江蘇射陽南區(qū)海域海洋懸沙粒度分析

晏彪 袁震洲 李厚貴 朱俊

摘 要：通過布設(shè)的懸沙采集站點(diǎn)獲取的120個(gè)懸沙粒度樣品，對(duì)江蘇射陽南區(qū)海域的海洋懸沙類型、粒級(jí)組成、含量及平均粒徑、分選系數(shù)、偏差、峰態(tài)、中值等粒度參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，揭示了懸沙在冬、夏季大、中、小潮期間不同的特性，分析結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：海洋水文;懸沙;粒度參數(shù);統(tǒng)計(jì)分析

中圖分類號(hào)：P737.14 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）19-0085-04

Abstract： Through 120 suspended sediment grain size samples collected from the deployed suspended sediment collection stations， statistical analysis was made on the size parameters of marine suspended sediment in the southern Sheyang area of Jiangsu Province， such as type， grain size composition， content and average particle size， sorting coefficient， deviation， peak state and median value. The different characteristics of suspended sediment during large， medium and small tides in winter， summer were revealed. The analysis results showed that suspended sediment had different characteristics during large， medium and small tides， which have important guiding significance for engineering design and construction.

Keyword： marine hydrology; suspended sediment; particle size parameters; statistical analysis

泥沙的粒度特征是決定水流挾沙力的重要因素，泥沙粒度特征的變化將會(huì)引起中下游沖積淤積狀態(tài)的變化;并且隨泥沙而遷移的化學(xué)物質(zhì)如營養(yǎng)鹽和污染物的特性，與懸移質(zhì)泥沙中的細(xì)粒部分的關(guān)系密切，泥沙粒度的變化將使化學(xué)物質(zhì)遷移行為發(fā)生變化[1]。因此，對(duì)泥沙粒度的研究具有重要意義。本文通過泥沙采集點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)江蘇射陽南區(qū)海域海洋懸沙粒度特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果對(duì)工程后續(xù)建設(shè)具有重要參考價(jià)值。

1 研究概況

研究海域工程區(qū)位于江蘇射陽海域的東南部，離岸較遠(yuǎn)，水深在5～15m之間。為了了解工程區(qū)海洋懸沙種類及粒度特性，獲取翔實(shí)的海洋水文實(shí)測(cè)資料，開展了射陽南區(qū)海上風(fēng)電場(chǎng)工程區(qū)的夏、冬兩季多點(diǎn)大、中、小潮全潮水文同步測(cè)驗(yàn)工作，為工程設(shè)計(jì)、海域使用論證以及海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)等提供海域水文特性的基本資料。

2 樣品采集、分析方法及粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目冬、夏季水文調(diào)查各布設(shè)10個(gè)懸沙采集站點(diǎn)，站點(diǎn)布置同測(cè)流站位，采樣作業(yè)與潮流觀測(cè)同步進(jìn)行。對(duì)大、中、小潮測(cè)驗(yàn)期間漲急、漲憩、落急、落憩時(shí)刻的混合層樣品進(jìn)行粒度分析，冬、夏季各取得懸沙粒度分析樣品120個(gè)。

懸沙粒度分析具體操作過程：把載有懸沙的孔徑0.45？滋m薄膜樣置于燒杯中，加水30ml，加濃度為0.5mol六偏磷酸鈉5ml，用不銹鋼鑷子使懸沙和薄膜分離，夾出薄膜，用超聲波清洗器超聲3-5min使顆粒分散，經(jīng)24h后作粒度分析。各測(cè)站的懸沙粒度分析使用先進(jìn)的英國馬爾文MASTERSIZER2000型激光自動(dòng)粒度分析儀進(jìn)行分析，粒度大小依照體積直徑計(jì)算。粒度參數(shù)采用目前廣泛使用的?？?沃德公式[2]，包含了中值Md、平均粒徑Mz、分選系數(shù)σi、偏態(tài)SKI、峰態(tài)KG，這些參數(shù)能反映懸沙的粒級(jí)特性。

3 懸沙粒度分析

按《海洋調(diào)查規(guī)范（GB/T12763.8-2007）》粒級(jí)間隔為1？漬，粒級(jí)組成為1～11？漬。冬、夏季懸沙樣的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果及粒級(jí)組成見表1～表4和圖1～圖2。冬季水文測(cè)驗(yàn)期間，各站大潮期間粉砂含量在59.80～75.46%之間，平均值為68.62%，粘土含量在22.17～39.35%，平均值為28.30%;中潮期間粉砂含量在55.97～74.42%之間，平均值為68.47%，粘土含量在21.32～42.80%，平均值為28.77%;小潮期間粉砂含量在60.91～78.40%之間，平均值為70.18%，粘土含量在19.42～38.21%，平均值為27.71%。夏季水文測(cè)驗(yàn)期間，各站大潮期間粉砂含量在61.72～84.46%之間，平均值為75.37%，粘土含量在8.21～28.61%，平均值為15.15%;中潮期間粉砂含量在50.22～83.27%之間，平均值為73.55%，粘土含量在4.10～34.55%，平均值為14.35%;小潮期間粉砂含量在69.09～77.65%之間，平均值為73.09%，粘土含量在12.82～30.04%，平均值為20.03%。

3.1 中值粒徑

冬季，各站懸沙的中值粒徑在潮汛間的變化表現(xiàn)為：大潮期間，懸沙中值粒徑在6.08～10.14？滋m之間，平均值為8.55？滋m;中潮期間，懸沙中值粒徑在5.38～11.04？滋m之間，平均值為8.36？滋m;小潮期間，懸沙中值粒徑在6.32～10.41？滋m之間，平均值為8.55？滋m。漲急、落急期間的懸沙粒徑大于漲憩、落憩期間，漲急、落急、漲憩、落憩時(shí)的粒徑平均值分別為8.66？滋m、8.72？滋m、8.36？滋m和8.20？滋m。夏季，各站懸沙的中值粒徑在潮汛間的變化表現(xiàn)為：大潮期間，懸沙中值粒徑在6.74～44.49？滋m之間，平均值為14.94？滋m;中潮期間，懸沙中值粒徑在6.28～129.60？滋m之間，平均值為18.85？滋m;小潮期間，懸沙中值粒徑在6.96～17.91？滋m之間，平均值為11.10？滋m。落憩期間懸沙粒徑最大，其次為漲急期間，漲憩期間的懸沙粒徑最小，漲急、落急、漲憩、落憩時(shí)的粒徑平均值分別為15.25？滋m、14.24？滋m、13.54？滋m和16.81？滋m。

3.2 平均粒徑

冬季，平均粒徑在6.59～7.53？漬之間，平均值為7.04？漬。大潮期間平均粒徑在6.70～7.53？漬之間，平均值為7.03？漬;中潮期間平均粒徑在6.59～7.71？漬之間，平均值為7.07？漬;小潮期間平均粒徑在6.64～7.48？漬之間，平均值為7.03？漬。測(cè)驗(yàn)期間，平均粒徑與潮汛的相關(guān)性不大。夏季，平均粒徑在5.48～7.49？漬之間，平均值為6.30？漬。大潮期間平均粒徑在5.48～7.22？漬之間，平均值為6.24？漬;中潮期間平均粒徑在4.97～7.49？漬之間，平均值為6.08？漬;小潮期間平均粒徑在5.80～7.30？漬之間，平均值為6.57？漬?？梢娫跍y(cè)驗(yàn)期間，平均粒徑與潮汛的相關(guān)性不大。

3.3 分選系數(shù)

冬季，懸沙分選系數(shù)變化范圍為1.55～2.17？漬，平均值為1.82？漬。大潮期間懸沙分選系數(shù)在1.61～2.17？漬之間，平均值為1.84？漬;中潮期間懸沙分選系數(shù)在1.65～2.10？漬之間，平均值為1.83？漬;小潮期間懸沙分選系數(shù)在1.55～1.95？漬之間，平均值為1.77？漬。夏季，懸沙分選系數(shù)變化范圍為1.38～2.21？漬，平均值為1.70？漬。大潮期間懸沙分選系數(shù)在1.38～2.21？漬，平均值為1.68？漬;中潮期間懸沙分選系數(shù)在1.41～2.07？漬之間，平均值為1.68？漬;小潮期間懸沙分選系數(shù)在1.53～1.94？漬之間，平均值為1.73？漬。

3.4 偏態(tài)

冬季，懸沙偏態(tài)系數(shù)變化范圍為-0.20～-0.07，平均值為-0.14。大潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.19～-0.07之間，平均值為-0.14;中潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.20～-0.08之間，平均值為-0.14;小潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.19～-0.07之間，平均值為-0.15。夏季，懸沙偏態(tài)系數(shù)變化范圍為-0.23～-0.08，平均值為-0.05。大潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.23～0.21之間，平均

值為-0.04;中潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.21～0.08之間，平均值為-0.06;小潮期間偏態(tài)系數(shù)在-0.16～0.07之間，平均值為-0.05。

3.5 峰態(tài)

冬季，懸沙峰態(tài)系數(shù)的變化范圍為0.82～1.08，平均值為1.02。大潮期間峰態(tài)系數(shù)在0.86～1.08之間，平均值為1.01;中潮期間峰態(tài)系數(shù)在0.83～1.09之間，平均值為1.01;小潮期間峰態(tài)系數(shù)在0.87～1.12之間，平均值為1.03。夏季，懸沙峰態(tài)系數(shù)的變化范圍為0.72～1.30，平均值為1.09。大潮期間峰態(tài)系數(shù)在0.85～1.22之間，平均值為1.13;中潮期間峰態(tài)系數(shù)在0.72～1.30之間，平均值為1.09;小潮期間峰態(tài)系數(shù)在1.04～1.28之間，平均值為1.12。

4 結(jié)束語

風(fēng)電場(chǎng)及周邊水域懸沙從組成成分類別來看，粘土質(zhì)粉砂和粉砂是懸沙主體。冬季懸沙中值粒徑變化范圍在5.38～11.04？滋m之間，平均值為8.49？滋m;漲急、落急期間的懸沙粒徑大于漲憩、落憩期間，漲急、落急、漲憩、落憩時(shí)的粒徑平均值分別為8.66？滋m、8.72？滋m、8.36？滋m和8.20？滋m。夏季懸沙中值粒徑變化范圍在10.28～65.90？滋m之間，平均值為14.03？滋m;落憩期間懸沙粒徑最大，其次為漲急期間，漲憩期間的懸沙粒徑最小，漲急、落急、漲憩、落憩時(shí)的粒徑平均值分別為15.25？滋m、14.24？滋m、13.54？滋m和16.81？滋m。冬季懸沙平均粒徑在6.59～7.53？漬之間，平均值為7.04？漬;分選系數(shù)變化范圍為1.55～2.17？漬，平均值為1.82？漬;偏態(tài)系數(shù)變化范圍為-0.20～-0.07，平均值為-0.14;峰態(tài)系數(shù)的變化范圍為0.82～1.08，平均值為1.02。夏季懸沙平均粒徑略低于冬季，分選系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)，峰態(tài)系數(shù)的變化范圍基本與冬季一致。對(duì)江蘇射陽南區(qū)海域海洋懸沙粒度的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果對(duì)該項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]許炯心.近40年來長江上游干支流懸移質(zhì)泥沙粒度的變化及其與人類活動(dòng)的關(guān)系[J].泥沙研究，2005（03）：8-16.

[2]Folk R L， Ward W C， Brazos River bar： a study in the significance of grain size parameter[J].Journal of Sedimentary Research， 1957，27（1）：3-26.