1-371 中国黄海南部辐射状沙脊群水动力研究与应用

辐射状沙脊群的众多沙脊对波浪有较好的掩护作用，外海波浪传入沙脊群海域后受沙脊地形的影响发 生复杂的折射和多次破碎，波能损耗和波浪变形显著。在距辐射状沙脊顶点约 50 km 的海域范围内波浪掩 护条件良好，波能强度不大，以轻浪、小浪居多。据辐射沙脊南部小庙洪水道 35 年波浪观测资料统计， 无浪天占全年的 43%，各方向的多年平均波高 0.48 m（不包括无浪天）。
生横向环流（图 6），深槽底部的侧向流速可超过 0.5 m/s，足以起动深槽底部泥沙，并将槽底泥沙向沙脊 上部堆积，使得深槽加深，沙脊增高。
150 连云港
140
100
140
180 120
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80
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40
20
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燕尾港
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40 20 10
280 40 0
300
的趋势性变化[8-10]。潮波数值模拟初步反映出上述变化的原因：随着近数十年来辐射状沙脊北侧废黄河三
角洲海域岸线侵蚀后退约 20 km 和水下三角洲侵蚀夷平，北部旋转潮波向南传播的路径愈加通畅，废黄河 口外无潮点位置相应南移，北部潮波对辐射状沙脊的作用有所增强。
短期风暴潮浪造成辐射状沙脊局部滩槽的剧烈冲淤也屡见不鲜。影响黄海南部的台风主要有海上北上
中国近海有多处形态各异的潮流沙脊，主要是黄海南部的辐射状沙脊群（图 1），鸭绿江口梳状沙脊群、 渤海东部辽东浅滩指状沙脊群、台湾浅滩新月状沙脊群、琼州海峡指状沙脊群等[2]（图 2）。尤以黄海南部 辐射状沙脊群分布范围广、规模大、海洋动力及形成过程复杂，世所罕见。
图 1 中国黄海南部辐射状沙脊群
图 2 中国沿海的潮流沙脊
辐射状沙脊群分布区域南北长 199.6 km（32°00′N~33°48′N），东西宽 140 km（120°40′E ~
122°10′E），由 70 多条沙脊及沙脊之间的潮流深槽组成。这些沙脊和深槽以江苏省东台市的弶港为顶点 向北、东北、东和东南呈辐射状展布，其中理论最低潮面以上的大型沙脊有八条，面积 2 000 多 km2，大
两大潮波系统的辐聚在黄海南部海域形成了辐射状分布的潮流场。潮流数值模拟显示[4]（图 4）：黄海
南部涨潮流自北、东北、东和东南方向朝辐射状沙脊顶点辐聚，落潮流则呈 150°的扇面角向外海辐散， 形成了以辐射状沙脊顶点为中心辐聚-辐散的往复流。潮流数值模拟研究进一步表明，即使没有辐射状沙脊
地形，黄海南部近岸的潮流场也呈辐射状分布。即：黄海南部辐聚-辐散的潮流场是大洋潮波在山东半岛与 黄海南部岸线独特边界条件下传播的必然结果，并不因水下地形及局部岸线改变而产生本质性变化。这种
型沙脊之间潮流深槽水深大于 10 m。
辐射状沙脊在长期陆海相互作用的环境下形成，近 40 年来，关于辐射沙脊的形成和演变进行了多学
科的海洋调查与研究。辐射状沙脊区域拥有广阔的浅滩及浅水海域，潜在土地资源丰富；沙脊间宽深的潮
流深槽则提供了海港开发的良好条件。近 20 年来，针对辐射沙脊土地资源和海港资源的开发利用也开展
徐六泾
崇
连兴港
明 岛
吴淞口
大丰王港
落潮
弶港 小洋口港
吕四港
徐六泾
崇
连兴港
明 岛
吴淞口
南汇嘴
南汇嘴
图 3 中国黄海南部 M2 分潮等值线图
图 4 中国黄海南部辐射状沙脊潮流场
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图 5 沙脊间深槽横向环流示意图
图 6 辐射状沙脊西洋深槽断面中环流消长过程
可见两大潮波系统辐聚形成的辐射状流场塑造了辐射状沙脊平面形态，往复的涨、落潮流冲刷潮流通道形 成深槽，深槽内的横向环流也进一步塑造了沙脊宽阔、沟槽陡峻的剖面形态。
作为一个相对独立的动力地貌体系，辐射状沙脊近期动态主要属沙脊群的内部调整。根据 40 多年来 的地形资料和不同时期卫星遥感资料的比较分析，辐射状沙脊的宏观动态一方面表现在沙脊群外缘在风浪
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作用下侵蚀，侵蚀泥沙随潮流向近岸内缘区淤积；另一方面表现为几条主要潮流深槽之间小沙体的合并和
3 辐射状沙脊区水动力特征
3.1 潮流场 潮差大、潮流强是辐射状沙脊海洋动力环境的显著特征。近 20 年来，辐射状沙脊海域开展过多次定
点同步流场测量，反映该海域潮波的驻波特征明显，潮流为规则半日潮流，潮ห้องสมุดไป่ตู้最大流速出现在中潮位附 近；潮流深槽区的潮流呈往复流，流向与深槽轴线方向一致，沙洲及浅滩区潮流运动形式随潮位变化，涨 潮初期和落潮后期分别呈漫滩流和归槽流。辐射状沙脊内部潮流流速的强弱分布较为稳定，表现为潮流深 槽区的流速大于浅滩区流速，顺直水道内的流速大于弯曲水道的流速。说明辐射状沙脊滩槽地形与潮流动 力场的相互适应。
320
60
N
340
0
80
20
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盐城
60
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石臼所
连云港 燕尾港 中山河口 废黄河口
射阳河 新洋港
石臼所
连云港 燕尾港 中山河口 废黄河口
射阳河 新洋港
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弶港
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小洋口
南通
吕四
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同潮时线
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等振幅线
大丰王港
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中潮（2005年5月27日09：00起）
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5
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1 时间(h)
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图 7 烂沙洋水道沿程潮位测站及潮位过程对比
18 水 位 (m)
16
14
12
辐射状潮流场提供了辐射状沙脊形成的动力环境。
潮流沿沙脊之间水道往复运动的过程中，水道深槽横断面的流速分布并不均匀。由于深槽中心的流速
大于两侧沙脊，潮流深槽横断面出现流速梯度，造成表面流由两侧沙脊流向深槽中心，补偿的水流则由深
槽底部流向沙脊，深槽内部形成次生横向环流（图 5）。辐射状沙脊三维潮流数学模型揭示[6]，深槽区往复 潮流运动的流速普遍在 0.5~2.5 m/s 之间，深槽底部具有旋转流特征，涨落潮过程中深槽横断面大都出现次
*基金项目：海洋公益性行业科研专项（200805082）；国家自然科学基金（41006048） 联系方式：peidonglu@
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了大量研究与工程实践。辐射状沙脊群这一中国黄海南部特有的浅滩大型沙体组合正逐渐被人们所认识。
2 辐射状沙脊的形成
2.1 泥沙来源
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效波高与水深的变化密切相关，每一时段的最大波高均与高潮位水深最大时刻相对应，随潮位下降、水深 减小，波高也迅速降低。正是由于不同潮位情况下沙脊的掩护作用不同，辐射沙脊内部大浪作用的强度并 不连续。
潮位(m) 潮位(m)
9
大潮（2005年5月24日07：00起）
关键词：辐射状沙脊群；水动力特征；浅滩土地资源；海港资源
1概况
沙脊群是由潮流沙脊组成的大型堆积体，主要形成于松散沉积物丰富且潮流作用较强的浅海海域[1]。 沙脊群中的沙脊及沙脊间沟槽均与潮流方向平行，沙脊与沟槽相间分布；其中，沙脊多由沙质沉积物构成， 高数米至数十米，宽数百米至数千米，长度数千米至数十千米或更大。
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中国黄海南部辐射状沙脊群水动力研究与应用*
陆培东
（南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210024）
摘要：分析了黄海南部辐射状沙脊群的形成过程、近期动态、演变趋势和资源特征；强调两大潮波系统辐合形成的辐射状
潮流场是塑造与维持辐射状沙脊地貌形态的重要条件。通过辐射状沙脊群潮流场和波浪场等水动力特征及其对滩槽作用的分 析，并结合小庙洪水道浅滩围填和洋口港人工岛工程实例，认为与动力环境和滩槽自然演变环境相适应是开发利用辐射状沙 脊群浅滩土地资源和海港资源的关键。
脊形成演变的控制性因素，并且控制辐射状沙脊海域潮流场的潮波系统相当稳定，目前辐射状沙脊具有维 持宏观稳定的动力环境；另一是从陆海相互作用过程的角度论证了现阶段辐射状沙脊海域受外来泥沙的影 响已很小，辐射状沙脊已成为一个相对独立的动力地貌体系。由于目前辐射状沙脊“水道—沙脊”分布与 辐聚辐散的潮流动力场格局相一致，决定了辐射状沙脊的地貌形态可在相当长时期内保持稳定，沙脊群内 部“水道-沙脊”的脊槽格局和主要潮流深槽的位置也相对稳定。 4.2 辐射状沙脊的动态
进潮波遇山东半岛的阻挡发生反射。前进潮波和反射潮波辐合形成旋转的潮波系统。黄海南部海域为前进
潮波和旋转潮波两大潮波系统辐聚的影响区，潮波辐聚的波辐区在辐射状沙脊的顶点（弶港）附近，该区
域潮波能量集中，潮振幅显著较大[4,7]（图 3）。弶港附近小洋口海域实测潮差达 9.28 m，为中国近海潮差
最大区域。
增高淤浅，在平面分布和脊槽形态上呈次一级沙脊群的组合[3]，上述调整均是辐射状沙脊地形与海洋动力
环境进一步趋于适应的过程。
此外，辐射状沙脊中南部的沙脊和潮流深槽近数十年来一直有南偏的趋势，不仅辐射状沙脊南翼沙脊