舟山群島海域泥沙運(yùn)移及動(dòng)力機(jī)制分析.pdf

1、海洋泥沙在河口及鄰近海域環(huán)境中具有重要的作用，因?yàn)樗鼈兗仁菭I養(yǎng)鹽和有機(jī)物的載體，又對(duì)污染物的遷移和循環(huán)產(chǎn)生顯著影響；同時(shí)，由于人類活動(dòng)和泥沙運(yùn)移的相互作用，使得泥沙運(yùn)移對(duì)港口開發(fā)、航道維護(hù)、海洋構(gòu)筑物建設(shè)以及海底光纜的鋪設(shè)等人類活動(dòng)產(chǎn)生明顯影響。因此，充分了解河口及鄰近海域的泥沙運(yùn)移和動(dòng)力機(jī)制，一方面，對(duì)于港口開發(fā)等人類活動(dòng)具有重要的實(shí)際意義，另一方面，對(duì)于探討現(xiàn)代沉積過程和分析污染物擴(kuò)散則具理論意義。 舟山群島海域北臨長江口，

2、西接杭州灣，既是長江水體南下的必經(jīng)之路，也是杭州灣水體與東海水體交換的主要通道；同時(shí)，舟山群島海域島嶼眾多、水深地形多變、水動(dòng)力條件復(fù)雜。因此，舟山群島的泥沙分布及輸運(yùn)必然存在特殊性質(zhì)。本文以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，利用不同的研究方法和計(jì)算公式，系統(tǒng)地分析了舟山群島海域泥沙的分布和運(yùn)移特性，揭示了泥沙運(yùn)移的動(dòng)力機(jī)制，探討了群島對(duì)泥沙分布和運(yùn)移的影響。 以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，對(duì)研究區(qū)的海流、懸浮泥沙和表層沉積物的分布特征進(jìn)行了系統(tǒng)地分析。結(jié)果

3、表明，研究區(qū)懸沙濃度自杭州灣向外海迅速降低；落潮平均含沙量一般高于漲潮平均含沙量；水位波動(dòng)對(duì)潮周期內(nèi)懸沙濃度的變化影響顯著，由水位變化引起的泥沙運(yùn)移掩蓋了流速變化對(duì)懸沙濃度的影響；粉砂是研究區(qū)內(nèi)分布最廣的沉積物類型，主要分布受群島影響較小的海域，局部分布有砂質(zhì)粉砂、砂和礫，主要出現(xiàn)在島嶼周圍；群島對(duì)表層沉積物類型、粒度參數(shù)以及不同粒級(jí)組分的分布影響顯著。 利用通量機(jī)制分解方法和懸沙沉降公式，并結(jié)合前人的研究成果，分析了舟山群島海

4、域懸浮泥沙的輸運(yùn)通量、運(yùn)移方向和動(dòng)力機(jī)制，研究了懸浮泥沙的沉降特性。結(jié)果表明，研究區(qū)凈懸沙通量自杭州灣內(nèi)向外海迅速變小，懸沙總體由杭州灣向外海輸運(yùn)，但同時(shí)存在向杭州灣方向的靜輸沙；研究區(qū)基本處于水動(dòng)力平衡帶，懸沙輸運(yùn)具有往復(fù)搬運(yùn)、靜輸沙量小的特點(diǎn)；平均流輸運(yùn)、Stokes漂移輸運(yùn)和垂向凈環(huán)流輸運(yùn)是引起懸沙泥沙靜輸運(yùn)的主要作用機(jī)制，自口門至外海，平流輸運(yùn)作用逐漸減弱，垂向凈環(huán)流輸沙在懸沙靜輸運(yùn)中所占比例逐漸增加；舟山群島海域既是杭州灣向東

5、海輸運(yùn)泥沙的重要通道，也是東海沿岸流攜帶泥沙向南輸運(yùn)的過渡地帶；研究區(qū)單顆粒泥沙沉降速度很小，遠(yuǎn)小于絮凝沉降速度，在研究本區(qū)懸沙沉降時(shí)必須考慮絮凝的影響。 利用泥沙起動(dòng)流速公式、沉積物輸運(yùn)通量公式以及粒度趨勢(shì)分析方法，結(jié)合東海表層沉積物分布和東海流系，分析了表層沉積物的起動(dòng)流速和輸運(yùn)通量，討論了表層沉積物的運(yùn)移趨勢(shì)和影響因素。結(jié)果表明，研究區(qū)總體上從杭州灣向外海，泥沙起動(dòng)流速越來越大，也就是說，越往外海泥沙越難以再懸?。槐韺映练e

6、物整體由灣口向外海運(yùn)移，平均日單寬輸沙通量總體由杭州灣內(nèi)向外海減小；在群島內(nèi)，由于受到島嶼的限制，泥沙基本沿水道走向運(yùn)移，在外海區(qū)，沉積物凈運(yùn)移存兩個(gè)明顯的運(yùn)移趨勢(shì)，分別對(duì)應(yīng)長江口泥質(zhì)區(qū)和閩浙沿岸泥質(zhì)區(qū)；潮流是控制泥沙運(yùn)移的主要?jiǎng)恿σ蜃樱瑫r(shí)，潮汐、東海沿岸流、風(fēng)浪、臺(tái)灣暖流、群島以及地形等因素對(duì)泥沙輸運(yùn)的影響亦不可忽視。 在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，借鑒河流的邊灘理論，探討和分析了群島對(duì)泥沙分布和運(yùn)移的影響。 結(jié)果表明，舟

7、山群島的存在對(duì)研究區(qū)海流變化、泥沙分布和泥沙運(yùn)移影響顯著，具有明顯的“群島效應(yīng)”；所謂“群島效應(yīng)”主要是指受群島分布制約和水動(dòng)力條件變化影響下的泥沙運(yùn)移、沉降、再懸浮以及分布的過程；群島的存在，使水道內(nèi)產(chǎn)生漲落潮流控制下的“雙向環(huán)流”，該環(huán)流控制著泥沙的橫向分布和運(yùn)移，而漲落潮流則控制泥沙的縱向分布和運(yùn)移；舟山群島海域?qū)碜蚤L江口和杭州灣的泥沙具有“過濾器”和“擴(kuò)散器”的雙重作用，即對(duì)粗顆粒物質(zhì)具有過濾作用，而對(duì)細(xì)顆粒物質(zhì)則有擴(kuò)散作用。