甌江河口水動力泥沙環(huán)境分析

許 婷，麥 苗，韓志遠(yuǎn)

(交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所 工程泥沙交通行業(yè)重點實驗室,天津 300456)

1 概 述

甌江口位于溫州市沿海，是中國主要河口之一，位列全國第四，河口區(qū)及附近海域大大小小島嶼多達(dá)兩百多個，是中國最為典型的島群河口之一，海岸線較長，擁有豐富的港口、灘涂、漁業(yè)和旅游業(yè)資源，是浙江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要陣地。目前，已有學(xué)者針對甌江口海域開展了一些科研工作。例如，李誼純、徐群[1]研究了甌江口內(nèi)外潮汐的不對稱性；林偉波、王義剛[2]研究了甌江口海域懸浮泥沙輸運特性；姚姍姍等[3]分析了甌江口外海區(qū)灘槽演變及主因；孫決策、麥苗[4]分析了甌江口航道淤積特征；李孟國等[5-6]研究了甌江口海區(qū)波浪數(shù)學(xué)模型和中沙采沙對溫州港航道的影響；許婷、趙洪波等[7]開展了甌江口航道二期治理潛堤工程三維潮流數(shù)值模擬；黃毅峰等[8]開展了甌江口航道海域溢油擴(kuò)散數(shù)值模擬。

為了擴(kuò)大海洋資源的利用，近年來甌江河口進(jìn)行了一系列大規(guī)模的海洋開發(fā)利用工程建設(shè)，在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，也使得甌江河口水沙環(huán)境產(chǎn)生了相應(yīng)變化。因此，本文基于多年歷史資料和最新地形水文測驗資料等分析甌江河口水動力泥沙環(huán)境特征，以期為工程規(guī)劃和政府決策等提供科學(xué)依據(jù)。

2 地貌特征

甌江河口是在溺谷型海灣基礎(chǔ)上填充而成，屬與山區(qū)毗鄰的陸海雙相河口，河口呈喇叭型?？谕鈲u嶼眾多，有大小門島、霓嶼島、洞頭島、大瞿島、竹嶼島等上百個島嶼；灘槽交錯，地形十分復(fù)雜，有溫州淺灘、三角沙、中沙等大面積淺灘，有沙頭水道、中水道、黃大岙水道、重山水道等若干條水道，該海域水下地形自西向東南傾斜。樂清灣西側(cè)、溫州灣西側(cè)、甌江北口～北水道兩側(cè)分布大量0 m以上淺灘；-5 m等深線深入霓嶼南北兩側(cè)、洞頭峽、甌江北口；-10 m等深線深入樂清灣、黃大峽～小門水道、南水道、大瞿島附近，-10 m等深線逼臨大小門島、狀元岙等島前岸線，在這些地方形成優(yōu)良的深水岸線資源。見圖1。

3 徑流與輸沙

甌江全長388 km，屬山溪性河流，流域面積1.8×104km2。據(jù)甌江圩仁站1956-2004年實測資料統(tǒng)計，實測最大流量為22 800 m3/s，實測最小流量為10.6 m3/s，多年平均徑流量為422.9 m3/s；徑流量年季分配不均勻，季節(jié)性變化較大，下泄流量主要集中在3-8月份，可占全年的76.1%；最大流量多出現(xiàn)在6月份，最小流量一般在10月～翌年2月份枯水季。據(jù)圩仁站實測輸沙量資料統(tǒng)計，甌江年最大輸沙量為559.4×104t，年最小輸沙量為42.3×104t，多年平均懸移質(zhì)輸沙量為205.1×104t，年均含沙量達(dá)到0.131 kg/m3。

圖1 甌江河口形勢圖

表1 甌江圩仁站多年各月平均徑流量統(tǒng)計

4 潮汐與潮流

甌江口海域潮汐屬正規(guī)半日潮類型，多年平均潮差4.03 m，最大潮差6.75 m，屬強(qiáng)潮海域。

甌江口海域潮流性質(zhì)屬正規(guī)淺海半日潮流類型，潮流運動趨勢受控于島嶼岸線及灘槽格局。漲潮時，洞頭列島東側(cè)海域水流向WNW方向運動，一部分經(jīng)大門島和狀元岙之間的峽道進(jìn)入大門島南側(cè)水域和甌江，一部分經(jīng)黃大峽水道沿大小門島北側(cè)繼續(xù)向北流動，還有部分水域匯入樂清灣。落潮時，水流運動與漲潮時運動相反。漲潮流向，黃大峽-洞頭島東側(cè)基本呈NW向，狀元岙北側(cè)、大小門島之間和沙頭水道附近轉(zhuǎn)為WSW向；落潮流向，黃大峽-洞頭島東側(cè)海域呈SE向，狀元岙南北兩側(cè)為偏E向，大小門島之間和沙頭水道偏轉(zhuǎn)為NE向。從整個潮流場強(qiáng)弱程度分布而言，甌江河口深槽水道區(qū)域水流強(qiáng)勁。例如，黃大岙水道、中水道、重山水道、沙頭水道等其它水道，漲落潮最大流速多在0.5～1.5 m/s，有時接近2 m/s。見圖2。

5 風(fēng)況與波浪

據(jù)洞頭氣象站1961-2000年風(fēng)資料統(tǒng)計，常風(fēng)向為NNE向，頻率為18.4%，其次為NE向，頻率為16.6%；強(qiáng)風(fēng)向為SSW向，最大風(fēng)速為38.0 m/s，次強(qiáng)風(fēng)向為SW向和S向，最大風(fēng)速分別為34.0和31.0 m/s。據(jù)洞頭站2001年1月至2004年12月風(fēng)向、風(fēng)級統(tǒng)計，0.0～5.4 m/s(0～3級)頻率為83.64%，5.5～10.7 m/s(4～5級)頻率為16.01%，10.8～13.8 m/s(6級)頻率為0.25%，13.9～17.1 m/s(7級)頻率為0.06%，大于或等于風(fēng)速17.1 m/s的8級風(fēng)頻率為0.05%。

據(jù)甌江口外南麂海洋站多年波浪資料統(tǒng)計結(jié)果，該海域主要浪向為N～E～S向，合計頻率占90.5%。其中，常浪向是E～ESE向，頻率達(dá)到49.8%；次常浪向是NNE～NE向，頻率達(dá)到27.3%；強(qiáng)浪向為E向，次強(qiáng)浪向為ENE向，年均H1/10波高為1.1 m，最大H1/10波高達(dá)10.1 m以上(E向)，大浪的產(chǎn)生均由臺風(fēng)經(jīng)過時引起。

圖2 實測流速橢圓圖

6 泥沙環(huán)境

橫向上看，含沙量有近岸淺灘大、外海深水區(qū)小的分布特點。甌江河口上游段含沙量超過0.5 kg/m3，河口近岸淺灘區(qū)域含沙量約介于0.1～0.3 kg/m3，而外海深水區(qū)域含沙量基本小于0.03 kg/m3?？v向上看，含沙量呈現(xiàn)出南高北低的分布特點。其中，甌江口淺灘區(qū)域最高，在0.2～0.5 kg/m3之間；甌江口南部近岸淺灘也較高，在0.1～0.3 kg/m3之間；樂清灣中北部深槽水域較低，在0.03～0.2 kg/m3之間。經(jīng)過分析可知，含沙量主要受到潮汐作用，基本特征具有大中潮期間，含沙量較高，小潮含沙量較小的變化特點，且有漲潮含沙量大于落潮的規(guī)律。

懸沙的物質(zhì)類型主要為粉砂質(zhì)黏土和黏土質(zhì)粉砂，懸沙中值粒徑多在0.003 9～0.007 2 mm之間變化。

甌江口以上河段、中水道、黃大岙水道、重山水道、中沙、烏仙頭西淺灘、深槽與邊灘水域底質(zhì)基本為細(xì)砂、中砂等砂質(zhì)沉積物，其d50為0.154～0.356 mm，僅局部水域為黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)砂等細(xì)顆粒物質(zhì)；大門島以北、大門島-狀元岙以東、溫州淺灘及其以南水域除局部水域有砂質(zhì)存在外，基本為粉砂質(zhì)黏土或者黏土質(zhì)粉砂，其d50基本為0.003～0.01 mm。底質(zhì)中值粒徑大于0.1 mm的砂質(zhì)沉積物主要堆積在大門島-狀元岙西側(cè)河口附近水域，其余水域基本上以黏土質(zhì)粉砂為主，其中值粒徑基本在0.005～0.02 mm之間，黏土百分含量基本在30%～40%之間，顯示出甌江河口海域淤泥質(zhì)海岸的沉積特點。底質(zhì)分布特點表明，甌江口來沙主要堆積在大門島-狀元岙西側(cè)河口附近水域，大門島-狀元岙東側(cè)水域受甌江口來沙的影響較小。見圖3、圖4。

圖4 沉積物類型分布圖

7 主要結(jié)論

本文基于現(xiàn)場大量實測資料，研究分析了甌江河口海域水動力泥沙環(huán)境。結(jié)果表明，本區(qū)潮汐為正規(guī)半日潮型，平均潮差超過4 m，屬強(qiáng)潮海區(qū)。甌江口海域潮流性質(zhì)屬正規(guī)淺海半日潮流類型，潮流運動趨勢受控于島嶼岸線及灘槽格局，深槽漲落潮最大流速多在0.5～1.5 m/s，有時接近2 m/s，其余海域多在1 m/s以下。甌江屬山溪性河流，多年平均徑流量為422.9 m3/s；徑流量年季分配不均勻，季節(jié)性變化較大，下泄流量主要集中在3-8月份，可占全年的76.1%。本區(qū)波浪以涌浪或涌浪為主的混合浪為主，常浪向為E～ESE向，頻率達(dá)到49.8%；強(qiáng)浪向為E向，次強(qiáng)浪向為ENE向，最大波高達(dá)10 m以上(E向)，大浪的產(chǎn)生均由臺風(fēng)經(jīng)過時引起。海域沉積物類型既有細(xì)砂、中砂等砂質(zhì)沉積物，也有黏土質(zhì)粉砂、粉砂質(zhì)砂等細(xì)顆粒物質(zhì)；黏土百分含量基本在30%～40%之間，顯示出甌江河口海域淤泥質(zhì)海岸的沉積特點。近岸含沙量可達(dá)0.1～0.3 kg/m3，而外海深水區(qū)域含沙量基本小于0.03 kg/m3。甌江河口懸沙的物質(zhì)類型主要為粉砂質(zhì)黏土和黏土質(zhì)粉砂，懸沙中值粒徑多在0.003 9～0.007 2 mm之間變化。