南黃海輻射沙脊群苦水洋海域的沉積動(dòng)力特征及穩(wěn)定性研究

倪文斐，汪亞平，鄒欣慶，高建華

（南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210093）

江蘇省岸外北起射陽(yáng)河口，南至蒿枝港口的南黃海海域發(fā)育有獨(dú)特的輻射狀沙脊群，稱為南海黃輻射沙脊群。該沙脊群體系主要分布在水深0～25 m的內(nèi)陸架及以淺水區(qū)域，南北長(zhǎng)約200 km，東西長(zhǎng)約90 km，并以弶港和小洋口港為頂點(diǎn)向外海輻散（任美鍔，1986）。沙脊大小不等，長(zhǎng)度可由數(shù)公里到數(shù)十公里，沙脊之間以潮流通道相隔。近岸水深變淺，一些沙洲低潮時(shí)可露出水面并與陸地相連，海平面之上面積達(dá)2 125.45 km2，形成了廣闊的岸外土地資源。當(dāng)沉積物供應(yīng)和水動(dòng)力（包括潮流、波浪和風(fēng)暴潮）發(fā)生變化時(shí)，輻射沙脊間潮流通道的位置、形態(tài)會(huì)相應(yīng)調(diào)整，使沙脊區(qū)地貌體系重新組合（張東生等，1998；高抒，2008）。

近年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對(duì)于輻射沙脊群海域的調(diào)查和研究主要集中在具有土地利用價(jià)值的大型沙洲，以及近岸水深條件較好、具有工程意義的潮流通道（張忍順，1992）。朱大奎（1994）、尤坤元（1998）通過(guò)對(duì)沉積動(dòng)力、礦物粒度以及地形資料分析，認(rèn)為西洋潮流通道較為穩(wěn)定；何華春（2005）和陳可鋒（2012）分別通過(guò)遙感影像解譯、地形斷面對(duì)比和數(shù)值模擬，分析了爛沙洋和小廟洪水道的地形演變及動(dòng)力機(jī)制。同樣，對(duì)于潮流通道內(nèi)沉積動(dòng)力過(guò)程的研究，也主要限于西洋的局部區(qū)域（劉運(yùn)令等，2011）?？嗨笪挥谳椛渖臣谷褐胁?，近岸側(cè)出露條子泥、高泥、竹根沙等大型沙洲，是一條重要的離岸型潮流通道。本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)和歷史海圖資料，研究苦水洋海域的沉積動(dòng)力特征和水、沙輸運(yùn)格局，并結(jié)合其近三十多年來(lái)的地形演變，分析水道的穩(wěn)定性及變化趨勢(shì)，期望對(duì)區(qū)域海洋資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況

江蘇岸外海域的潮汐主要受東海前進(jìn)潮波和黃海旋轉(zhuǎn)潮波控制，兩大潮波在弶港附近海域交匯，形成具有輻聚輻散形式的潮流運(yùn)動(dòng)（任美鍔，1986）。由于淺水潮波變形和海岸線形態(tài)影響，潮差由遠(yuǎn)海向近岸增大，在輻射中心弶港附近可達(dá)7.0 m以上。數(shù)值模擬結(jié)果顯示該區(qū)潮流流速較強(qiáng)，平均流速達(dá)0.7～0.9 m/s，有利于沙脊-水道地貌的形成和改造（Off，1963；諸裕良等，1998）。朱玉榮（2001）通過(guò)古潮流場(chǎng)模擬，認(rèn)為這種輻射狀潮流場(chǎng)與沙脊群的存在無(wú)關(guān)，潮流動(dòng)力是塑造沙脊-水道形態(tài)的主要?jiǎng)恿l件。該海域波高較小，最大不超過(guò)2.0 m（何小燕等，2010）。臺(tái)風(fēng)和風(fēng)暴潮等極端天氣事件會(huì)使淺灘和深槽在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈的沖刷和淤積（張東生等，1998）。由于圍墾導(dǎo)致的岸線變化、海平面上升等因素會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上影響輻射沙脊群海域的整體地貌格局（王艷紅等，2004）。

輻射沙脊的物質(zhì)基底是全新世海侵以來(lái)的古長(zhǎng)江水下三角洲；古黃河曾于1128-1855年在蘇北入海，巨量沉積物供應(yīng)使蘇北濱岸平原和岸外水下暗沙迅速生長(zhǎng)、淤高；黃河北歸之后，廢黃河水下三角洲侵蝕沉積物在潮流作用下向沙脊群輸運(yùn)，與南部現(xiàn)代長(zhǎng)江沉積物一同成為沙脊群目前主要的沉積物來(lái)源（張忍順，1992；王穎，2002）。每年進(jìn)入沙脊群區(qū)的沉積物約有2×108t，而海岸帶與沙洲每年的淤積量可達(dá)7.7×108t，因而堆積的沉積物主要來(lái)自于海底物質(zhì)的再分配（朱大奎，1986）。

以蔣家沙為界，南側(cè)沙洲主要受到長(zhǎng)江沉積物供應(yīng)，發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)比較穩(wěn)定；黃河在距今數(shù)百年內(nèi)以巨量沉積物供應(yīng)北側(cè)沙洲，之后北歸，沙洲接受潮流改造時(shí)間較短，目前合并、沖刷仍比較頻繁（汪亞平等，1998）。1973-1993年間，外圍沙洲向逐漸中心遷移，近岸沙洲總體呈現(xiàn)蝕退，潮流通道侵蝕加深，次級(jí)水道消長(zhǎng)，小沙洲并入大沙洲。蔣家沙以北沙洲呈現(xiàn)北岸侵蝕，南岸淤漲，整體南遷（黃海軍等，1998）。水道近岸端的條子泥和高泥近期不斷淤長(zhǎng)，竹根沙除部分區(qū)域侵蝕外也在淤高（高敏欽等，2009）。

苦水洋水道位于輻射沙脊群中部蔣家沙和北部外毛竹沙之間，大致呈喇叭狀自竹根沙沿西南-東北向外海展寬，平均水深約15 m（圖1）。近岸段水道北側(cè)分布兩個(gè)較大的沙洲，即沙洲A（121.525°E，32.985°N）和沙洲 B（121.606°E，33.029°N）。兩大潮波漲潮過(guò)程中也會(huì)在竹根沙-蔣家沙匯聚。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)采集與樣品分析

2011年7月3日12：00至2011年7月4日16：00（大潮）沿苦水洋水道由近岸向外海的K01-K09、P01和P02站共計(jì)11個(gè)站位進(jìn)行25 h全潮定點(diǎn)同步沉積動(dòng)力學(xué)觀測(cè)，獲取水深、流速、流向、波浪、懸沙濃度等數(shù)據(jù)（圖1）。在全潮期間的兩個(gè)漲急和落急時(shí)刻，在近岸兩條斷面P1、P2進(jìn)行ADCP走航。除K01、K02站采用SLC9-2型直讀式海流計(jì)進(jìn)行觀測(cè)外，其他站位的流速、流向剖面均觀測(cè)采用600 kHz或1 200 kHz WH-ADCP（美國(guó)RDI公司）進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。同時(shí)，錨系站位進(jìn)行同步的現(xiàn)場(chǎng)懸沙水樣采集。水樣采集與海流計(jì)觀測(cè)均采用6點(diǎn)法（即距表0.5 m，0.2 h，0.4 h，0.6 h，0.8 h，距底0.5 m，其中h為測(cè)量時(shí)水深），時(shí)間間隔為1 h。在各錨系站位還采集了表層底質(zhì)樣品。

圖1 研究區(qū)位置及站位分布

此外，還利用HD380型雙頻測(cè)深儀（精度1 cm±0.1%水深，工作頻率20 kHz和200 kHz），結(jié)合Sps351信標(biāo)DGPS系統(tǒng)（定位精度0.5 m）及Haida V6.21導(dǎo)航定位軟件，對(duì)研究區(qū)的海底地形進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量斷面上采樣點(diǎn)的空間分辨率約為10 m，斷面間距約為1 km（圖2），獲取水下地形。

圖2 水深測(cè)線位置

在室內(nèi)使用孔徑為0.45 μm的濾膜對(duì)水樣進(jìn)行抽濾，將附著沉積物烘干、稱重，計(jì)算得到懸沙濃度。潮周期典型時(shí)刻（漲落急、漲落憩）的水樣，以及底質(zhì)表層樣用Mastersizer2000型激光粒度儀進(jìn)行測(cè)試。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 單寬輸水率和懸沙輸運(yùn)率 首先對(duì)ADCP測(cè)得的流速、水位數(shù)據(jù)做10 min平均，去除噪聲影響，流速分解為東向和北向分量。計(jì)算每層的流速和水層厚度，沿水深和時(shí)間積分，可以用下面公式計(jì)算出錨系站位潮周期輸水率Qw。

積分時(shí)間段T選取全潮水位閉合的時(shí)間段，h為t時(shí)刻水深，V（z，t）為時(shí)刻t水層深度z處的流速。對(duì)于單寬水體，以C（z，t）表示時(shí)刻t水層深度z處的懸沙濃度值，按照（2）式在垂向和全潮時(shí)間內(nèi)積分，可以得到錨系站位潮周期單寬懸沙輸運(yùn)率Qs。

2.2.2 推移質(zhì)輸運(yùn)率和再懸浮通量

采用Bagnold型Nielsen公式計(jì)算推移質(zhì)輸沙率（Nielsen，1992）。推移質(zhì)輸沙率qb可用下面公式計(jì)算，在全潮時(shí)間內(nèi)積分得到潮周期推移質(zhì)輸運(yùn)率Qb。

式中，Φ無(wú)量綱推移質(zhì)輸沙率，θ=Shields數(shù)，θcr=臨界Shields數(shù)，Cd=拖曳系數(shù)，V100=距海底1 m處流速，V=垂線平均流速，z0=粗糙長(zhǎng)度，g=重力加速度，s=沉積物密度（ρs）/海水密度（ρ），d=沉積物中值粒徑，v=海水運(yùn)動(dòng)粘度。

底床再懸浮通量ME采用Partheniades（1965）公式計(jì)算。

其中，E為侵蝕常量，τ0和τcr分別為底部切應(yīng)力和臨界底部切應(yīng)力，V100cr為距海底1 m處的臨界起動(dòng)流速。

2.2.3 粒度分析與地形對(duì)比

由于McManus矩法公式計(jì)算方便精確、能夠反映樣品總體特征，將獲得的沉積物樣品采用該方法計(jì)算平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)和峰態(tài)等粒度參數(shù)（賈建軍等，2006）。

將輻射沙脊群海域1979年海司航保部所制1∶25萬(wàn)海圖進(jìn)行數(shù)字化，獲取水深數(shù)據(jù)，并與本次測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一換算到平均海平面基準(zhǔn)，再進(jìn)行地形對(duì)比。1979年海圖水深為理論深度基準(zhǔn)面，采用海圖提供的潮信表信息及國(guó)家海洋信息中心出版的潮汐表中江蘇沿海驗(yàn)潮站潮高基準(zhǔn)面（理論深度基準(zhǔn)面與平均海面之間的關(guān)系），網(wǎng)格化后采用克里金方法進(jìn)行空間插值，換算為平均海面基準(zhǔn)的水深數(shù)據(jù)。本次水下地形測(cè)量（測(cè)線見(jiàn)圖2），采用日本NAO991B區(qū)域的潮汐模型對(duì)測(cè)深結(jié)果進(jìn)行潮汐校正（Matsumoto et al，2000），網(wǎng)格化后同樣采用克里金方法進(jìn)行插值（網(wǎng)格均為758 m×905 m），獲得平均海面基準(zhǔn)的水深數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果

3.1 水動(dòng)力與含沙量特征

苦水洋水道外海口門附近發(fā)育有一條水下沙脊，將其分為南北兩支。K01、P02和K04站位于水道主泓線上，其余站位在水道斜坡或淺灘之上。觀測(cè)期間，波高主要在0.30～0.80 m之間，口門海域以涌浪為主，近岸主要為風(fēng)浪。

苦水洋潮汐類型為不規(guī)則半日潮，潮差由外海向近岸增大，在P02站可達(dá)5.84 m，屬于強(qiáng)潮潮差。水道內(nèi)漲落潮歷時(shí)相近，受地形影響，沿向岸方向落潮歷時(shí)略大于漲潮歷時(shí)（圖3）。由于受到東海前進(jìn)潮波和南黃海旋轉(zhuǎn)潮波的共同作用，潮流具有顯著的駐波特征，同時(shí)也體現(xiàn)出前進(jìn)波的性質(zhì)。在水道向岸束窄的喇叭狀地形影響下，沙洲B以西的西水道內(nèi)主要為往復(fù)流，漲潮流向西南，落潮流向東北；沙洲B以東的南、北水道內(nèi)呈現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)潮流，潮流橢圓長(zhǎng)軸與水道走向夾角為10～20°。

圖3 苦水洋部分站位漲落潮歷時(shí)和漲落潮最大垂線平均流速

大潮期間，潮流沿水道向岸增強(qiáng)，漲、落潮最大垂線平均流速分別在 0.83～1.86 m/s、1.02～1.58 m/s之間。在水道內(nèi)的不同位置，漲落潮流優(yōu)勢(shì)不同，流速相對(duì)大小也因潮而異?？傮w來(lái)說(shuō)，南北水道內(nèi)相對(duì)坡側(cè)的優(yōu)勢(shì)流方向相反（K06-K09）。近岸束窄水道中最大漲落潮流流速相近，如P01、P02站，最大流速可達(dá)1.57 m/s，有利于深槽的沖刷；但平均流速顯示，漲潮流略大于落潮流（圖

近岸海域懸沙濃度高于外海，并與水道內(nèi)流速分布特征有較好的對(duì)應(yīng)性。竹根沙附近的K01站落潮平均懸沙濃度可達(dá)209 mg/L，而外?？陂TK08、K09站僅為 39 mg/L和78 mg/L（表1）?？傮w看來(lái)，北水道的懸沙濃度值高于南水道，尤其是北水道北坡K06站。懸沙濃度在潮周期內(nèi)的變化具有不對(duì)稱性。高值一般出現(xiàn)在漲急或落急時(shí)刻，并與高流速相對(duì)應(yīng)，表明再懸浮的主導(dǎo)作用，如P02、K03、K04和K09站。一些局部站位，如P01、K05和K06站，懸沙濃度在落憩時(shí)均超過(guò)198 mg/L，表明了沉積物平流輸運(yùn)和沉降的控制地位。近岸水道內(nèi)K01和K03站落潮懸沙濃度值遠(yuǎn)高于漲潮，外?？陂TK06站漲潮濃度值遠(yuǎn)高于落潮，具有明顯的潮不對(duì)稱特征。水體中懸沙濃度垂向分層明顯，底層可超過(guò)700 mg/L。3，表1）。平潮時(shí)，流速垂向上分層不明顯，往復(fù)流轉(zhuǎn)流時(shí)間短，流速一般小于0.20 m/s；旋轉(zhuǎn)流的轉(zhuǎn)流時(shí)間較長(zhǎng)，流速可達(dá)0.78 m/s。P1、P2斷面走航結(jié)果顯示，沿水道橫斷面，深槽的流速大于淺灘，但其近底部流速較低。

表1 各站位流速、懸沙濃度及潮周期單寬輸水、輸沙特征

3.2 輸水、輸沙特征

大潮期間，苦水洋水道內(nèi)潮周期單寬輸水率最大為10.40 m3/s，出現(xiàn)在南水道口門K08站，北水道中K06、K04站以及西水道K03、K01站的值較大，在2.66～3.34 m3/s之間（表1）。水道不同位置的凈輸水方向存在顯著差異。盡管輸水率較小，沙洲A附近西水道表現(xiàn)為凈向岸輸水，為漲潮通道。口門南、北支水道內(nèi)漲落潮通道并存，北坡凈向岸輸水，而南坡則向海，在口門沙脊周圍形成順時(shí)針環(huán)流（圖4）。K04站沿水道橫斷面方向凈向南輸水。然而在中潮時(shí)，苦水洋西水道表現(xiàn)為凈向海輸水（吳德安等，2007）。這表明隨潮差的減小，苦水洋近岸水道的輸水性質(zhì)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

除了K01、K02和K05站，水道內(nèi)潮周期懸沙輸運(yùn)方向與輸水方向基本一致。北水道北坡K06站和水道近岸端K01站輸沙率最大，分別達(dá)到1.12 kg/s和0.92 kg/s。沙洲A附近水道單寬輸沙率在0.11～0.21 kg/s之間，遠(yuǎn)小于其他站位，且向岸輸運(yùn)，方向與沙洲B附近水道正好相反。K04、K05站凈向南輸沙，這主要與凈輸水方向和落憩時(shí)的高懸沙濃度有關(guān)（圖4）。

圖4 苦水洋水道各站位潮周期單寬凈輸水率和懸沙輸運(yùn)率

圖5 苦水洋水道各站位潮周期單寬推移質(zhì)輸運(yùn)率

水道內(nèi)推移質(zhì)輸運(yùn)率比懸沙輸運(yùn)率小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。這主要是由于研究區(qū)潮流動(dòng)力強(qiáng)，底質(zhì)較細(xì)，懸沙濃度較高。在海流作用下，潮周期推移質(zhì)的輸運(yùn)方向和大小與輸水率有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖5）。沙洲A附近水道輸運(yùn)率最小，僅為3.75×10-3kg/s和6.92×10-3kg/s，說(shuō)明水道底床較為穩(wěn)定；其余站位的推移質(zhì)輸運(yùn)率相近，主要在30×10-3～50×10-3kg/s之間（表2）。K04和K05站位推移質(zhì)輸運(yùn)均指向南、北支水道間的水下沙脊，且K04站的南向分量遠(yuǎn)大于K05站的北向分量。

表2 各站位潮周期推移質(zhì)輸運(yùn)率、再懸浮通量及底床沉積物活動(dòng)時(shí)間

3.3 海底穩(wěn)定性分析

3.3.1 表層及水體沉積物分布特征

苦水洋水道內(nèi)海底表層沉積物的空間分布比較復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，深槽較細(xì)，淺灘較粗，與近岸潮間帶沉積物分布特征相異（王愛(ài)軍 等，2004）（圖6a）。平均粒徑范圍在2.94～5.90 Φ之間，主要為砂質(zhì)粉砂，其次為細(xì)砂和粉砂質(zhì)砂（表3）。水道中水深較淺部位（如K02和P01站）底質(zhì)中砂組分含量可達(dá)95%，分選中等，粒度接近正態(tài)分布。其余站位粉砂質(zhì)含量較高，一般在50%左右，粘土等細(xì)顆粒物質(zhì)也占到一定比重，底質(zhì)粒度呈極正偏。水道束窄段（K01、P02和K03站）和口門區(qū)域（如K07、K09站）的底質(zhì)中，粘土含量在11.19%～17.19%之間，砂質(zhì)含量一般不超過(guò)40%。這種脊粗槽細(xì)的底質(zhì)分布特征體現(xiàn)了由水道向沙脊的水動(dòng)力分選作用。

圖6 各站位 (a)底質(zhì)平均粒徑和水深關(guān)系；(b)漲落潮懸沙平均粒徑和距岸距離關(guān)系

表3 各站位底質(zhì)及懸沙粒度參數(shù)

漲落潮過(guò)程中，苦水洋海域水體里懸浮沉積物粒徑有向岸減小的趨勢(shì)（表3）。這與沉積物的輸運(yùn)過(guò)程、底質(zhì)粒徑組成以及水動(dòng)力狀況等密切相關(guān)。懸浮沉積物的優(yōu)勢(shì)粒徑在5～7Φ之間，主要成分為粉砂和粘土，兩者含量之和一般超過(guò)95%；分選較差，偏態(tài)以正偏為主。懸沙的向岸細(xì)化可能是由于沉積物在由海向陸輸運(yùn)的過(guò)程中，較粗顆粒物質(zhì)的逐漸沉降導(dǎo)致。例如，K08站水體中約含有5%粗于4 Φ的顆粒組分，而K02站中該組分為幾乎0。大部分站位的漲潮懸沙粒徑略大于落潮，僅在近岸水道站位中（K01、K02和P01站）出現(xiàn)相反的情況（圖6b）。近岸潮水向海岸運(yùn)動(dòng)，弱動(dòng)力環(huán)境中細(xì)顆粒沉積物在沉降和沖刷延遲效應(yīng)下，堆積在出露沙洲和潮灘上，使落潮水中懸沙粒徑大于漲潮水（Wang et al，2012）。此外，垂向上懸沙級(jí)配顯示上部水層中懸沙略粗于底部，這與前人在潮灘上觀測(cè)結(jié)果不同（圖7）（李占海等，2007）。其原因可能是近底層懸沙濃度高，絮凝作用較強(qiáng)導(dǎo)致。

3.3.2 海底活動(dòng)性與再懸浮

海底沉積物的活動(dòng)性通常從沉積物活動(dòng)時(shí)間和活動(dòng)層厚度兩個(gè)方面來(lái)考慮（高抒等，2001）。由于后者往往需要季節(jié)或年際以上的時(shí)間尺度，本文僅根據(jù)該大潮期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)站位海底沉積物的活動(dòng)性時(shí)間。計(jì)算方法如下：

參數(shù)的確定主要是根據(jù)前人在江蘇海岸帶研究結(jié)果，以及基于本次觀測(cè)流速剖面的馮卡門-普朗特對(duì)數(shù)剖面公式推導(dǎo)（汪亞平等，2006）。由于水深較大且波高較小，因此僅考慮潮流的作用。

結(jié)果表明，大潮期間苦水洋水道海底沉積物活動(dòng)性較強(qiáng)，所有站位活動(dòng)時(shí)間均超過(guò)80%（表2）。這主要由于該海域潮流作用強(qiáng)勁，底質(zhì)為容易起動(dòng)的細(xì)砂和粉砂?；顒?dòng)性較小的站位主要位于近岸西水道，由于其往復(fù)流特征，轉(zhuǎn)流時(shí)流速很低，海底沉積物無(wú)法起動(dòng)。外海站位以旋轉(zhuǎn)潮流為主，轉(zhuǎn)流時(shí)次流向上流速仍較高，沉積物在整個(gè)潮周期內(nèi)基本都處于活動(dòng)狀態(tài)，如K05、K07和K09站。這有利于海底沉積物沿水道橫斷面向兩側(cè)沙脊輸運(yùn)。在水動(dòng)力較弱的小潮時(shí)段，沉積物活動(dòng)時(shí)間將會(huì)顯著縮短。

圖7 K02、K03、K04和K08站底質(zhì)和不同水層粒徑分布

由于底質(zhì)活動(dòng)性強(qiáng)，苦水洋水道的再懸浮通量達(dá)到10-4kg/m2/s量級(jí)（表2）。特別是在沙洲A和沙洲B附近水道深槽中，其值可以超過(guò)1.15×10-4kg/m2/s。此外，北水道和西水道之間的K04站再懸浮通量明顯高于水道其他位置。在不考慮底形遷移情況下，大潮潮周期內(nèi)苦水洋海底活動(dòng)層厚度可達(dá)0.5 cm左右；若考慮到推移質(zhì)及懸移質(zhì)輸運(yùn)，可能略大于該值。年際尺度內(nèi)，考慮到潮相變化和風(fēng)暴事件，活動(dòng)層厚度可能在10-1～100m量級(jí)之間。

對(duì)于推移質(zhì)輸運(yùn)和再懸浮通量的估算主要是基于海底非粘性沉積物的物質(zhì)組成。但底質(zhì)粒度分析顯示，沙洲A附近深槽處粘土和粉砂所占比重很高，具有粘性沉積物不易起動(dòng)的性質(zhì)，其實(shí)際再懸浮通量和推移質(zhì)輸運(yùn)率可能小于估計(jì)值。根據(jù)海底表層和水體中懸沙粒徑分布關(guān)系，底質(zhì)較細(xì)站位（如K03）的細(xì)顆粒沉積物主要以懸移質(zhì)進(jìn)入水體，而粗顆粒在海底主要以推移質(zhì)沿水道或向沙脊輸運(yùn)；粗底質(zhì)站位（如K02）水體懸沙主要來(lái)源于平流輸運(yùn)，床面沉積物運(yùn)移型態(tài)以推移質(zhì)為主（圖 7）。

3.4 1979-2011年地形演變

苦水洋海域1979年和2011年海底地形以及海底沖淤空間變化表明，盡管局部水深變化較大并存在地形遷移，水道內(nèi)地貌格局整體變化不大。1979年的西水道主要存在兩個(gè)深槽中心，分別位于沙洲A和沙洲B附近（圖8a）。沙洲A段深槽長(zhǎng)度約為10 km，寬度約為5 km，最大深度超過(guò)22 m；沙洲B段深槽水深約18 m。北水道自外海向岸逐漸變淺，水道兩坡比較寬緩。南水道水深和寬度遠(yuǎn)大于北水道，深度基本大于20 m，最大可達(dá)26 m，向岸變窄變淺。口門沙脊北坡相比南坡較緩，最淺處水深小于12 m。三條水道被17 m等深線相隔，在121.8°E，33°N附近交匯。2011年海底地形顯示，沙洲A、沙洲B附近深槽相連，形成長(zhǎng)約20 km、深度約18 m的狹長(zhǎng)水道（圖8b）。北水道外海深槽拓寬、加深至22 m，20 m等深線向岸延伸。南水道由于測(cè)量位置所限，無(wú)法得到整體地形，但其近岸端有向海遷移趨勢(shì)?？陂T處水下沙脊變化明顯，其脊頂夷平變矮，沙脊近陸端與蔣家沙沙脊東翼相連，使南水道與西水道隔開(kāi)；北水道與西水道深槽貫通，苦水洋整體變得更為順直。

圖8 苦水洋海域（a）1979年（b）2011年水下地形圖（c）1979－2011年海底沖淤變化

根據(jù)32年間海底沖淤變化分布，最大沖淤可達(dá)8 m，主要分布在近岸水道束窄段和口門沙脊附近（圖8c）；這種大幅度的沖淤變化主要與水道、沙脊的遷移有關(guān)。沙洲A深槽內(nèi)淤積厚度將近4 m，底床變得更加平直。受深槽變化影響，近岸水道兩側(cè)沙洲呈現(xiàn)侵蝕后退：沙洲A和沙洲B靠水道側(cè)沖刷約5 m，水道南岸蔣家沙北側(cè)侵蝕深度達(dá)8 m。北水道北坡淤淺3～4 m，而南坡刷深4～5 m，主泓線橫向遷移約5 km；南水道北坡堆積6～8 m，南坡侵蝕約3 m?？傮w而言，苦水洋東部（包括口門沙脊）整體向南遷移?？陂T沙脊以及北側(cè)外毛竹沙的脊頂侵蝕厚度約2 m。約3 m厚沉積物堆積在三條水道交匯處，使口門沙脊與蔣家沙東翼相連。

4 討論

由于黃河北歸后，沙脊群區(qū)北部沉積物供應(yīng)逐漸減少，蔣家沙以北沙洲和水道逐漸向東和向南遷移?？嗨笏辣眰?cè)外毛竹沙脊頂?shù)那治g和南坡的堆積，可能主要與該區(qū)沉積物供應(yīng)背景有關(guān)。但是，南部的爛沙洋和小廟洪水道主槽也有南移趨勢(shì)。因而，除了沉積物來(lái)源的影響外，水動(dòng)力作用也是導(dǎo)致地形遷移的重要原因。本次夏季大潮期間的水動(dòng)力觀測(cè)結(jié)果顯示出南方向分量余流（如K04站）。黃海軍（2004）和劉燕春（2011）通過(guò)對(duì)遙感圖像解譯，證實(shí)了苦水洋在竹根沙-蔣家沙間部分水道近年來(lái)有東南方向移動(dòng)趨勢(shì)。由于輻射沙脊群海域沖蝕和淤積頻繁，地形復(fù)雜多變，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)較為困難。通過(guò)對(duì)該海域建立水動(dòng)力和沉積物輸運(yùn)數(shù)值模型，可以模擬不同季節(jié)的流場(chǎng)狀況。根據(jù)Xing等（2012）的數(shù)值模擬結(jié)果，在考慮風(fēng)、波浪、潮汐的作用下，苦水洋地區(qū)冬季與夏季的余流狀況相近；但在冬季較強(qiáng)的偏北和偏西方向風(fēng)的影響下，海水有更加向岸和向南輸運(yùn)的趨勢(shì)。此外，冬季海洋水體溫度低，懸沙濃度遠(yuǎn)高于夏季。因而，冬季的水動(dòng)力狀況可能更有利于苦水洋向岸方向輸沙和水道向南遷移?？梢灶A(yù)測(cè)，未來(lái)近岸西水道和北水道間會(huì)進(jìn)一步貫通、加深，成為苦水洋的主水道；口門沙脊與蔣家沙連通后繼續(xù)南移，使南水道向?？s進(jìn)。與許多近岸港口水道受到碼頭建設(shè)、圍墾等人類活動(dòng)影響不同，離岸型苦水洋潮流通道的沖淤演變主要是對(duì)自然環(huán)境的響應(yīng)（劉秀娟等，2009；鞏明等，2011；倪云林等，2012）。在槽強(qiáng)脊弱的潮流作用下，苦水洋深槽會(huì)進(jìn)一步刷深，海底沉積物向沙脊加積；當(dāng)?shù)踪|(zhì)、水深達(dá)到平衡時(shí)，水道將會(huì)處于沖淤平衡的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)苦水洋水道內(nèi)大潮全潮沉積動(dòng)力觀測(cè)和1979-2011年海底地形對(duì)比分析，得到以下初步結(jié)論：

（1）苦水洋水道是潮流作用為主的潮流通道，波浪作用弱。流速和懸沙濃度自外海向陸增大，近岸束窄段水道為往復(fù)潮流，最大垂線平均流速為1.86 m/s。由岸向海，水道內(nèi)的不同位置漲落潮流優(yōu)勢(shì)不同，口門水道內(nèi)漲落潮流通道并存。

（2）海底表層沉積物平均粒徑在2.94～5.90 Φ之間，呈現(xiàn)脊粗槽細(xì)特征，潮周期內(nèi)活動(dòng)性較強(qiáng)。水體中懸沙粒徑有向岸細(xì)化趨勢(shì)。水道內(nèi)懸沙輸運(yùn)率比推移質(zhì)輸運(yùn)率高1～2個(gè)量級(jí)，在沙洲 A（121.525°E，32.985°N）以西向陸方向輸運(yùn)，沙洲B（121.606°E，33.029°N）以東大致向海，與輸水方向大致相同。

（3）苦水洋水道相對(duì)比較穩(wěn)定，年際活動(dòng)層厚度在10-1～100m量級(jí)之間。近32年間苦水洋水道形態(tài)、位置變化不大，局部存在沖淤和地形遷移?？陂T北支水道20 m深槽拓寬、向岸延伸，并向南遷移；西水道沙洲A附近深槽向海伸展，有與北水道貫通趨勢(shì)，整體變得更加順直，未來(lái)可能成為苦水洋的主水道。

致謝：長(zhǎng)江委下游局李樹(shù)明、鐘躋文參加了野外工作，南京大學(xué)趙善道、杜家筆幫助進(jìn)行室內(nèi)過(guò)濾、沉積物樣品分析及數(shù)據(jù)資料整理，特此致謝！

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