峡道水域输沙特性研究【文献综述】.doc

毕业设计文献综述海洋科学峡道水域输沙特性研究［摘要］泥沙的输移与泥沙在流体中的冲刷、悬浮和沉积密切相关，所以对于输沙特性的研究, 就必须对其所在水域的动力环境特性有一定了解峡道是岛屿与岛屿Z间、岛屿与大陆Z间 或大陆与大陆之间狭窄的水流通道，既不同于受径流影响的河口环境，也不同于开敞的海岸 水域伙伴封闭的海湾环境，是一种有其自身特点的独特海岸环境因此在峡道环境下泥沙输 运特征就会与河道、河口坏境有所区别木文主要对中外峡道水域泥沙问题研究了进行论述 和对特定峡道水域动力与沉积特性作了阐述［关键词］峡道；输沙；海洋沉积；水文环境1. 引言峡道是岛与岛、岛与陆、及陆与陆Z间的沟通两端校大水体的水流通道，既不同于受 径流影响的河口环境，也不同于开敞水域和半封闭的海湾环境，受两侧地形的约束作用，峡道 内进出水体表现为往复流运动,是一种有H自身独特特点的海流现象其一，峡道是水流通道; 其二，峡道内水流受潮流作用的显著影响，以区别于河道在绝大多数峡道中，由于岛屿或陆 地的掩护作用，较少受到波浪的影响,加以有较强水流的往复流动，峡道内往往维持有较大的 水深，是优良的深水港址和出海航道，在我国和世界其他地区，有许多举世闻名的良港是利用 峡道有利的掩护条件和水深条件建造起来的。

因此，开展峡道及其相关研究意义非常重大2. 研究进展介绍2・1国内峡道泥沙问题研究我国是一个海岸线漫长、岛屿纵横分布的国家分布在渤海海峡中的庙岛群岛，在备岛 屿Z间形成了老铁山、长山和庙岛等重要峡道,是出入黄海和渤海的门户；位于杭州湾口外 的舟山群岛，岛屿与岛屿、岛屿与陆地Z间形成了金搪水道、册子水道、螺头水道等，更是 宁波港南至整个浙北地区海上交通的门户，对海上运输具有重要意义还有位于温州瓯江口 外的以洞头岛及大、小门岛为主的岛屿群，也是温州港布局规划的重点区域2.1.1动力实测研究白20世纪70年代后，岛群环境下峡道的泥沙问题研究文献LI益增多，其中峡道海域 的水动力条件、泥沙运动和岸滩演变就是一个重点对泥沙运动和岸滩演变的研究，其实包 含看水动力条件、泥沙分布与输移、泥沙来源以及岸滩或海域的冲淤变化，其重点一般是 放在了泥沙运动（分布与输移）方面，因为泥沙的运动反映了水动力条件和导致了岸滩的冲 淤位于杭州湾口外的舟山群岛海域是我国著名的岛群海域，岛屿众多，岛屿之间峡道纵横分 布,是岛群环境下泥沙问题的研究重点之一邱建立对舟山群岛北仑地区野鸭山峡道的 平衡弧形岸线发育进行了研究，推求出了平衡弧形岸线的理论模型；蒋国俊斓皿等根据舟 山群岛峡道地区的钻孔资料，在有孔虫、花粉和沉积特性分析结果的基础上，讨论了舟山群 岛峡道底部的泥沙冲淤及其对浙闽沿海泥沙供给的影响。

文章认为,晚更新世以來舟山群岛地 区发生了 3次海进海退，其中晚更新世末期低海面时,舟山群岛峡道高程约位于吴淞基瓯以 下左右，全新世海侵以来，受峡道水动力的作用，除部分峡道内海湾发生淤积外,舟山群 岛峡道底部发生了明显的冲刷，其最大冲刷厚度可达80 m左右，为杭州湾乃至整个浙闽沿 海提供了大量的泥沙；此后，1998对舟山群岛地区峡道分布、峡道水动力泥沙特征进行了 较为深入的研究，又在2001年针对舟山群岛马岱峡道的水文泥沙特性进行了具体研究陈沈良涮对唏岖列岛海区的水文泥沙特征分析时指出，崎岖列岛海区属高悬沙浓度水域, 然而，其峡道内保持着较大的水深，其认为这是峡道效应作用下涨、落潮水流的长期冲刷造 成的，该列岛的周用海域近百年来主要表现为淤积，而在峡道区由于峡道效应，泥沙的沉降受 到了抑制，在长江口外水下三角洲总体呈淤积的背景下，出现峡道区的局部冲刷现象2.1. 2遥感观测研究近十几年来，遥感技术在海洋与海岸带中的应用己经十分广泛，如表层悬浮泥沙遥感、 海浪遥感、海岸带遥感、浅海水下地形遥感等利用遥感资料,研究岛群环境下峡道Z间的 泥沙问题，对港口资源及其•环境进行综合调查研究和评价有着重要的意义。

张华国"等利用T M/ ETM +、SPOT、ERS2 SAR和NOA AAVHRR等多种遥感资料，结合 常规资料,对舟山群岛、宁波深水港群港口资源讲行了综合调杏，包括舟山群岛海域港口现 状、海岸类型、深水岸线资源、航道锚地资源和仓储场地资源等;利用ERS2 SAR调杳探 测了锋血和内波等海洋环境要素，并利用TM/ETM+和NOAA探测调杳区的悬浮泥沙分布情 况;最丿乙结合遥感调查数据和常规调查数据，对舟山群岛、宁波深水港群进行了综合评价研 究杨华等测利用Landsat5/ 7卫星遥感图像资料建立了崎岖列岛大、小洋山海域表层悬 沙分布的遥感定量模式，分析了洋山海域悬沙分布规律和运动趋势以及杭州湾、长江口泥沙 运动对洋山港的影响，并分析了峡道效应对洋山海域局部高含沙的影响温令平⑵利用美国 陆地卫星LandsatT M图象数据对温州瓯江U附近海域悬浮泥沙分布和输移规律进行了研究, 包括对悬沙分布特征、悬沙分布与水下地形的关系以及瓯江口地区的泥沙来源，其泥沙来源, 一部分是来源于瓯江上游的径流输沙,瓯江口地区在径流和潮流的作用下，沉积物一肓可宣泄 至洞头列岛附近；另一部分是来源于长江口地区的浙江沿岸流输沙。

左书华等（2007）：22］利 用Landsat5/ 7 T星影像资料和实测含沙最资料,建立温州海区（包括瓯江口外岛群）的悬沙 遥感模式，对表层水体悬沙分布及泥沙运动情况进行分析研究表明,该海区水体表层平均含 沙量较高，为0 . 1- 0. 3 kg/ m3,受落潮流和N-NE向风浪作用及江浙沿岸流的影响，泥 沙有H北向南沿岸输移的趋势，并在距浙江沿岸30- 40 km范围内有一条明显的泥沙浑浊带, 其范围由北向南逐渐减少，表层水体含沙量也由北向南逐渐降低，对浙江沿岸的泥沙运动产生 重要影响2.1. 3数值、物理模型研究大范围多岛屿数值计算往往具有计算面积大、岛屿众多、岸线曲折复杂、水道纵横交错、 水流条件复杂的特点要求有较详细的流场情况和所用的数值模熨能较好地适咸复杂的边界 地形，一直以来是数值计算的难点随着计算机技术的不断发展，数值模拟及其相关理论也得 到了的不断改进，对岛群海域的汶道Z间水动力、泥沙输移的研究提供了很好的技术支持，也 使得岛群海域的海岸工稈研究进一步发展周发毅等仃995）：23：以大连东部海域长山列岛为实例，建立了适用于复杂的多岛屿海域上 平面二维潮波数值计算模型的选择及网格自动剖分方法，在计算规模大而又要求局部分辨率 高的潮流场时，该方法效率高，经济合理,灵活方便；矫吉珍、肖成猷"采用正交1111线网格 和动边界结合技术，建立了宁波大榭岛LPG码头附近复杂海域（舟山群岛海域）大范围潮流 场数学模型，并从动力机制上讨论了局部特殊地形对潮流场的影响；李孟国、王正林注运用 时间二次插值的三角形网格显式差分方法建立了多岛屿、地形及流态复杂的瓯江口海区的潮 流场数学模世，具有较高的应用价值。

2. 2国外峡道泥沙问题研究早在1927年，J. W. Gregory就对多佛海峡形成年代及其与泰晤士河（Thames）和莱茵 河（Rhine）的关系开展了研究自1967年G. II. Keller和A. F. Richards对马六甲海 峡的峡道沉积开展研究以来，世界各地学者对峡道动力、泥沙、沉积、地貌等单一因素分 别进行了研究，其中,N. H. Kenyon和A. H・Stride对环英国陆架上分布的诸多海峡之间峡道 水动力和沉积物运移趋势进行了分析；R. Hesse等对位于意大利和阿尔巴尼亚Z间Otranto 海峡全新世沉积特性进行了系统研究；对峡道沉积物开展多学科全面研究的当数Johnson 及其科研小纟fl,他们对飞马海峡峡道的地质学、沉积学、地球物理学、古海洋学以及海底地貌 学等方面开展了多学科综合研究，并初步建立了大西洋的飞马海峡峡道环流流速和沉积物粒 度Z间的关系，推进了峡道动力沉积学的研究上述研究工作主要集中在深海大洋的峡道中， 其水深英至超过1000m,其意义更多的在于其理论价值对浅水条件下的峡道开展的研究工作, 最早是对苏伊士运河的研究，Stanley等以苏伊士运河为例对以潮流和波浪为主的浅水峡道 进行了研究；Cannon对水深较浅的Judan de Fuca峡道附近的Putget Sound海湾的水体和 物质交换进行了研究;吉冈洋对口本纪伊水道的海洋锋进行了研究;Grochowski用数值模拟 的方法预测了英吉利海峡的底质沉积物运移趋势。

从以上对浅水峡道的研究可以看出往往仅 限于某一方血，较少考虑峡道特殊环境对泥沙运移、沉积和地形演变的影响2. 3.研究方法概述及应用由于峡道水域的特殊地理位置，它的输沙特性必然要受到潮汐、风浪、海流和径流以及 盐度等多种因素的影响，而这之中又主要受到波浪和潮流的影响，目前的研究工作也主要集 中在这两方面第一，针对潮流问题來进行,通过备种数学方法,解出潮流流速,再借川不 同类型的泥沙输移公式或扩散方稈，求岀潮流作用下的海底变形，分析水道港池的冋淤状况 等，即潮流输沙的研究第二，针对波浪（规则波）、风浪（不规则波）的传播演化来研究, 求出波浪的变形和破碎过程，进而借用“水体质量连续理论”、“能星通用理论”、“动量通用 理论”，求得沿岸和向岸离焊流的流速，并结合各种泥沙输移公式，得出波浪输沙和沿岸、向 岸以及离岸流的输沙状况从H前大量的文献來看，国内的研究T作者主要偏重于前者，而 国外则偏重与后者另外，随着近几年计算机的进一步发展，储存量的加大，计算速度的加 快，也逐步出现了将二者联系起来,通过分析耦合作用，求解关联方稈，最终得出泥沙运动和 海床演变规律的研究趋势3. 峡道水动力与沉积特性研究峡道是海岸的重要纽•成部分，峡道潮滩受峡道水动力和地形效应的共同影响，有其自身 的动力沉积和动力地貌特性。

以浙江沿海舟山群岛地区峡道潮滩动力沉积特性的研究为例， 对峡道水动力和沉积特性进行一定程度的阐述.受峡道地形的影响，峡道潮滩水动力以平行于等深线作往复运动的潮流作用为主，基木不 发生垂宜于海岸线的潮流运动峡道中波浪作用相对较弱，除台风和寒潮作用时的波浪略强外, 正常天气条件下的波浪作用较弱，但对峡道潮滩上新发冇的细颗粒泥沙聚凝沉积浮泥，能有 效地扰动，并使Z再悬浮，对于维持峡道潮滩的冲淤平衡有着重要的影响峡道水流总体上为 往复流，但局部地形的影响使峡道水流复杂化，其至可能改变峡道潮波的形式，导致全口潮流 的出现和涨潮流期或落潮流期的水流逆转;峡道口门区水动力更趋复杂，波浪作用不容忽视， 水流出口的射流效应和进口时的缠水作用，导致峡道口门区水动力强度的剧变和水流方向的 剧变;峡道水深的变化，导致水动力的横向变化;岬角矶头的挑流与柯氏力的共同作用，使峡道 水流产生涨落潮流路的不一-致峡道内沉积具有显著的分带性，白深水区向浅水区，沉积物由砂砾石“蚀余沉积”经细砂、 粉砂过渡为粘土质粉砂;峡道口门区因沉积物来源的差异,发疔砂质沉积和淤泥质沉积两大类 型,砂质沉积区形成分选优良，颗粒单一，峰态显著，呈弱正偏态的沉积，并发冇辐射状沙脊;在 淤泥质口门区，沉积物颗粒较细，分选较养，峰态低平,含有较高的细颗粒尾部的悖层沉积，并 以拦门沙坝的形式岀现。

峡道潮滩沉积物以粒径小于32pm的细颗粒悬移泥沙沉积为主，沉积 物分选中等，峰态低平，正偏分布,与平原海岸潮滩和河I」潮滩形成明显的沉积物粒度分带不 同，峡道潮滩沉积物呈现粗细混杂无粒度分带的分布特性沉积物的这种分布特性，是细颗 粒泥沙发生动水聚凝沉积，示期又较少受到水动力横向分选改造而形成的4.结论我国在此领域的研究已取得较丰盛的成果，并且紧跟世界研究的脚步进步发展前人的 研究成果对继续完善峡道环境下的输沙研究作了重要的铺垫，指明了前进的方向，对群岛峡 道的研究起到了积极的作用同时这些研究成果也对我的毕业论文起到了重要的指导作丿11。