極端天氣下橫門東水道懸沙分布特征研究

左甲鵬+陳一梅

摘 要：本文收集了橫門珠江口橫門海域正常天氣與極端天氣下的遙感圖像，利用懸沙遙感相對濃度模型，對比分析了極端天氣情況下橫門東水道或附近水域懸沙分布特征。研究結(jié)果表明：橫門水域內(nèi)在大風(fēng)和臺風(fēng)情況下風(fēng)浪掀沙顯著，大風(fēng)作用時間越長，風(fēng)浪掀沙越明顯，懸沙濃度越高，且枯季風(fēng)浪掀沙作用比洪季強(qiáng)。暴雨徑流挾沙量大，橫門東水道懸沙濃度達(dá)到峰值，但未對淇澳島——金星門一線以南海域造成影響。臺風(fēng)過境，降雨徑流來沙增加，臺風(fēng)風(fēng)浪掀沙增強(qiáng)，對橫門東水道懸沙濃度有持續(xù)的影響。

關(guān)鍵詞：遙感圖像 懸沙濃度 臺風(fēng) 暴雨 橫門

1.前言

橫門東水道位于珠江口伶仃洋水域，主要包括爛山段、二茅段和淇澳段。區(qū)域內(nèi)存在3個主要淺灘：二茅淺灘、進(jìn)口淺灘和沙尾淺灘，同時還包括淇澳島東北傾倒區(qū)，見圖1。屬亞熱帶海洋季風(fēng)性氣候，降水多集中在4～9月。夏秋兩季常遭受臺風(fēng)襲擊。

本文利用相對懸沙濃度模型（1）式。

LogS=a+b（R3/R2） （1）

其中，R2、R3為TM圖像中的2、3波段的輻射反射率，使用ENVI軟件，經(jīng)過處理并去除了鏡面反射影響。將圖像中的懸沙相對濃度分為5個濃度等級，在同一幅圖像中，1級濃度最低，5級濃度最高。

2.大風(fēng)天氣橫門海域懸沙分布

2009-1-10衛(wèi)星成像時刻為枯季中潮漲急，在珠江口外海面出現(xiàn)北到東北風(fēng)4到5級、陣風(fēng)7級，持續(xù)時間超過24小時。選擇正常天氣、枯季中潮漲潮圖像的2009-3-15，對比分析大風(fēng)天氣對懸沙濃度影響。

兩幅圖像成像時刻潮流狀態(tài)、徑流情況和高濃度懸沙分布特征接近。由于大風(fēng)天氣影響，2009-1-10珠江口海域風(fēng)浪掀沙，漲潮流懸沙濃度升高。在淇澳島南方海域，漲潮流懸沙濃度達(dá)到4-5級，高出正常天氣3-4個等級，整個橫門東水道區(qū)域4級濃度區(qū)域大幅擴(kuò)大。

進(jìn)口淺灘和淇澳島東北傾倒區(qū)存在大風(fēng)掀沙并隨漲潮流輸移，在傾倒區(qū)附近形成4級濃度區(qū)。在二茅淺灘出現(xiàn)5級濃度區(qū)域，懸沙集中。

大風(fēng)天氣下，橫門東水道從爛山段開始到淇澳島轉(zhuǎn)折點(diǎn)，懸沙濃度大幅升高，大部分為4級濃度，僅在深槽中心保持3級濃度，過淇澳島后，受上溯高懸沙濃度漲潮流影響，橫門東水道懸沙濃度保持3-4級，遠(yuǎn)大于2009-3-15的1級濃度。

大風(fēng)天氣下，漲潮流來沙量劇增，大幅度提高區(qū)域內(nèi)懸沙濃度。大風(fēng)天氣下潮流掀沙，橫門東水道兩側(cè)淺灘、傾倒區(qū)泥沙再懸浮，造成橫門東水道懸沙濃度劇增。

3.臺風(fēng)過境對橫門懸沙分布

3 . 1臺風(fēng)“珍珠”過境1天后懸沙分布

臺風(fēng)“珍珠”2006-5-17在汕尾登陸，造成珠江口海域7-9級大風(fēng)，廣東出現(xiàn)強(qiáng)降雨。選取臺風(fēng)過境后1天的衛(wèi)星圖像——2006-5-18圖像，衛(wèi)星成像時刻為洪季小潮漲急，此日中山市西北風(fēng)6-8級，有中陣雨。同時選取正常天氣、洪季大潮初漲的2005-7-26圖像，分析臺風(fēng)天氣對橫門東水道懸沙濃度影響。

臺風(fēng)過境1天后，整體懸沙濃度達(dá)到2級以上。由表1可知，由于上游暴雨，馬口站懸沙濃度大幅提高，徑流含沙量較高。

在二茅淺灘、進(jìn)口淺灘淺灘和傾倒區(qū)內(nèi)，風(fēng)浪掀沙，出現(xiàn)大量懸浮，隨漲潮流輸移，且輸移距離、范圍較大：二茅淺灘出現(xiàn)大面積4-5級高懸沙濃度區(qū)域；進(jìn)口淺灘中部出現(xiàn)塊狀4級濃度區(qū)域；淇澳島東北傾倒區(qū)，出現(xiàn)較大面積3級濃度區(qū)域，并且向隨漲潮流向北側(cè)和東北方向擴(kuò)散。由于2006-5-18屬于洪季，海域內(nèi)水深較深，與枯季（2009-1-10大風(fēng)天氣）相比，風(fēng)浪掀沙造成的高濃度區(qū)域范圍小，掀沙量和懸沙濃度等級較低。

臺風(fēng)過后，上游暴雨造成徑流含沙量提高，提高二茅段和淇澳段懸沙濃度；漲潮流挾沙從淇澳島東側(cè)進(jìn)入水道，二者共同作用，導(dǎo)致二茅段和淇澳段的部分航道懸沙濃度達(dá)到3級。在橫門東水道淇澳島以南航段，懸沙濃度受2-3級濃度的漲潮流控制，濃度達(dá)到2級。

3 . 2超強(qiáng)臺風(fēng)“鲇魚”過境后5天懸沙分布

2010年10月23日超強(qiáng)臺風(fēng)“鲇魚”對廣東造成影響。2010-10-28距離臺風(fēng)登陸日5天，衛(wèi)星成像時刻為枯季大潮初漲，珠江口無大風(fēng)天氣。選取正常天氣、枯季大潮漲潮的2009-11-2圖像進(jìn)行比較，分析臺風(fēng)過境對懸沙濃度的影響。

2010-10-28，三水站平均徑流流量增大達(dá)到中水水平，北江有降雨過程，徑流動力增強(qiáng)。同時，口門處徑流懸沙濃度僅為1級，臺風(fēng)過境后的降雨過程未提高徑流懸沙濃度，對橫門東水道懸沙濃度影響不大。

2010-10-28圖像中，除橫門東水道部分航段懸沙濃度保持2-3級外，伶仃洋主航道西側(cè)整個區(qū)域懸沙濃度達(dá)到4-5級，并一直延伸到淇澳島南部海域。

二茅淺灘被4-5級高濃度懸沙覆蓋，進(jìn)口淺灘形成大范圍4級濃度區(qū)域。橫門東水道從爛山段至淇澳島，懸沙濃度從1級逐漸升高到3級。

與正常天氣相比，2010-10-28海域懸沙濃度仍保持較高水平，濃度高出2個等級。與2006-5-18（臺風(fēng)過境1日）對比，2010-10-28（臺風(fēng)過境5日）仍存在大范圍高濃度區(qū)域。2010-10-28為枯季，相對2006-5-18，大潮漲潮時，臺風(fēng)掀沙增強(qiáng)，漲潮流挾沙量陡增。

4.上游暴雨對橫門海域懸沙分布影響

2008-11-7，成像時刻枯季中潮落急，橫門東水道上游北江干流出現(xiàn)暴雨，三水水文站逐日平均徑流量為4690m3/s，達(dá)到洪季徑流水平。選取正常天氣、枯季中潮落急的2007-11-21圖像進(jìn)行對比，研究暴雨對研究區(qū)域懸沙濃度影響。endprint

2008-11-7出現(xiàn)枯季暴雨，徑流量及徑流挾沙量陡增，徑流懸沙濃度極大口門處懸沙濃度高。

在二茅淺灘和進(jìn)口淺灘，懸沙分布規(guī)律與正常天氣一致，但是濃度高出1-2級。在橫門東水道，暴雨天氣下，懸沙濃度升高明顯。爛山段懸沙濃度從2007-11-21的1級濃度升高到2008-11-7的3級濃度；在二茅段和淇澳段，懸沙濃度達(dá)到4級濃度，且保持到橫門東水道淇澳島附近航段。在淇澳島南側(cè)航段，懸沙濃度為1級，與周圍水域相同。

由此可見，枯季上游暴雨造成徑流陡增，徑流挾沙量增大，橫門東水道區(qū)域懸沙濃度。在水動力較弱情況下，大量懸沙停留，造成橫門東水道爛山段到淇澳轉(zhuǎn)折點(diǎn)懸沙濃度等級升高到3-4級，比正常天氣情況下高出2級。

上游暴雨未對淇澳島——金星門一線以南海域造成影響。

5.極端天氣情況下懸沙濃度變化規(guī)律

大風(fēng)作用下，風(fēng)浪掀沙，提高區(qū)域內(nèi)懸沙濃度?？菁九c洪季對比，枯季風(fēng)浪掀沙更明顯。大風(fēng)作用時間越長，風(fēng)浪掀沙量越多，懸沙濃度提高越明顯。

臺風(fēng)過境時，整體水域懸沙濃度較高。臺風(fēng)作用的時間，降雨過程是造成研究區(qū)域懸沙濃度升高的主要因素：（1）臺風(fēng)過境，漲潮流動力強(qiáng)，潮流挾沙量提高，持續(xù)影響懸沙濃度。強(qiáng)潮流作用下，存在淺灘掀沙和傾倒區(qū)泥沙再懸浮。（2）臺風(fēng)帶來降雨，徑流挾沙量也增大。

暴雨造成徑流量陡增，特別在枯季徑流量劇增，會帶來大量懸沙進(jìn)入口門，造成研究區(qū)域，特別是橫門東水道爛山段到淇澳轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的航段懸沙濃度升高，達(dá)到3-4級，比正常天氣高出2級。

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