南汇嘴潮滩沉积物粒度特征研究

运动和地形剖面塑造起到了重要影响 。
南汇东滩不同潮带沉积物颗粒粗细 ,也反映出了不同的水动力条件 ,由于近岸边滩水深较浅 ,底部流速
小 ,处于相对平稳的水动力条件之下 ,有利于细颗粒物质沉降 ;但是中潮位的浅滩附近在较强的波浪作用下
沉积物颗粒略有变粗 ,又由于此区域往往是经常性的破波带所在 ,被冲刷的细颗粒物质又在低潮位潮滩落
波高
平均波高 最大波高
月 份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1. 0
1. 0
0. 9
0. 9
0. 9
0. 9
1. 0
0. 9
1. 0
1. 0
1. 0
1. 0
3. 3
3. 1
3. 0
2. 9
3. 0
3. 2
6. 2
4. 1
3. 3
3. 3
3. 3
3. 1
径流和潮流是塑造长江口沉积地貌的主要动力因素 ,长江口的径流与潮流作用都非常强劲 ,长江年均入
于沉积物粗颗粒之间常夹有一些细颗粒悬浮泥沙 ,分选属于中等 。而在杭州湾海床表层沉积物颗粒组成以
粘土质粉砂为主 ,中值粒径在 0. 01 mm 左右 ,大多在 0. 005～0. 06 mm ,主要是由于水深较大 (均大于 8 m) ,动
力条件主要以潮流为主的原因 。
212 沉积物粒度参数
由于浅滩不同区域所受到的动力条件不尽相同 ,潮滩表层沉积物粒径组成混合程度存在着差异 ,平均粒
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冲时淤 。表层沉积物颗粒大小平面分布不均匀 ,最粗为砂 ,最细为粘土 。
21111 东滩
东滩分为两部分考
虑 ,一是没冒沙附近 ;二是
没冒沙体以下至南汇嘴附
近。
没冒沙内侧小泓表层
沉积物中值粒径在 0. 009
～0. 024 mm 之间 ,以粉砂
为主 ;没冒沙和没冒沙外
侧至 - 2 m 水深区域主要
以细砂为主 ,中值粒径在
0. 11 ～ 0. 17 mm 之间 , 主
要是常受水流和波浪淘洗
的缘故 。
东滩表层沉积物在横
向分布上 ,自潮上带至 - 5
m水深以下的岸坡 ,沉积
物粒径逐渐变粗再逐渐变
细 。近岸区域主要以淤泥
质为主 ,这是新产生的淤 积带 ; 低潮滩至 - 2 m 左
南汇嘴潮滩处于长江口和杭州湾的交接地带 ,该岸段分布着广阔的淤泥质潮滩 (图 1) ,为上海的滩涂土 地资源开发 、水产养殖及其港口开发与城市建设提供了广阔的后备资源 。近几十年来 ,由于围滩造地 、建堤 护岸 、上海临港新城以及上游地区的水库大坝建设等一系列人类活动因素的作用对河口水动力 、泥沙供给以 及地形变化等方面的影响越加明显 ,使得南汇嘴潮滩及邻近海域的冲淤变化日趋复杂 。随围涂促淤和周边 工程的进一步建设 ,南汇嘴潮滩的水动力与泥沙都将发生较大改变 ,进而浅滩地形将出现较大的调整 。基于 此 ,不少研究者对南汇嘴潮滩的动力过程 、剖面塑造机制及演变规律进行了探讨 ,同时对边滩的悬沙扩散及 输运过程也进行了分析[1 - 8] 。本文基于较新的现场资料对长江口南汇嘴潮滩的沉积物粒度特征以及沉积物 运移趋势做了分析 。
从小到大的变化 ,在近岸 - 2 m 等深线主要是波浪的掀沙和颠选作用 ,故分选亦相对较好 ,向 - 5 m 等深线方
向 ,波浪动力减弱 ,潮流作用增强 ,而且此处是长江口与杭州湾的交界 ,受旋转潮流作用 ,从而在边滩沉积环
境中的分选性趋于较差 。南滩近岸区域分选性一般都大于 2. 0 ,而在南滩 、杭州湾远岸海床主要以潮流为
径与中值粒径二者并不相等 。南汇嘴潮滩表层沉积物平均粒径在 0. 004～0. 125 mm 之间变化 ,中值粒径也
在 0. 004～0. 18 mm 之间变化 。样品粒级变化不大 ,主要有粘土质粉砂 、粉砂 ,有少量的砂 、砂质粉砂 。沉积
物中值粒径与平均粒径存在着较好的相关关系 ,相关系数达 0. 9 以上 。
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11 %、9. 8 % ,平均波高在 1. 0 m 左右 。一般大风引起的最大波高均在 3. 3 m 左右 ,台风期目测最大波高达
612 m ,大风浪对浅滩沉积物组成的改造影响较大 ,是造成滩地短期强烈冲淤的重要动力因素 ,对该岸滩泥沙
1 资料来源
2005 年 7 月在南汇嘴潮滩及邻近水域采集了 90 多个表层沉积物底质样 (图 1) ,点位基本处在 - 5 m 等 深线浅区以内 (杭州湾北岸的点位除外) ,在实验室将沉积物样品经偏磷酸钠溶液和超声波分散后 ,用 Coulter (LS - 100) 激光粒度分析仪对样品进行分析 ,根据福沃德计算公式[9] ,计算沉积物粒度特征的统计参数 ,如沉 积物平均粒径 、偏态 、分选系数等 。以这些参数为基础 ,采用数理统计 、沉积学方面相关理论对南汇嘴潮滩的 粒度特征进行分析 ,并运用 Gao & Collins 沉积物趋势分析法[10 - 12]来判断沉积物的净输移趋势 。
淤 。南汇南滩处在杭州湾口北岸的开阔地带 , 表现在近岸浅滩沉积物颗粒组成较粗 ,远岸海床细 ,这主要是
由于常受风浪影响 。
表 2 长江口引水船站多年平均波浪要素统计[17]
Tab. 2 Statistics of wave elements in the Changjiang Estuary
m
东滩与南滩交汇处的南汇嘴附近中值粒径在 0. 032 mm 左右 ,为粗粉砂 ,相对较粗 ,这主要是由波浪和潮
流的相对作用强弱引起的 ,越靠近岸滩 ,波浪作用越强 ,筛选作用亦强 ,反之 ,筛选作用变弱 ,沉积变细 。
南汇南滩浅滩沉积物颗粒中值粒径大于 0. 10 mm ,粒径范围集中在 0. 07～0. 22 mm ,以粉砂质砂为主 ,由
2 结果和分析
211 沉积物颗粒组成与平面分布 本研究区域内的潮滩 ,其北部称南汇东滩 ,南部称南汇南滩 ,东滩属于淤涨型潮滩 ,南滩则冲淤频繁 ,时
收稿日期 :2007 - 11 - 27 ; 修回日期 :2007 - 12 - 21 作者简介 :左书华 (1979 - ) ,男 ,河北省邯郸人 ,硕士 ,研究实习员 ,主要从事河口海岸泥沙和海岸工程研究 。 Biography :ZUO Shu - hua (1979 - ) ,male ,master ,assistant engineer.
沉积物分选系数分布相对较为简单 ,即分选系数值集中在 210 左右变化 ,分选性较差 。没冒沙中部分选
性相对较好 ,都小于 210 ,这主要是由于没冒沙东西两侧具有不同水位差 、相对较强的横向环流 ,将泥沙往沙
脊搬运 ,加之漫滩流的颠选作用 ,故没冒沙中部的沉积物分选性较好 。南汇东滩区域从横向上分选系数也有
D4 D5 D16
N1 N2 N24 N26
表 1 南汇嘴潮滩典型沉积物样品粒度参数统计表 Tab. 1 Parameter statistics of typical samples granularity in Nanhuizui Foreland
中值粒径 mm
0. 021 0. 015 0. 111 0. 171
0. 008
1. 7
0. 18
0. 89
31. 23
68. 65
0. 009
1. 8
0. 18
0. 88
30. 36
69. 29
砂% 76. 6 65. 8 85. 96 96. 32
77. 94 74. 27 9. 03
75. 58 8. 46 0. 12 0. 35
3 讨论
一般而言 ,浅水海滩沉积物的粗细主要受风浪和潮流等动力的强弱所控制[13] ,对岸滩沉积地貌的改造 也起着重要的作用 。南汇嘴潮滩的波浪以风浪为主 ,约占 80 % ,涌浪和混合浪分别占 15 %和 5 %。根据长江 口引水船多年的波浪资料统计 (表 2) ,平均以 E 浪向为最多 ,频率为 14 % , ENE、ESE 浪向居次 ,频率分别为
沉积物峰态值不同的区域也有所不同 ,在没冒沙区域峰值主要在 Βιβλιοθήκη Baidu. 0～12. 0 ,变化最大为 13. 48 ,东滩和 南滩主要在 3. 0～5. 0 变化 ,都属于尖窄 —极尖窄范围 ,从另一个方面说明了分选性较差 。 213 频率分布曲线
南汇嘴潮滩沉积物频率分布曲线主要有单峰和双峰 2 种形态 ,图 2 为典型样品的频率分布曲线 ,由于边 滩的区域不同沉积物的频率峰值也不尽相同 ,单峰 、双峰分布区域也不相同 ,反映出了沉积物的不同搬运方 式或泥沙来源以及双向水流 、风浪等不同动力环境 。
分选系数 S0
1. 7 1. 9 1. 4 1. 1
偏度 SK1
1. 73 1. 255 2. 038 1. 69
峰态 KG
5. 363 3. 715 2. 686 2. 393
粘土 %
7. 71 11. 5 3. 33 1. 29
粉砂 %
15. 69 22. 7 10. 71 2. 39
0. 139
1. 6
0. 69
2. 315
6. 08
15. 98
0. 153
2. 4
1. 88
3. 715
6. 90
18. 83
0. 010
0. 7
1. 56
3. 622
28. 78
62. 19
0. 144
2. 2
0. 80
2. 14
10. 47
13. 95
0. 014
2. 1
0. 21
0. 93
23. 85
67. 69
2 - a 没冒沙区域典型频率分布曲线 2 - b 东滩和南滩区域典型频率分布曲线
图 2 沉积物的几种典型频率分布曲线 Fig. 2 Frequency distributions of typical sediments
区域 没 冒 沙
东 滩
南 滩
站号
M11 M6 M5 M12
图 1 南汇嘴水域形式和底质取样站位示意图 Fig. 1 Location of studied area and sampling site
右范围主要以细砂为主 ,中值粒径为 0. 022～0. 095 mm ; - 5m 以下以淤泥质粉砂为主 ,中值粒径在 0. 011 mm
左右 。
211. 2 南滩
第 29 卷第 2 期 2008 年 4 月
水 道 港 口
J ournal of Waterway and Harbor
Vol . 29 No. 2 Apr. 2008
南汇嘴潮滩沉积物粒度特征研究
左书华1 ,时连强2
(1. 交通部天津水运工程科学研究所 工程泥沙交通行业重点实验室 ,天津 300456 ; 2. 国家海洋局第二海洋研究所 ,杭州 310012)
主 ,沉积物颗粒分选系数均小于 2. 0 ,沉积物颗粒分选程度比浅滩区好 。
偏度值在 0. 5～3. 0 之间变化 ,主要集中在 1. 0 左右 ,属于正偏 ,颗粒集中在较粗的部分 ,与该区域水动
90
水 道 港 口
第 29 卷第 2 期
力条件有关 。其次 ,偏度作为沉积物动力沉积的一个指标 ,与浅滩沉积物的中值粒径呈显著负相关 (相关系 数为 0. 89) ,同时 ,它与沉积物的分选系数也是负相关 (相关系数为 0. 7) ,可见中值粒径越小 ,偏度越趋于正 偏 ,分选性越差 。
摘 要 :文中以实测底质采样资料为基础 ,对南汇嘴沉积物粒度特征进行了分析 ,并利用 Gao & Collins 沉 积物趋势分析法探讨边滩的沉积物输运趋势 。总体上看 ,样品粒级变化不大 ,主要以粘土质粉砂 、粉砂 为主 。没冒沙区域由于受到特殊地形以及水流的影响 ,沉积物以细砂为主 ;南汇东滩在横向分布上 ,沉 积物粒径逐渐变粗再逐渐变细 ;南滩受风浪影响 ,近岸浅滩沉积物颗粒组成较粗 ,而远岸区域海床颗粒 较细 。沉积物中值粒径 、分选系数和偏度的分布具有一致性 ,三者相关性较强 ;浅滩的沉积物粒度特征 表现为正偏 ,分选性较差 ,分选系数值集中在 2 左右 ;南汇嘴区域沉积物运移方向主要是从口外向西输 移 ,汇聚在南汇嘴附近 ;杭州湾北岸沉积物主要是向东输运 ,达到芦潮港西侧水域后逐渐转为向南或向 南偏东离岸方向运动 ,对芦潮港附近水下岸坡的冲刷后退起到了一定的影响 。 关键词 :沉积物 ;粒度参数 ;水动力 ;长江河口 ;杭州湾 ;南汇嘴潮滩 中图分类号 :TV 131. 2 ;TV 148. 1 文献标识码 : A 文章编号 :1005 - 8443 (2008) 02 - 0088 - 06