降低,潮差沿程增大。杭州灣南北岸各站高、低潮位及潮差見表1。由表1可知,南、北岸平均高潮位由灣口向灣頂沿程增高,而平均低潮位灣口至灣頂沿程降低,因而潮差向灣頂增大。北岸的高潮位比南岸高,低潮位則相反,因而潮差北岸比南岸大,這種差異由灣口向灣頂逐漸減小。外海潮波進入河口區(qū)內由于受摩阻、岸邊阻擋反射和徑流的頂托等因素影響而導致漲潮歷時縮短,落潮歷時加長,而出現潮波變形。河口澉浦以下各站漲潮歷時比落潮歷時短1.5 h,二者之比值平均在0.77～0.79,沿程變化很小。

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表1 杭州灣南、北岸高、低潮位及潮差變化表

20世紀60年代陳吉余等研究杭州灣內漲、落潮流路圖發(fā)現,漲潮時,通過洋山、岱山的潮流在金山附近會合,此時,從舟山群島及金塘水道傳來的漲潮主流方向為西北,通過王盤山附近分2支,一支向西北直指乍浦,另一支向西直指澉浦,并分別與貼近北岸邊的漲潮流會合而得到加強。落潮時,錢塘江河口段內落潮流通過澉浦斷面時分南、北2支向外擴散,通過王盤山以后,轉向東南,經七姊八妹島和舟山群島間狹道外泄。20世紀90年代利用杭州灣內1981年、1983年海岸帶調查水文資料和浙江省河口海岸研究所測驗隊多次水文測驗資料,共計30多個點位。分析每個水文測點的漲、落潮垂線平均最大流速 (或單寬潮量)比值的等值線 (見圖2)。由圖2可知,中心軸線(王盤山)以北水域的比值多數大于1.0表明該水域漲潮流速及單寬潮量大于落潮,受漲潮流控制,潮量為凈進;而王盤山以南水域則相反,受落潮流控制,潮量為“凈出”。灣內漲、落潮動力軸線存在明顯的分歧。

圖2 杭州灣漲、落潮垂線平均最大流速比值等值線圖

1.2 波 浪[1-4]

波浪是海水運動的另一種形式,也是輸移物質的水運動之一,溫、鹽、沙等水文要素在有波浪的情況下,其垂向分布顯得均勻,在無波浪的情況下,深水區(qū)往往會出現溫、鹽等水文要素的明顯分層,形成溫躍層和鹽躍層,形成躍層時會削弱海區(qū)污染物的擴散和自凈能力。因此波浪與各種自然現象一樣,具有兩重性:在常浪下,通過促進水體混合,能起到增大凈化水體的作用,凸顯出對人類有益的一面;在強浪下,雖能更強地起到水體凈化的作用,但常會毀壞港工建筑,顛覆船只,沖決堤岸,海溢陸地,凸顯出危害人類的一面。杭州灣是面向東海的半封閉海灣,灣口南部有舟山群島等眾多的島嶼屏障,來自外海的SE向浪不易傳入,即使傳入,強度也被削弱。灣口北部無大的島嶼,來自外海的ENE和NE向浪可直接傳入,但傳向背離杭州灣北岸。根據灘滸站3處波浪站分析,杭州灣波浪以風浪為主,風浪頻率高達95%以上,涌浪僅占2%。冬季以偏北風為主,夏季盛行東南風,春、秋季節(jié)為過渡期,風向多變。

2 沉積特征

2.1 懸 沙[1-3]

杭州灣懸沙中值粒徑為5.96～7.38 φ,從下游向上游變粗。含沙量空間分布特征如下:

空間上:根據澉浦、乍浦、金山和灣口等水文測驗資料分析的大潮平均含沙分布等值線(見圖3)。由圖3可知,含沙量縱向分布由東向西逐漸增大,蘆潮港、金山、乍浦和澉浦斷面平均含沙量分別為1.99,2.19,2.31,3.21 kg/m3。這種變化趨勢與潮差和漲潮流速基本一致,說明潮流是輸沙的主要動力。含沙量的橫向分布灣口斷面北高(3.00 kg/m3)南低 (1.45 kg/m3);灣中金山乍浦斷面北低(0.85 kg/m3)南高 (3.70 kg/m3),灣頂澉浦斷面最高達到3.00～4.00 kg/m3。

圖3 杭州灣大潮平均含沙量等值線分布圖單位:kg/m3

時間上:含沙量隨時間變化主要反映在隨季節(jié)和大小潮的變化。灘滸、金山咀、澉浦和海王山等站有1 a以上表層含沙量觀測資料,年內月平均含沙量見表3。由表3可知,含沙量季節(jié)性變化十分明顯。冬季(12月至次年2月)含沙量較高,夏季(7—9月)含沙量較低,前者大約是后者的2～3倍,春、秋季節(jié)介于這二者之間,水文年內似有周期性變化。

表3 河口下段沿岸各站月平均含沙量表kg/m3

2.2 底 質[5]

從底質類型來看,杭州灣底質以細顆粒泥沙為主.尤以粉砂和泥質粉砂分布范圍最廣(見圖4)。

泥質粉砂是杭州灣的主要底質類型,分布范圍最廣,主要分布區(qū)域從大金山一七姐妹一線以東,到杭州灣口東北部和長江口東南相連接的廣大海域內。中值粒徑一般6.00～8.00φ,分選較差。粉砂是杭州灣的另一重要底質類型,主要分布區(qū)域在王盤山以西和以北的海域,以及南部七姐妹淺灘周圍。在庵東灘地的前緣及灣頂澉浦附近都有分布,中值粒徑5.00～6.00 φ,一般分選較好。細砂是杭州灣內最粗的一種底質類型,主要分布于王盤山東南到七姐妹之間的淺水地帶,另外在乍浦到金山嘴近岸深槽區(qū)內也有少量分布,中值粒徑3.00～4.00 φ,分選很好。粉砂質泥是杭州灣內最細的底質類型,中值粒徑7.50～9.00 φ,主要分布在灣口的東北部,在泥質粉砂區(qū)域內呈斑點狀分布,此外在北部深潭地區(qū)也有另星分布。深潭地區(qū)局部出露的粉砂質泥,是由于水流強烈沖刷,早期沉積的物質直接出露的結果,這種物質顆粒極細,以青灰色和深灰色為主,質地較致密。從上述杭州灣各類型底質的特征和分布可以看出,杭州灣底質的分布是在水流作用下經過長期搬運、分選和沉積的結果。

圖4 杭州灣底質類型圖[5]

3 鹽度特征[1-6]

杭州灣內鹽度平面分布南高北低、東高西低。該水域內夏季、冬季日平均鹽度等值線見圖5。二者比較,冬季灣東南部水域鹽度比夏季低,其他水域鹽度普遍增高。灣內夏季與冬季鹽度分布存在的差別反映了夏季灣頂受錢塘江徑流的影響,東北側受長江入海徑流的影響,東南部水域鹽度較高主要受浙江沿海高溫高鹽的臺灣暖流影響有關。根據以上分析可見,長江入海徑流對杭州灣鹽度平面分布有深刻的影響。

圖5 杭州灣夏季和冬季鹽度等值線分布圖

4 結 語

(1)杭州灣屬非正規(guī)半日分潮海區(qū)。自灣口至灣頂,高潮位逐趨升高,低潮位漸趨降低,潮差沿程增大。灣內漲、落潮動力軸線存在明顯的分歧,呈北進南出的格局。杭州灣波浪以風浪為主,風浪頻率高達95%以上,涌浪僅占2%。冬季以偏北風為主,夏季盛行東南風,春、秋季節(jié)為過渡期,風向多變。

(2)杭州灣懸沙中值粒徑為5.96～7.38φ,從下游向上游變粗?？臻g上由東向西逐漸增大,時間上冬季含沙量較高,夏季含沙量較低。底質以細顆粒泥沙為主.尤以粉砂和泥質粉砂分布范圍最廣。

(3)杭州灣鹽度分布南高北低、東高西低。冬季灣東南部水域鹽度比夏季低,其他水域鹽度普遍增高。

[1]韓曾萃,戴澤蘅,李光炳,等.錢塘江河口治理開發(fā) [M].北京:中國水利水電出版社,2003.

[2]中國海灣志編委會.中國海灣志第五分冊 [M].北京:海洋出版社,1992.

[3]陳吉余,惲才興,虞志英.杭州灣的動力地貌、中國海岸發(fā)育過程和演變規(guī)律 [M].上海:上?？茖W技術出版社,1989.

[4]朱慧芳,惲才興,茅志昌,等.長江口的風浪特性和風浪經驗關系、長江河口動力過程和地貌演變[M].上海:上?？茖W技術出版社,1988.

[5]董永發(fā).杭州灣底質的粒度特征和泥沙來源 [J].上海地質,1991(3):44-51.

[6]胡方西.杭州灣鹽度變化的基本特征、海岸河口區(qū)動力地貌沉積過程論文集[M].海洋出版社,1990.