潮滩演变规律在围堤选线中的应用_以江苏辐射沙洲内缘区为例
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第24 卷第2 期2006 年5 月海洋工程
THE OC EAN ENGINEERING
Vol124 No12
May 2006
文章编号:100529865 (2006) 022*******
潮滩演变规律在围堤选线中的应用
———以江苏辐射沙洲内缘区为例
李加林1 ,2 , 王艳红3 , 张忍顺3 , 张正龙3 , 齐德利3 , 顾勇3
(1. 宁波大学人居环境研究所, 浙江宁波315211 ; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所, 北京100101 ; 3. 南京师范大学海洋与滩涂研究所,江苏南京210097)
摘要:滩涂围垦是沿海地区耕地占补平衡的重要手段。
如何进行合理的围堤选线,尽可能减小围堤对潮滩水沙环境的影响,使匡围后的潮滩演变不影响海堤安全,是围海工程设计时必须考虑的问题。
以江苏辐射沙洲内缘区仓东垦区匡围工程为例,运用潮滩均衡态概念框架,对条子泥西侧岸滩平均高潮位点变化、师地岛形成及潮沟活动性等潮滩演变特征及趋势进行了分析,并重点探讨了其在围堤选线中的应用。
关键词:潮滩;演变;匡围;堤线
中图分类号: P753 ; P736. 21 文献标识码: A
Application of tidal flat evolvement characters to seawall line choosing of inning project ———I n n e r part of Jiangsu Radiate Sand Ridges as a case study
LI Jia2lin1 ,2 , WANG Yan2hong3 , ZHANG Ren2shun3 , ZHANG Zheng2l ong3 , QI De2li3 , G U Yong3
(1. Institu te of Human Inhabiting Environment , Ningb o University , Ningb o 315211 , China ; 2. Institu te of Geog raphy and Natural Resources , CAS , Beijing 100101 , C hina ; 3. Institu te of Ocean and Coastal Wetland , Nanjing Normal University , Nanjing 210097 , C hina)
Abstract : Inning of tidal flats is an important approach to keep the amou nt of field acreage on an appropriate level. I t should be settled in d e2 signing of inning projects how to draw a reasonable plan of the sea wall line and to decrease the influence of inning to the hyd rodynamic e n v2i ronment of tidal flats so that the evolvement of tidal flats after reclamation would not d o harm to the security of the seawall. Taking the inner part of Jiangsu Radiate Sand Ridges as a case study , the paper analyzes the moving of the mean hig h water line on the west flat of Tiaozini Sand , the formation of Sid i Island and the activity of tide channels. At last , the application of tidal flat evolvement characters to seawall line choosing of the C angdong inning project is described in detail.
K ey words : tide flat ; evolvement ; inning ; seawall line
淤泥质潮滩一般由多个潮盆系统及其间的分水高滩组成。
处于均衡态的潮滩,潮沟系在正常的动力循环过程中只在其本身所属的潮盆内活动。
而一旦潮滩的水沙动力条件受外界冲击发生根本性改变,潮滩便进入非均衡态,潮盆系统的范围和形状都将随之发生调整,并逐渐形成新的均衡态[ 1 ,2 ] 。
尽管潮盆均衡态的破坏以外海动力状态的巨大变化为主,围堤的作用不至于完全破坏潮盆均衡态,但围海工程可切断潮盆近岸部分的潮沟系统,并改变潮盆局地水沙环境。
潮盆均衡态调整过程中,潮水沟的活动可能会危及海堤安全。
合理的围堤选线,确保匡围后潮滩均衡态调整不影响海堤安全,是围海工程设计时需要解决的首要问题。
目前,沿海潮滩围堤选线研究较多的是基于水力学和泥沙运动力学方法,建立数学模型计算工程前后流
收稿日期:2004211204
基金项目:浙江省自然科学基金资助项目( Y505032);中国博士后科学基金资助项目(2005037428)
场分布,再用经验公式计算淤蚀强度,或辅以必要的物理模型[ 3~6 ] 。
而从潮滩环境演变角度探讨围堤选线的研究则较少。
本研究拟以位于江苏辐射沙洲内缘区的条子泥沙洲西侧、三仓垦区以东的潮滩匡围可行性论证项目(以下简称仓东垦区,图1) 为例,运用潮滩均衡态概念框架,探讨潮滩演变规律在围堤选线中的应用, 为同类研究和工程应用提供新的思路。
1 研究区概况
条子泥沙洲位于江苏岸外辐射沙洲中心的内缘区域,为近岸最大沙洲。
南黄海旋转潮波和东海前进潮波及其潮汐主槽多在附近水域辐聚,丰富的泥沙来
源使得其陆侧潮滩成为江苏海岸淤长最快的岸
滩[ 7 ] 。
二分水滩脊为条子泥沙洲上南北方向落潮
水流的“分水岭”,也是条子泥南北两侧潮汐通道的
交汇处。
近年来,二分水滩脊逐渐东扩,并不断淤
高,其串水功能逐渐降低。
由于高潮滩被淹没时总
处于较弱的动力环境,再加上盐沼植被对水流和波
浪的消能作用也有利于泥沙落淤[ 8 ,9 ] ,因此,高潮滩
便成为细颗粒泥沙的富集区域[ 10 ] 。
条子泥沙洲及
其毗邻岸滩由于得到废黄河口海岸及其水下岸坡、
辐射沙洲外围诸沙洲及各沙脊间潮流通道底部侵
蚀泥沙的补给,近岸潮沟规模逐渐变小[ 11 ,12 ] ,并形
成相对稳定的沉积环境。
拟围仓东垦区位于1997 年围成的东台市三仓
垦区外侧(图1) ,滨外区潮汐属正规半日潮型,近岸
则浅水分潮明显,梁垛河闸下和三仓闸下潮汐属不
正规半日浅海潮[ 13 ] 。
这种特殊的沉积动力区位使
得条子泥潮滩上的潮沟系统及潮滩盆地对岸外沙
洲区各种动力作用突变非常敏感①。
拟围区附近
由北向南主要涉及死生港、西大港及其西侧分支、横港和小灯桩港等潮盆系统。
2 研究方法
图1 研究区区位图(据2003 年1 月TM 影像)
Fig. 1 Location of study area (according to Jan. 2003 TM image)
潮滩匡围论证及海堤选线需要解决的首要问题是拟围潮滩附近潮沟摆动、滩面淤蚀动态及围垦后堤外潮沟系统的可能调整。
本研究通过在研究区布设重复水准测量断面,结合多年遥感影像解译分析,获取研究区潮滩淤蚀稳定性态势,分析潮滩匡围对潮盆均衡态调整的可能影响及堤外海域潮沟活动对海堤的可能威胁,进而确定匡围工程海堤选线方案。
以三仓垦区堤线为起点,自北向南布设条2 、条3 、条4 三条东西向断面,自1999 年开始至2003 年用全站仪按不同季节进行断面高程重复水准测量,2003 年9 月在研究区补充建立条1 、师1 和条5 断面(图1 ,表1) 。
此外,还对各断面附近潮滩进行了高程测量,用于绘制研究区潮滩等高线图。
断面测量时间均选择在大潮汛期间,测量断面终点为大潮低潮位附近,测点间隔约为100 m。
当测量断面跨越潮沟时,在潮沟沟缘、沟坡、沟底增加测点。
全站仪测量的水平精度为m 级,高程精度为mm 级,满足研究需要。
选取研究区1980 、1985 、1988 、1993、1997 、1999 、2000、2001 、2002 、2003年共11 幅低潮位陆地卫星影像资料分析弥补常规测量的这一缺陷。
历次断面形态曲线与遥感影像解译结合,可进行潮滩淤蚀趋势、沙洲及其毗邻水道动态变化分析。
本研究运用手持式GPS(精度为10 m) 采集30 个地面控制点,用ENVI 3. 4 遥感处理软件进行几何精校正。
精度检验表明其误差在15 m 之内,能满足研究需要。
在ENVI 3. 4 中提取潮沟、岸滩、植被等有关信息, 再用
① 张忍顺. 东台市沿海笆斗片滩涂匡围可行性论证报告. 南京大学地理系,1992.
102 海洋工程第24 卷
MAPINFO 7. 0 绘制相关工作图件,用于岸外潮沟迁移、潮滩面积量算及潮盆系统的动态分析。
表1 潮滩断面水准测量基本信息
T ab. 1 Basic i nformation of profiles lev eling on tidal flat
断面号断面长度/ km 测量次数测点间隔测量时间断面起点断面终点
条2 5~8 19
条3 6~12 19
条4 6~10 19 条1 5 1 条5 8 1 师1 4. 5 1 测点间隔约100 m ,在潮沟
沟缘、沟坡、沟底增加测点
1999 年1 月至2003 年9
月的每年3 月、6月、9月
和12 月
2003. 09. 19
2003. 09. 20
2003. 09. 21
海堤堤顶大潮低潮位附近
3 条子泥西侧潮滩近期演变特征及趋势
3. 1 各断面平均高潮位点位移趋势
由于缺乏块石筑堤材料,江苏沿海潮滩起围高程一般在平均高潮线附近,有些则大大高于平均高潮线, 是我国起围高程最高的省份[ 14 ] 。
平均高潮线的位移是表征潮滩淤蚀的一个重要指标。
1999 年至2003 年滩面高程重复水准测量表明,季节性冲淤引起的条2 至条4 断面平均高潮位点位移量大部分在100 m 之内。
以各年不同季节平均高潮位点与海堤距离的平均值作为各断面该年平均高潮位点位置,得到各断面历年平均高潮位点与海堤距离变化表(表2) 。
由表2 可知,1999 年以来,条2 断面上平均高潮位点位移不大,与海堤的距离保持在2. 60 km 左右。
仅2001 年西大港外迁,使得平均高潮点外移较大,其与海堤距离达3. 18 km。
总体而言,条2 断面平均高潮位点附近的滩面近年来已相对稳定。
条3 断面平均高潮位点呈现持续的东移趋势,1999 年至2003 年平均高潮位点外移达870 m ,平均年外移量达220 m/ a ,表现出强劲的淤积趋势, 这与条3 处于辐射沙洲二分水滩脊附近,泥沙来源丰富有直接关系。
条4 断面的淤积也比较明显,除2001 年平均高潮位点略有内迁外,其余年份均表现出淤积趋势,平均年外移量达120 m/ a 。
表2 各断面历年平均高潮位点与海堤距离变化m
T ab. 2 Changes of m ean distance bet ween the M HSL and sea wall m 1999 年2000 年2001 年2002 年2003 年年平均位移条2 2 620 2 590 3 180 2 570 2 660 10
条3 2 970 4 080 4 200 4 600 4 840 220
条4 2 840 2 940 2 900 2 960 3 370 130
注:各断面平均高潮位点是指各实测断面上与推断的该断面位置平均高潮位高程相当的点。
以梁垛河闸和港平均高潮位2162 、3148m为基准(废黄河高程) ,采用内插法得到其间三个断面的平均高潮位点分别为2180 (条2) 、3100(条3) 和3120 m(条4) 。
3. 2 师地岛揭示的岸滩动态
2002 年1 月,通过对2001 年3 月陆地卫星影像分析并结合实地考察,发现条子泥西部、三仓垦区海堤正东约3 km 处,条2 和条3 断面之间有一片沙脊的顶部已淤积至大潮平均高潮位以上, 其中心位置为32°49.5′N,120°55. 4′E。
该片沙脊顶部已被潮上带植被覆盖,形成沙岛(下称师地岛) ,面积约为0. 2 km2 (图1) 。
20 世纪80 年代以来卫星影像的目视解译表明,1995 年该沙岛在影像上已清晰可见。
实际测量显示师地岛的最大高程为3. 969 m(废黄河高程) ,高出当地平均高潮位1 m ,大潮平均高潮位0. 5 m。
其高程与师1 断面潮上带高程基本一致(图2) 。
师地岛的形成,标志着条子泥西侧潮滩已形成稳定的沉积环境,辐射沙洲内缘区的演变也进入由明沙到沙岛的发展阶段[ 15 ] 。
潮汐主槽的辐合,使得条子泥滩面得到较为丰富的泥沙供给而持续淤高。
20 世纪50 年代以来,条子泥所在水域由浅水区及一些小的暗沙淤积、合并,进而发展成为大面积的明沙,并成为辐射沙洲中离岸最近且淤积最快的沙洲[ 15 ] 。
20 世纪70 年代后,由于二分水滩脊北移,条子泥西北部潮沟逐渐向北退缩。
1979 年二分水滩脊移至条3 断面附近。
由于条子泥上南侧的平均高潮位比北侧高49 cm , 高潮时间比北侧晚21 min[ 15 ] ,因此,南侧的潮水在高潮后期会漫过滩脊进入北侧潮沟。
而二分水滩脊的北移及淤高则使得漫过滩脊进入北侧潮滩的潮水相对减少,这造成了条子泥西北部潮沟汇潮总量减少而趋向稳定。
之后,二分水滩
脊西端南北摆动,在条子泥西侧留下不少高滩,潮沟进一步萎缩。
20 世纪80 年代初,条子泥滩脊最高点的高程为2. 9 m ,与当地平均高潮位相当。
由于条子泥西侧的快速淤积,潮间上带逐渐有互花米草盐沼侵入, 淤高的潮滩开始稳定并有零星盐蒿分布,已达大潮高潮位的潮滩在风暴潮时继续淤高,为茅草等植被的进一步发育提供了可能。
1995 年,二分水滩脊西端继续北移,师地岛渐见雏形。
1997 年三仓匡围进一步加速了二分水滩脊附近潮沟的淤积和小灯桩港的南退,横港和西大港以西的条子泥沙洲西侧几乎无大型潮沟活动。
1999 年1 月到2003 年9 月对师地岛两侧条2 、条3 断面的重复水准测量也表明该区域无大型潮沟活动,仅西大港西侧分支末梢将师地岛与陆地部分分开,而使其具有沙岛的特征。
岛上植被以盐蒿和獐茅为主,分别代表着平均高潮位和大潮平均高潮位以上高程。
3. 3 潮沟活动性分析
在潮汐对潮滩的改造过程中,潮汐水
道及潮沟系统的变动对滩面的淤蚀影响
是相当明显的(图3) 。
死生港的梁垛河
闸下沟段,近二十多年来变化剧烈。
1980
年以来的卫片分析表明,该潮沟20 世纪
80 年代中期曾取北路入海,20 世纪90 年
代以来, 则常取中路或南路。
1996 年、
2001 年笆斗垦区和金川垦区的围成,使得图2 师地岛附近三条断面的高程对比(2003 年9 月实测)
死生港陆侧汇潮量大大减少,死生港梁垛Fig. 2 C omparison of the three profiles near Sid i Island (measured in Sept. 2003) 河闸下沟段活动性减弱,其上中段摆动幅度减小。
随着海堤外侧潮滩的淤高,伸入拟匡围区的死生港末梢进一步萎缩、变浅。
卫片解译及断面重复水准测量表明,条2 断面附近的死生港末梢横断面宽度由20 世纪80
年代的约500 m 减小至2003 年的不足80 m。
20 世纪50 年代沿海大堤的修建和70 年代梁垛河闸的修建加速了港的淤积,并造成了小灯桩港潮沟
尾梢的后退[ 7 ] 。
三仓垦区及其南侧小围区的建成,则进一步加剧了小灯桩港潮沟的萎缩。
1999 年至2000 年间,小灯桩港末梢段在拟围区内逐渐淤高变浅;2000 至2003 年,尾梢萎缩较快,潮沟进一步变窄淤浅并几近
消失。
中段潮沟形状由原来比较平直,逐渐发育成曲流。
潮沟形态的这种变化,也说明了小灯桩港的萎缩, 其潮沟活动性和规模均明显变小。
近年来西大港行水流路东西变化剧烈。
1999 年2 月西大港西侧分出一条规模不大的潮沟(下称西大港
西侧分支) 。
此时,西洋来的潮流主要通过西大港主槽和条鱼港勾通。
2000 年3 月,西大港西侧分支和横港
两个潮沟系统勾通,西大港西侧分支逐渐成为勾通条子泥南北的一条主水道。
2001 年3 月以后,该潮沟系
统变化很快。
断面水准测量资料显示,西大港西侧分支向岸摆动较快的时间是在2001 年3 月至2002 年3 月,西大港西侧分支主槽向岸方向移动达4. 80 km ,潮沟最近处离海堤只有3. 64 km。
之后,潮沟内移停止并
出现向外移动的迹象。
2002 年10 月卫片显示,西大港西侧分支末梢逐渐萎缩,主槽主要向西北西方向摆动。
至2003 年1 月,西大港西侧分支进一步萎缩,断面水准测量数据也表明其进一步淤积变浅,与横港勾通串水
功能也逐渐减小。
随着横港与西大港的串通,横港也发生一定幅度的摆动,但东西摆动的幅度只有2. 40 km。
1999 年2 月
至2000 年3 月,北段西摆0. 70 km ,南段东摆0. 70 km ;2000 年3 月至2001 年4 月,北段东摆0. 60 km ,南段东
摆0. 90 km ;2001 年4 月至2003 年1 月,横港整体东移且逐渐淤高萎缩,其北段和南段分别东移0. 80 km 和0. 40 km ,并在其东侧1. 50 km 处发育一条新的潮沟,逐步取代了横港与西大港的串水功能。
横港的小幅摆
动及萎缩,促进了条3 和条4 断面所在滩面的淤积和稳定。
4 潮滩演变规律在围堤选线中的应用
以上研究表明,随着二分水滩脊的淤高及潮汐动力的减弱,条子泥西侧潮沟系统已趋于稳定,并逐渐萎缩。
条子泥西侧潮滩平均高潮位逐年外移,部分沙脊顶部已淤积至大潮平均高潮位以上,并形成沙岛。
辐射
沙洲在经历了由暗沙向明沙的发育阶段后,其内缘的演变在近10 年又进入向沙岛演化阶段,围垦条件已成熟。
条子泥西侧潮滩近期演变特征及演变趋势的研究可为该区域潮滩围堤选线提供潮滩高程、地貌、潮滩植
104 海 洋 工 程 第 24 卷
被 、潮沟动态和水沙条件等方面的基本信息 。
Fig. 3 C hang e of tidal creeks near study area
4. 1 基于潮滩演变规律的围堤选线思路
4. 1. 1 堤线滩面高程对潮滩高程及南北潮差的考虑
为了确定拟围仓东垦区的堤线滩面高程 ,2003 年 9 月对拟围区各断面及附近滩面进行了高程水准测
量 ,并结合 2003 年卫片解译 ,绘制了研究区等高线图 (图 4) 。
由于平均高潮位以上滩面仅在大潮汛时受潮汐
影响 ,为减少围堤对潮滩均衡态的影响 ,保证拟围区海堤安全 ,本次围垦方案堤线滩面高程总体上确定为平
均高潮位以上 (师地岛以南堤线横跨西大港西侧分支潮沟末梢处滩面高程最低为 2. 2 m ) 。
由于研究区南北
两侧的潮差和平均高潮位相差较大 ,且其总体趋势是由南向北递减 ,因此 ,需根据南北潮差的实际情况确定 围区堤线滩面高程 。
4. 1. 2 围区东侧堤线对相关潮沟活动性的考虑 西大港与横港的西移可能对拟围垦区堤线安全形成严重威
胁 ,因此垦区东侧堤线方案必须考虑西大港
西侧分支和横港潮沟活动造成的可能西移 。
据 1997 年三仓片匡围后的多年卫片分析 ,西大港西侧分支与横 港主槽近年来的西移界限分别为距三仓垦区海堤 3. 64 km (沿条 2 断面) 和 5. 71 km (沿条 3 断面) ,为了保证 围垦后潮滩均衡调整过程中潮沟摆动可能对海堤造成的威胁 ,堤线位置必须与西大港西侧分支和横港潮沟 主槽界线保持一定的距离 ,为围垦后潮盆均衡态调整可能出现的潮沟向岸摆动留有余地 。
4. 1. 3 堤线方案对堤外盐沼植被保留与恢复的考虑
由于潮滩围垦速度大于盐沼植被恢复速度 ,江苏沿海潮滩逐渐陡化 ,堤外天然盐沼面积越来越少 ,淤泥 质盐沼湿地生态功能逐渐降低 。
因此 ,选择堤线方案时必须考虑围垦和盐沼保护兼顾 。
在淤长型海岸 ,由于 盐沼的年增长速率与潮滩的淤长速度呈正相关 ,围垦后潮滩的淤积为盐沼恢复创造了有利条件 。
同时 ,盐沼 的恢复也取决于原有盐沼宽度及种子的数量 。
盐沼的恢复速度与围垦以后新海堤外侧余留的盐沼面积有 关 ,通过历年卫星影像监测的方法可确定本次围垦盐沼匡围面积 、预留面积与恢复时段的关系 。
4. 1. 4 堤线方案对梁垛河闸下沟段可能淤积的考虑
闸下淤积是江苏沿海各挡潮排涝闸普遍而重要的问题 。
梁垛河挡潮闸是东台市最重要的排涝闸 ,选用 死生港潮沟作为它的排涝口门 。
梁垛河闸由于建闸时突出于 1958 年老海堤以外 ,引河很短 ,便归入死生港 ,
图 3 研究区附近潮沟动态变化
加之经常冲淤保港,因此闸下排涝状况较好。
梁垛河闸下沟段淤积导致的排涝不畅可能导致东台沿海淤积平原的内涝,并对沿海地区社会经济发展与生命财产安全构成重大威胁。
因此,仓东匡围堤线方案必须考虑尽量减少对死生港潮盆系统中滩面水汇入梁垛河闸下沟段潮滩的匡围,以保持闸下沟段的排水能力。
4. 2 堤线方案及其主要特点
根据研究区潮滩演变特征及海堤选线的基本思路,综合考虑围垦对潮滩均衡态调整的可能影响及围垦的工程效益,确定本次匡围工程的堤线方案(图4) 。
该堤线方案主要有以下特点。
首先,堤线滩面高程在平均高潮位基础上适当提高。
条2 和条4 断面上堤线滩面高程分别高于当地平均高潮位0. 05 m ,堤线与平均高潮位点距离均在400 m 以上(表3) 。
条3 断面由于位于条子泥二分水滩脊附近,高程明显高于两侧滩面。
考虑到二分水滩脊对南北潮波系统的分水作用,为避免二分水滩脊围垦可能引起的潮盆系统均衡态的重大变化,条2 至条4 采用顺直堤线。
因此,条3 断面上堤线滩面高程为
3. 8 m , 堤线与平均高潮位点的距离也达 2. 0 km。
仅师地岛以南约1 km 堤线由于横跨西大港西侧分支末梢,堤线
图 4 仓东垦区堤线方案
Fig. 4 S eawall line of C angdong inning project
滩面高程最低处为2. 2 m。
由于西大港西侧分支的萎缩及堤外师地岛的存在,堤线建成后将进一步加速潮沟末梢的萎缩和师地岛的并陆。
第二,堤线与周边潮沟主槽保持1. 0 km 以上的距
离。
北侧堤线相对比较顺直,堤线离西大港西侧分支主槽较远,最近距离在1. 5 km 以上,避开了该潮沟活动对围堤可能造成的影响,增加了海堤的安全性。
东侧堤线与西大港西侧分支、横港潮沟主槽的距离分别为1. 6 和1. 0 km ,且与这两个潮沟末梢近乎垂直,围成后堤前淤积将加速其末梢的萎缩,确保堤线安全;南侧
表3 各断面平均高潮位点与海堤距离(2003 年9 月) T a b. 4 Distances from mean tidal l ine to ne w sea wall
断面号条2 条3 条4 堤线与三仓垦区岸堤距离/ km 2123 2177 2190 平均高潮位点与海堤距离/ km 0143 2100 0147 堤线滩面高程/ m 2185 3180 3125
堤线与小灯桩港潮沟主槽距离1. 5 km ,由于南侧堤线与小灯桩港潮沟末梢近乎平行,为避免小灯桩港重新活动可能对海堤安全的影响,堤线与其末梢距离约为0. 5 km。
第三,堤线方案对梁垛河闸下排水及淤积影响较小。
由于堤线方案对梁垛河闸下死生港潮盆的围垦面积较小,且由于拟围仓东垦区滩面南高北低,仓东垦区可与三仓垦区共用梁垛河闸排水,因此,本堤线方案对梁垛河闸下排涝的影响较小。
对归入梁垛河及死生港潮沟各项水量及其有效性分析表明,在一般大潮汛情况下(平均高潮位2. 62 m) ,由于堤线方案内死生港潮盆高程已在平均高潮位以上,围入仓东片的死生港潮盆滩面已高于这一高程,故不影响梁垛河闸排涝功能,反而因把本不属死生港潮盆的中南部滩面的降水汇入死生港而增加水量,有利于闸下冲淤。
在秋季大潮汛( > 3. 50 m) 和风暴潮( > 4. 0 m) 时,本次围垦减少归槽水量最多可达0. 1 %。
但由于水位> 3. 50 m 的几率是1 %(一年中仅有6~7 次) ,而> 4. 0 m 的几率是0. 1 % ~0. 3 %(一年中仅1~2 次) 。
也就是说影响闸下排水冲淤时间不长,况且影响的水量也仅为1. 18 ×105 m3 , 只相当于1 次的冲淤保港水量,基本不对闸下水道畅通构成影响。
第四,堤外盐沼保留与围垦效益。
梁垛河闸与三仓河闸之间的高滩面积约有25 km2 ,其中茅草滩、盐蒿滩及互花米草滩面积约有20 km2 。
相关计算表明,本方案围垦草滩面积约13 km2 ,在垦区海堤外侧保留有7 km2的互花米草滩和盐蒿滩,有利于堤外的淤积及盐沼的恢复,并能保证10 年后等面积的围垦。
本方案设计堤线长度为12. 17 km ,匡围面积18. 67 km2 ,每公里海堤长度所围净面积为1. 53 km2 ,围垦效益较高。
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5 结语
1) 江苏辐射沙洲内缘区潮滩演变特征及趋势研究表明,条子泥沙洲西侧已形成稳定的淤积环境。
20 世纪80 年代中期以来,条子泥西侧潮汐形势的变化有利于泥沙富集,使得条子泥沙洲西侧迅速淤高并向东淤长,潮汐动力作用相应削弱,近岸的潮沟系统在淤蚀循环过程中呈萎缩趋势。
沉积沙岛(师地岛) 的形成,标志着辐射沙洲内缘区演变已进入沙岛发育阶段,并存在进一步并陆趋势。
2) 潮滩演变规律研究可较好地应用于潮滩围堤选线工程。
20 世纪80 年代以来,辐射沙洲内缘区条子泥西侧潮滩宏观淤积环境及沙岛的形成表明仓东垦区潮滩匡围条件已成熟。
主要断面潮滩高程重复水准测量表明,近年来平均高潮位点(江苏沿海潮滩起围高程) 附近滩面已趋于稳定或有明显的淤积趋势。
西大港、横港等潮沟系统的演变及活动性研究则为潮滩围堤选线尽量避开潮沟活动的影响提供了重要信息。
潮滩淤积及盐沼植被演替研究对围堤选线中兼顾围垦和盐沼保护、合理确定堤外盐沼保留面积具有重要意义。
3) 在海平面上升及海岸侵蚀的大背景下,辐射沙洲沉积动力环境的调整使得横港与西大港西侧分支仍存在西移可能,在特殊条件下(特大天文潮或风暴潮) 有可能扩大摆动幅度及潮流速度,威胁海堤安全。
由于本堤线方案仍跨越死生港、横港、西大港西侧分支等潮沟末梢,因此,在这些岸段仍需考虑块石护坡、堤外种植互花米草等适当的稳定加固措施,并加强监测。
参考文献:
[ 1 ] 张忍顺, 王雪瑜. 江苏省淤泥质海岸潮沟系统[J ] .地理学报,1991 ,46 (2) :195 - 206.
[ 2 ] 张忍顺. 淤泥质潮滩均衡态[J ] . 科学通报, 1995 ,40 (4) :347 - 350.
[ 3 ] 王顺中, 李浩麟. 瓯江杨府山边滩围垦工程试验研究[J ] .海洋工程,2001 ,19 (1) :51 - 58.
[ 4 ] 万军明, 李适宇. 横门围垦对邻近海域水环境影响的数值模拟[J ] .上海环境科学,2000 ,19 (3) :105 - 107.
[ 5 ] 王义刚, 林祥, 吴中. 河口边滩围垦后淤积计算方法研究[J ] .海洋工程,2000 ,18 (3) :67 - 70.
[ 6 ] 宋立松. 钱塘江河口围垦回淤过程预测探讨[J ] .泥沙研究,1999 ,3 :74 - 79.
[ 7 ] 张忍顺, 陈才俊. 江苏岸外沙洲演变与条子泥并陆前景研究[M]. 北京:海洋出版社, 1992.
[ 8 ] 曹祖德, 焦桂英, 赵冲久. 粉沙质海岸泥沙运动和淤积分析计算[J ] .海洋工程,2004 ,22 (1) :59 - 65.
[ 9 ] Z SHI , J Y CHEN. Morphod ynamics and sediment dynamics on intertidal mudflats in China(1961 - 1994) [J ] .C ontinental S helf Re2 search , 1996 ,16 (15) :1909 - 1926.
[ 10 ] Van Straaten , Kuenen. Tid al action as a cause for clay accumulation[J ] . Journal of Sedimentary Petrolog y , 1958 , 28 : 406 - 413. [ 11 ]王艳红, 张忍顺, 谢志仁. 相对海面变化与江苏中部辐射沙洲的变化动态[J ] .海洋科学动态,2004 ,22 (2) :198 - 203. [ 12 ]王艳红, 张忍顺, 吴德安, 等. 淤泥质海岸形态的演变及形成机制[J ] .海洋工程,2003 ,21 (2) :65 - 70.
[ 13 ] 任美锷(主编) . 江苏省海岸带和海洋资源综合调查报告[M]. 北京: 海洋出版社,1986. 34 - 57.
[ 14 ] 陈才俊. 从近期几例海堤垮堤分析江苏的海堤工程[J ] . 海洋通报, 1997 ,16 (2) :37 - 43.
[ 15 ] 张忍顺, 王艳红, 吴德安, 等. 江苏岸外辐射沙洲区沙岛形成过程的初步分析[J ] .海洋通报,2003 ,22 (4) :41 - 47.
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3) 浅水波长缩减过程与浅水波能传递过程及其波能密度变化过程密切联系。
c
= 01191 或=
c 0. 139 时为波长缩减开始显著,
p
= 0. 1 或
p
= 01056 前后波长缩减显著, 都与浅水波浪破碎过程相对应
参考文献:
[ 1 ] 薛鸿超,顾家龙,任汝述. 海岸动力学[M]. 北京:人民交通出版社,1980. 173 - 176.
[ 2 ] XUE Hong2chao. Transformation of wave energ y spectrcem in shallow water[J ] .China Ocean Engineering , 1995 , 9(3) : 288 - 296. [ 3 ] XUE Hong2chao , et al . Wave ru nu p2ru ndow n amplitude on slope[J ] . C hina Ocean Engineering , 1991 , 1(5) : 39 - 49.
[ 4 ] 薛鸿超,过达,潘少华,等. 破波对混成堤直墙上的作用[J ] .海洋工程,1994 ,12 (2) : 49 - 58.。