螺頭水道輸沙特征研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　螺頭水道輸沙特征研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 海洋科學(xué)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></p&g

3、t;<p>　　中文摘要 ·································

4、··············· 1</p><p>　　ABSTRACT ···············

5、;································ 2</p><p>

6、　　引言 ···································&

7、#183;··············· 3</p><p>　　1.螺頭水道海域 ·············

8、3;························· 4</p><p>　　2.潮汐與潮流 ····

9、3;····································&#

10、183;· 5</p><p>　　2.1站點(diǎn)潮位觀測(cè) ····························&#

11、183;··········· 5</p><p>　　2.2單寬流量、潮量觀測(cè) ··················

12、················· 6</p><p>　　2.3測(cè)區(qū)潮位與潮流關(guān)系的分析 ············

13、················ 8</p><p>　　2.4實(shí)測(cè)最大流速(流向)的統(tǒng)計(jì)與分析·············

14、;············ 9</p><p>　　3.泥沙研究 ·················

15、3;························· 11</p><p>　　3.1泥沙測(cè)取與分析 ····

16、3;··································· 11&l

17、t;/p><p>　　3.2泥沙分布 ·······························&#

18、183;············ 11</p><p>　　3.3含沙量的垂向變化 ·················

19、··················· 12</p><p>　　3.4含沙量出現(xiàn)頻率 ···········

20、······························ 14</p><p>　　3.5單寬輸沙率、輸沙量

21、 ································· 15</p>

22、<p>　　4.討論與結(jié)論 ································&#

23、183;········ 17</p><p>　　參考文獻(xiàn) ······················

24、;·························· 18</p><p>　　文獻(xiàn)翻譯 ····&

25、#183;····································

26、;······· 20</p><p>　　附錄（英文原文） ·······················

27、;················· 29</p><p>　　致謝 ·············

28、3;····································&#

29、183; 35</p><p>　　[摘要]本文根據(jù)浙江舟山群島海域螺頭水道的潮汐潮位、含沙量垂向分布及單寬輸沙量等水文數(shù)據(jù)資料，以潮汐水流運(yùn)動(dòng)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)螺頭水道的輸沙特性進(jìn)行分析，得出了一系列規(guī)律與相關(guān)的性質(zhì)。通過(guò)布置在螺頭水道兩端的垂線大、中、小潮全潮同步綜合水文測(cè)驗(yàn)，收集測(cè)區(qū)海域多種海洋水文要素，經(jīng)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、資料整編，得到各潮位站潮位大小及漲潮落潮時(shí)間、潮流流速和流向、含沙量（懸沙）等多種測(cè)定結(jié)果

30、，并以此分析測(cè)區(qū)海域水文要素的時(shí)空分布特征和潮流、泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從而推測(cè)該海區(qū)泥沙輸移與潮汐運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：螺頭水道；泥沙輸運(yùn)；東海潮汐潮流</p><p>　　[Abstract] According to the hydrological data of tide level, sediment vertical concentration distri

31、bution and sediment discharge in the LuoTou Waterway, taking tide current as the starting point, after the characteristics of Luotou Waterway’s sand transport are analyzed, we had got a series of rules and related proper

32、ties. Through the synchronous comprehensive test of all tides in the vertical curves ,which were arranged in LuoTou Waterway, we collected marine hydrological data, and got related</p><p>　　[Key words] LuoTo

33、u waterway; sand transport; tide and current in the ECS</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　我國(guó)是一個(gè)海岸線漫長(zhǎng)、島嶼縱橫分布的國(guó)家。位于杭州灣口外的舟山群島,島嶼與島嶼、 島嶼與陸地之間形成了金塘水道、 冊(cè)子水道、 螺頭水道等,則是寧波港南至整個(gè)浙北地區(qū)海上交通的門戶, 對(duì)海上運(yùn)輸具有

34、重要意義。峽道是島與島、島與陸、及陸與陸之間的溝通兩端較大水體的水流通道, 既不同于受徑流影響的河口環(huán)境, 也不同于開敞水域和半封閉的海灣環(huán)境, 受兩側(cè)地形的約束作用, 峽道內(nèi)進(jìn)出水體表現(xiàn)為往復(fù)流運(yùn)動(dòng)。在絕大多數(shù)峽道中, 由于島嶼或陸地的掩護(hù)作用, 較少受到波浪的影響, 加以有較強(qiáng)水流的往復(fù)流動(dòng), 峽道內(nèi)往往維持有較大的水深, 是優(yōu)良的深水港址和出海航道。</p><p>　　我國(guó)在本世紀(jì)對(duì)于海岸動(dòng)力及泥沙的研

35、究比較晚，所以相關(guān)文獻(xiàn)資料也比較貧乏。自20 世紀(jì)70 年代后,島群環(huán)境下峽道的泥沙問(wèn)題研究文獻(xiàn)日漸增多,其中峽道海域的水動(dòng)力條件、泥沙運(yùn)動(dòng)和岸灘演變就是一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)和岸灘演變的研究,其實(shí)包含著水動(dòng)力條件、泥沙分布與輸移、泥沙來(lái)源以及岸灘或海域的沖淤變化[1][2],其重點(diǎn)一般是放在了泥沙運(yùn)動(dòng)(分布與輸移)方面,因?yàn)?泥沙的運(yùn)動(dòng)反映了水動(dòng)力條件和導(dǎo)致了岸灘的沖淤。再加之近十幾年來(lái),遙感技術(shù)在海洋與海岸帶中的廣泛應(yīng)用,如表層懸浮泥

36、沙遙感、海浪遙感、海岸帶遙感、淺海水下地形遙感等。利用遙感資料,結(jié)合具體海域的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究島群環(huán)境下峽道之間的泥沙問(wèn)題,便可以使其更加的立體與全面。</p><p>　　螺頭海區(qū)的泥沙輸移特性主要與潮汐運(yùn)動(dòng)有關(guān)。對(duì)舟山螺頭水道輸沙的研究,不僅可加深對(duì)峽道輸沙的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過(guò)對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的研究加深對(duì)該地區(qū)潮汐潮流規(guī)律的探討，而且可為舟山群島峽道地區(qū)深水岸線和深水航道資源的開發(fā)利用,提供科學(xué)依據(jù)。</p>

37、;<p>　　由于峽道水域的特殊地理位置[3][4]，它的輸沙特性必然要受到潮汐、風(fēng)浪、海流和徑流以及鹽度等多種因素的影響，而這之中又主要受到波浪和潮流的影響，目前的研究工作也主要集中在這兩方面。第一，針對(duì)潮流問(wèn)題來(lái)進(jìn)行，通過(guò)各種數(shù)學(xué)方法，解出潮流流速，再借用不同類型的泥沙輸移公式或擴(kuò)散方程，求出潮流作用下的海底變形，分析水道港池的回淤狀況等，即潮流輸沙的研究。第二，針對(duì)波浪（規(guī)則波）、風(fēng)浪（不規(guī)則波）的傳播演化來(lái)研究，求

38、出波浪的變形和破碎過(guò)程，進(jìn)而借用“水體質(zhì)量連續(xù)理論”、“能量通用理論”、“動(dòng)量通用理論”，求得沿岸和向岸離岸流的流速，并結(jié)合各種泥沙輸移公式，得出波浪輸沙和沿岸、向岸以及離岸流的輸沙狀況。從目前大量的文獻(xiàn)來(lái)看[5][6]，國(guó)內(nèi)的研究工作者主要偏重于前者，而國(guó)外則偏重與后者。另外，隨著近幾年計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，儲(chǔ)存量的加大，計(jì)算速度的加快，也逐步出現(xiàn)了將二者聯(lián)系起來(lái),通過(guò)分析耦合作用，求解關(guān)聯(lián)方程，最終得出泥沙運(yùn)動(dòng)和海床演變規(guī)律的研究趨勢(shì)

39、。</p><p>　　本文對(duì)于螺頭海域的研究將借鑒這些研究的趨勢(shì)和方法，選取與水道輸沙相關(guān)的某些水文數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析[7][8]，以期能夠通過(guò)比較各數(shù)據(jù)的分布推測(cè)出螺頭水道中泥沙輸運(yùn)的規(guī)律及其與潮汐潮流的關(guān)系。由于本海域島嶼眾多，航道深淺程度不一，海域環(huán)境較復(fù)雜，因此對(duì)其研究的科學(xué)工作較少，文獻(xiàn)資料較稀疏，這使得相關(guān)海洋部門對(duì)于該海域的深入了解和管理形成了一定的阻礙。所以對(duì)螺頭水道輸沙特性的研究既有現(xiàn)實(shí)意義又有

40、促進(jìn)未來(lái)的遠(yuǎn)大影響。</p><p><b>　　1螺頭水道海域</b></p><p>　　(Fig.1 Locations of LuoTou Waterway and hydrographical monitoring perpendiculars)</p><p>　　螺頭水道是舟山島南部諸島與大陸之間的潮汐水道，東部呈東西走向，在大榭

41、島東側(cè)轉(zhuǎn)為西北——東南走向，水道西部連接金塘水道、冊(cè)子水道，東連峙頭洋，通過(guò)舟山群島南部諸水道與外海溝通。整個(gè)螺頭水道的海域地理位置基本介于北緯29°54′08″～29°56′29″和東經(jīng)121°58′55″～122°11′33″之間。該海域?qū)俦眮啛釒?南緣)海洋性季風(fēng)氣候。冬季盛行西北偏北風(fēng)，風(fēng)力較大，氣溫較低。受該海域地形的影響,水動(dòng)力以平行于等深線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的潮流作用為主,基本不發(fā)生垂直于海

42、岸線的潮流運(yùn)動(dòng)。該海域的潮汐以半日潮為主，其中沈家門為正規(guī)半日潮，其余各站的比值多為正規(guī)半日潮到非正規(guī)半日潮的過(guò)渡量值。所以，潮汐性質(zhì)應(yīng)歸屬為“非正規(guī)半日淺海潮”的類型[9][10]。</p><p>　　除近岸處水深較淺外，100m等深線貫通整個(gè)水道，其中光明村前沿海域最大水深達(dá)115m。若以此水道50m等深線計(jì)，東西方向可長(zhǎng)達(dá)20km，南北方向?qū)掃_(dá)4～5km，系寧波——舟山深水港域中最寬、深的主要潮汐通道之一

43、。由于水道兩側(cè)島、礁眾多密布，島岸曲折多灣，潮流較急，流向多變。從水下地形看：100m等深線間寬1～2km，由峙頭洋起，基本呈東西走向，至涼帽山、大貓島間開始折向西北；50m及30m等深線，多與半島或海島岸線平行，但在涼帽山以東，亦開始折向西北，構(gòu)成大貓、大榭?jī)蓫u之間、東南——西北走向的寬、深水道。</p><p><b>　　2潮汐與潮流</b></p><p>　

44、　2.1 站點(diǎn)潮位觀測(cè)</p><p>　　2.1.1 潮位站分布</p><p>　　在所測(cè)海區(qū)附近布置三個(gè)臨時(shí)潮位站，分別為馬目、郭巨、六橫，各站自1月13日零時(shí)起，連續(xù)觀測(cè)半個(gè)月(涵蓋水文泥沙測(cè)驗(yàn)期間)。同時(shí)搜集鎮(zhèn)海(外游山)、定海、沈家門三個(gè)長(zhǎng)期站同步半個(gè)月資料(自1月13日零時(shí)起)。經(jīng)過(guò)半個(gè)月的同步觀測(cè)，整個(gè)潮位觀測(cè)涵蓋了大、中、小潮汛的變化。高(低)潮位、平均高(低)潮位、最大

45、(小)潮差、平均潮差以及平均漲、落潮歷時(shí)等諸多特征都在此時(shí)間內(nèi)完整地觀測(cè)記錄下來(lái)。</p><p><b>　　表1 潮位站一覽表</b></p><p>　　（Table.1 Tide monitoring station location）</p><p>　　2.1.2 潮位觀測(cè)內(nèi)容</p><p>　　每小時(shí)正點(diǎn)

46、觀測(cè)一次潮位，高、低平潮附近每10分鐘加密一次，以正確測(cè)定高、低潮位及潮時(shí)。</p><p>　　2.1.3 實(shí)測(cè)潮汐特征</p><p>　　根據(jù)潮位觀測(cè)資料，我們得到了各站同步半個(gè)月的最高(低)潮位、平均高(低)潮位、最大(小)潮差、平均潮差以及平均漲、落潮歷時(shí)等諸多特征的統(tǒng)計(jì)(見表2)，以便于對(duì)各站同步期實(shí)測(cè)的潮汐特征進(jìn)行比較與分析。</p><p>　　表2

47、 各潮位站同步期15天潮汐特征值統(tǒng)計(jì)</p><p>　　(Table.2 15 days' synchronous tidal eigenvalue statistic data of all tide stations)</p><p>　　觀測(cè)日期：1月13日0：00～1月27日23：00 單位：m </p&

48、gt;<p><b>　　分析如下：</b></p><p>　　(1）從潮位來(lái)看，定海和鎮(zhèn)海最高潮位相對(duì)較低，但它們的最低潮位是相對(duì)較高的。六橫和郭巨最高潮位相對(duì)較高，最低潮位相對(duì)較低。總的來(lái)說(shuō)，各站的特征最高潮位，由定海長(zhǎng)期站為中心向東南、西北兩個(gè)方向逐漸增高，其中測(cè)區(qū)東南的六橫、郭巨為2.04m～2.06m；測(cè)區(qū)西北馬目為1.87m。與此相反，最低潮位則以定海為中心，向東

49、南、西北方向逐漸降低，降幅為0.06m～0.24m，平均高(低)潮位也呈現(xiàn)類似的分布。</p><p>　　(2）從潮差來(lái)看，各站的平均潮差一般不大?？偟膩?lái)說(shuō)，以平均潮差1.93m的定海長(zhǎng)期站為中心，向東南逐步增大，至六橫為2.33m，而向西北至馬目亦增大至2.22m。同樣，最大(小)潮差亦有類似的規(guī)律。</p><p>　　(3）從平均漲、落潮歷時(shí)來(lái)看，除鎮(zhèn)海(外游山)站出現(xiàn)漲潮歷時(shí)略長(zhǎng)

50、于落潮歷時(shí)外，其它各站均為落潮歷時(shí)長(zhǎng)于漲潮歷時(shí)。一般而言，自東(六橫站)向西(定海站)落潮歷時(shí)呈遞增的趨勢(shì)，再向西至馬目站又顯遞減的趨勢(shì)。例如，在六橫落潮歷時(shí)長(zhǎng)于漲潮歷時(shí)為30min，向西至定海站落潮歷時(shí)可長(zhǎng)于漲潮歷時(shí)55min，而在馬目，平均落潮歷時(shí)長(zhǎng)于平均漲潮歷時(shí)的量值又回至19min。</p><p>　　2.2單寬流量、潮量觀測(cè)</p><p>　　2.2.1 水文測(cè)驗(yàn)垂線<

51、/p><p>　　在螺頭水道海域布置2條垂線，其中：編號(hào)為L(zhǎng)NG01垂線，布置在螺頭水道西部，大榭島與大貓島之間；編號(hào)為L(zhǎng)NG02垂線，布置在螺頭水道東部。運(yùn)用這兩條垂線測(cè)取螺頭水道兩端海域的水文資料。</p><p>　　表3 水文測(cè)驗(yàn)垂線一覽表</p><p>　　(Table.3 Hydrology measuring perpendicular locatio

52、n)</p><p>　　2.2.2 觀測(cè)方法</p><p>　　儀器使用國(guó)產(chǎn)SLC9-2型直讀式海流計(jì)。采用六點(diǎn)法，即表層(水面以下0.5m處，下同)、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底(離海床0～1.0m)；大、中、小潮連續(xù)觀測(cè)27小時(shí)，取正點(diǎn)記錄，在漲、落潮轉(zhuǎn)流及漲、落急時(shí)段半小時(shí)加密觀測(cè)一次；</p><p>　　2.2.3 單寬流量、潮量的特征統(tǒng)

53、計(jì)</p><p>　　單寬流量亦是水文計(jì)算中重要的參數(shù)，它是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一垂線為中心的1m單位寬度的水體體積。本次水文測(cè)驗(yàn)中，由于兩垂線所處位置的不同，受局地地形影響潮流較為復(fù)雜，漲、落潮流之間的不對(duì)稱性甚為明顯，一些測(cè)站基本上只能觀察到往復(fù)流的某些跡象[13][14]。因此，單寬流量、潮量的計(jì)算，在物理意義上都欠合理。故此處嘗試以LNG01和LNG02兩垂線的完整潮期的資料為依據(jù)，通過(guò)水文測(cè)驗(yàn)資料整編軟件

54、予以計(jì)算分析，從而推測(cè)其大概規(guī)律。</p><p>　　表4即為上述三垂線大、中、小潮單寬最大流量、潮量計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　表4 單寬最大流量、潮量統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　(Table.4 Statistical table of unit maximum flow and tidal volume)</p><p>

55、<b>　　由表可見：</b></p><p>　　（1）由于漲、落潮歷時(shí)的不對(duì)稱性，LNG01垂線在大、中、小潮中均以漲潮潮量大于落潮潮量為明顯特征，漲潮潮量范圍在620974～1799844m3之間，落潮潮量范圍在14776～225516m2之間，潮量比值(落/漲)僅在0.01～0.23之間；但LNG02垂線則表現(xiàn)為落潮潮量大于漲潮潮量，漲潮潮量范圍在126191～338249m2之間，

56、而落潮潮量范圍在225516～342901m2之間，其潮量比值(落/漲)在1.45～2.72之間，這顯然與該垂線上落潮流歷時(shí)長(zhǎng)于漲潮流歷時(shí)、落潮流速大于漲潮流速有關(guān)。</p><p>　?。?）對(duì)比兩垂線的潮量總量可以發(fā)現(xiàn)，漲潮時(shí)，由LNG01垂線進(jìn)入水道的潮量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于LNG02垂線的潮量，而落潮時(shí)，經(jīng)過(guò)LNG02垂線的潮量比LNG01垂線稍大，也就意味著，漲落潮潮差帶來(lái)的滯留海水和海水?dāng)y帶的泥沙，LNG01垂

57、線要比LNG02垂線貢獻(xiàn)更大。有理由可以推斷，螺頭水道西北方向海域潮流是其主要的外來(lái)動(dòng)力因素，影響水道中的水文環(huán)境和輸沙特征。</p><p>　　2.3測(cè)區(qū)潮位與潮流關(guān)系的分析</p><p>　　為了透過(guò)某些表面現(xiàn)象來(lái)了解測(cè)區(qū)潮位與潮流之間的關(guān)系，我們選擇大潮航次兩垂線平均的潮流的特征時(shí)刻(諸如落憩、漲急、漲憩、落急)與定海站潮位的特征時(shí)刻如高低潮(HL)、低高潮(LH)、低低潮(LL

58、)和高高潮(HH)進(jìn)行了判讀與統(tǒng)計(jì)(見表5)，以期了解測(cè)區(qū)潮位與潮流之間關(guān)系的本質(zhì)聯(lián)系。</p><p>　　表5 測(cè)區(qū)大潮汛有關(guān)測(cè)站潮位，潮流特征時(shí)刻的統(tǒng)計(jì)</p><p>　　(Table.5 Statistics of tide levels and current feature moments in spring tide)</p><p>　　觀測(cè)日期：

59、1月26日～27日 潮型：大潮</p><p>　　注：( )號(hào)中系外推的轉(zhuǎn)流時(shí)刻。</p><p><b>　　分析如下：</b></p><p>　?。?）在LNG01站，雖然潮流的落急時(shí)段與低潮位的時(shí)段大體相同，但在第二個(gè)潮周期中又出現(xiàn)潮位的高潮時(shí)段(HH)與轉(zhuǎn)流時(shí)刻(漲轉(zhuǎn)落

60、)基本一致的現(xiàn)象，時(shí)間分別為12:12(定海)和12:30，故潮位、潮流關(guān)系又顯現(xiàn)出某些駐波的特征；</p><p>　　（2）在LNG02垂線，潮流的漲、落急時(shí)段多與潮位的高、低潮時(shí)段相近，潮流的轉(zhuǎn)流時(shí)段多與潮位的半潮面時(shí)段相近，時(shí)差一般在1小時(shí)左右，潮波中潮流、潮位的關(guān)系在較大程度上表現(xiàn)為前進(jìn)波的性質(zhì)；</p><p>　?。?）由此可見：在本測(cè)區(qū)螺頭水道的深水測(cè)站(即LNG02垂線)

61、，潮位與潮流關(guān)系在較大程度上表現(xiàn)出前進(jìn)波的特征；而在近岸測(cè)站(即LNG01垂線)，兩者關(guān)系既顯現(xiàn)出前進(jìn)波的性質(zhì)，又有駐波的特征。</p><p>　　2.4實(shí)測(cè)最大流速(流向)的統(tǒng)計(jì)與分析</p><p>　　2.4.1垂線平均流速、流向計(jì)算</p><p>　　根據(jù)實(shí)測(cè)的各層流速、流向，采用矢量分解、合成的方法計(jì)算垂線平均流速、流向，首先計(jì)算出各層流速的北分量、東

62、分量[15][16]，然后根據(jù)流速加權(quán)后的北分量、東分量均值，合成計(jì)算垂線平均流速、流向，其計(jì)算公式如下：</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　??； 。

63、</p><p>　　2.4.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析</p><p>　　為了突出地反映出螺頭水道實(shí)測(cè)流況的基本特征，我們首先在表6中給出了各垂線同步測(cè)流期間具有特征意義的最大漲、落潮流流速(流向)的統(tǒng)計(jì)。并以各垂線所處位置的不同，分別按螺頭水道西部(LNG01垂線)、螺頭水道東部(LNG02垂線)的實(shí)測(cè)流況進(jìn)行簡(jiǎn)述。</p><p>　　表6 各垂線測(cè)站分層實(shí)測(cè)最大流

64、速(流向)統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　(Table.6 Maximum current velocity each perpendicular station at every layer)</p><p>　?。?）大潮期間：垂線LNG01上，在任何一個(gè)層面上，最大漲潮流速均大于最大落潮流速。而在垂線LNG2上，最大落潮流速均大于最大漲潮流速，但在接近底層時(shí)這一趨勢(shì)有所緩解，以至到底層時(shí)

65、漲潮最大流速等于落潮最大流速。同時(shí)兩垂線無(wú)論是漲潮還是落潮，在垂線中部，深度與流速的關(guān)系并不明顯，但隨著深度逐漸增加至底部，流速開始降低，這很有可能是因?yàn)楹５啄Σ恋木壒蔥17][18]。中潮期間：與大潮時(shí)的規(guī)律相似，在垂線LNG01的任何一個(gè)層面上，最大漲潮流速均大于最大落潮流速。垂線LNG02上，除了O.8H層最大落潮流速小于最大漲潮流速外，其余各層面均為最大落潮流速大于最大漲潮流速。小潮期間：最大漲潮流速而言，大、中潮汛之間的流速量

66、值相差不大，而小潮期間的最大漲潮流速約為大、中潮汛流速的35%-90%，平均約為64%。最大落潮流速隨潮汛的變化與漲潮流相似，小潮的最大落潮流速約為大、中潮汛流速的61%-92%。</p><p>　　（2）比較螺頭水道的東西兩條垂線，實(shí)測(cè)的最大漲潮流，自東(LNG02垂線)向西(LNG01垂線)逐漸增強(qiáng)。例如，大潮期，兩垂線的最大漲潮流速依次為0.58～1.08m/s(LNG02垂線)、1.58～1.90/s(

67、LNG01垂線)；中潮期分別為0.50～1.26m/s(LNG02垂線)、1.52～1.88/s(LNG01垂線)；最大落潮流的分布則相反，自西(LNG01垂線)向東呈逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)，如大潮期，兩垂線的最大落潮流速分別為0.32～0.84m/s(LNG01垂線)、0.58～1.41/s(LNG02垂線)。在中潮期，亦呈與大潮類似的分布規(guī)律</p><p>　?。?）總體上看，螺頭水道無(wú)論是大潮、中潮還是小潮，潮流

68、的運(yùn)動(dòng)基本上為往復(fù)流的特征，漲潮流向西，落潮流向東，依月相的演變有較好的規(guī)律。從宏觀上看，螺頭水道總體上呈漲潮流為主，如兩垂線的測(cè)點(diǎn)漲潮流極值分別達(dá)1.90m/s(LNG01垂線)、1.26m/s(LNG02垂線)，而測(cè)點(diǎn)落潮流極值分別達(dá)1.03m/s、1.41m/s。其中，位于螺頭水道東端的LNG02垂線，在相對(duì)水</p><p>　　深0.6H層以上，出現(xiàn)了落潮流速略大于漲潮流速的現(xiàn)象。但從微觀來(lái)看，由于各垂

69、線所處具體位置，受螺頭水道的主干流和岸線、地形的影響不同，故漲、落潮流向出現(xiàn)的方位在頻次和頻率上將會(huì)有所不同，所以在局部數(shù)值方面會(huì)有所差異。</p><p><b>　　3.泥沙研究</b></p><p>　　3.1泥沙測(cè)取與分析</p><p>　　懸沙水樣現(xiàn)場(chǎng)采用橫式采樣器采集。每個(gè)航次結(jié)束后，立刻運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室處理分析。 泥沙處理采用烘干

70、法，即將懸沙水樣經(jīng)沉淀、洗鹽、烘干，用萬(wàn)分之一電子天平稱其重量，獲取測(cè)點(diǎn)含沙量。</p><p><b>　　3.2泥沙分布</b></p><p>　　含沙量是河口、港灣水域的一個(gè)重要環(huán)境參數(shù)[21][22][23]。它的分布及隨時(shí)間序列的變化，對(duì)于港灣岸灘的沖淤變化、水化學(xué)要素的分布、污染物的搬運(yùn)及海水生物量，均有明顯的作用與影</p><p&

71、gt;　　響。但是，由于現(xiàn)行的采樣與分析方法，受到較多隨機(jī)因素的影響，故本文對(duì)含沙量分布與變化的描述，多以其特征值的統(tǒng)計(jì)予以表述。</p><p>　　3.2.1 垂線平均含沙量計(jì)算</p><p>　　為獲得測(cè)取各垂線的含沙量，我們將實(shí)測(cè)得到的各水文數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。各分層含沙量經(jīng)流速加權(quán)，按以下公式計(jì)算垂線平均含沙量。</p><p>　　式中： 垂線平均含沙量，

72、 分層含沙量， 分層流速</p><p>　　3.2.2 含沙量的分布與變化</p><p>　?。?）大潮期間垂線平均含沙量在0.334～0.827kg/m3之間；中潮期間垂線平均含沙量在0.209～0.709kg/m3之間；小潮期間垂線平均含沙量在0.236～1.120kg/m3之間。總體上看，小潮含沙量的變幅最大，大潮次之，中潮最小，含沙量隨月相的變化并不明顯。</p>

73、<p>　　表7顯示的是測(cè)區(qū)各垂線大、中、小潮測(cè)點(diǎn)最大(小)、垂線平均最大(小)的統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　表7 各垂線含沙量特征值統(tǒng)計(jì)</p><p>　　(Table.7 Statistical features of suspended sediment concentration in every perpendicular)</p><p>

74、<b>　　單位：kg/m3</b></p><p>　　(2)測(cè)點(diǎn)最大含沙量</p><p>　　大潮期的測(cè)點(diǎn)最大含沙量變幅較小，其量值在0.613～0.916kg/m3之間，中潮介于0.498～0.988kg/m3之間，小潮介于0.902～1.340kg/m3之間。</p><p>　　(3)含沙量的漲、落潮變化</p>&l

75、t;p>　　由于測(cè)區(qū)水道眾多，地形復(fù)雜，水流湍急，因而其相對(duì)的變幅亦小；大潮期間漲潮流的垂線平均含沙量在0.368～0.827kg/m3之間，落潮流的垂線平均含沙量在0.334～0.721kg/m3之間；中潮期間漲潮流的垂線平均含沙量在0.209～0.709kg/m3之間，落潮流的垂線平均含沙量在0.254～0.559kg/m3之間；小潮期間漲潮流的垂線平均含沙量在0.236～1.040kg/m3之間，落潮流的垂線平均含沙量在0.

76、347～1.120kg/m3之間。</p><p>　　可見：各潮汛中其漲、落潮之間的垂線平均含沙量相差不大，互差僅為0.034～0.150kg/m3，總體上比較一致，若細(xì)致地進(jìn)行比較，各潮期的漲潮垂線平均含沙量稍高于落潮垂線平均含沙量。</p><p><b>　　(4)兩垂線之比較</b></p><p>　　無(wú)論是大、中、小潮，我們都可以

77、明顯地發(fā)現(xiàn)LNG01垂線含沙量在漲潮和落潮時(shí)都一定程度地高于LNG02垂線含沙量。</p><p>　　3.3 含沙量的垂向變化</p><p>　　本次泥沙測(cè)驗(yàn)，為了解含沙量的垂向分布，采用六層(即面、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底)積點(diǎn)法取樣，獲得實(shí)測(cè)層的含沙量資料。為了更加直觀地了解各垂線分層含沙量最大(小)、平均值及層的逐時(shí)變幅的特征，我們繪制了各垂線分層的含沙量垂向分

78、布圖。</p><p>　　圖2.垂線LNG01各潮汛期間含沙量垂向分布圖</p><p>　　(Fig.2 Vertical distributed of suspended sediment concentration of perpendicular LNG01 during the tide)</p><p>　　圖3.垂線LNG02各潮汛期間含沙量垂向分布

79、圖</p><p>　　(Fig.3 Vertical distributed of suspended sediment concentration of perpendicular LNG02 during the tide)</p><p>　　注:spring tide 大潮 ； middle tide 中潮 ； neap tide 小潮 。</p><p

80、><b>　　分析如下：</b></p><p>　　（1）在垂線LNG01，比起大、中潮，小潮期間含沙量是最大的，而且含沙量隨著深度的增加速度也是最快的；在兩垂線上，0.2H層以上的含沙量增加速度都明顯比較快，但從0.2H往下，曲線都呈現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)折，含沙量增加速度不同程度地下降。在垂線LNG02，在0.8H層以上，大潮與小潮的曲線基本上是一樣的，而在最下面0.2H層，小潮期間的含沙量

81、突然增大。從曲線的形狀來(lái)看，大、中潮期間的曲線時(shí)很相似的，而小潮期間的曲線明顯不同。</p><p>　?。?）概括地說(shuō)，各垂線含沙量的垂向分布變化十分明顯，均具有從表面往底層逐漸增高的特征。不論是最大值、最小值，還是平均值都可以看到這一普遍的規(guī)律。若從某一層次含沙量的變幅來(lái)看，總體上大、中潮面層的變幅較大，小潮時(shí)則在底層出現(xiàn)變幅最大。</p><p>　　（3）還可以發(fā)現(xiàn)垂線LNG01各

82、層面上的平均含沙量均大于垂線LNG02上，也就是意味著平均含沙量由西向東逐漸減少。由螺頭水道的地理位置可得知，其西邊是杭州灣，典型的潮控型河口，當(dāng)潮水從灣內(nèi)退出時(shí)，將會(huì)帶出大量的錢塘江河床泥沙及杭州灣底質(zhì)，進(jìn)入到螺頭水道中。水道東邊是舟山外海，陸地之外的東海海域，除了少許南上的沿岸流和上升流補(bǔ)充的泥沙，由東面進(jìn)入水道的泥沙較少，故水道以東海區(qū)較之于以西海區(qū)海水透明度高。</p><p>　　3.4 含沙量出現(xiàn)頻率

83、</p><p>　　根據(jù)本次測(cè)驗(yàn)收集的水樣分析所得的含沙量，我們將含沙量按0.100kg/m3為一個(gè)遞增級(jí)，分11個(gè)級(jí)別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，按螺頭水道(LNG01、LNG02垂線)海域來(lái)進(jìn)行全面的論述。</p><p>　　表8螺頭水道含沙量出現(xiàn)頻率統(tǒng)計(jì)</p><p>　　(Table.8 Frequency of suspended sediment concent

84、ration in the Luotou Waterway)</p><p><b>　　單位：(%)</b></p><p><b>　　分析如下：</b></p><p>　　（1）大潮期間螺頭水道的含沙量分布在0.500 kg/m3～0.800 kg/m3區(qū)間出現(xiàn)頻率最多，占74.00%，進(jìn)一步細(xì)化，0.500-0.

85、600 kg/m3、0.600-0.700 kg/m3、0.700-0.800 kg/m3這三個(gè)區(qū)間，出現(xiàn)頻率分別占到了21.03%、28.37%、24.60%。中潮期間含沙量分布在0.300 kg/m3～0.700 kg/m3區(qū)間出現(xiàn)頻率最多，占83.93%。具體來(lái)說(shuō)，0.400-0.500 kg/m3、0.500-0.600 kg/m3以及0.600-0.700 kg/m3這三個(gè)區(qū)間，出現(xiàn)頻率分別占到了18.85%、34.92%、1

86、7.46%。中潮期間的含沙量比起大潮期間的含沙量，下降幅度還是比較大的。小潮期間含沙量在大于0.600 kg/m3區(qū)間出現(xiàn)頻率最多，占66.89%。這點(diǎn)與大潮、中潮都相差迥異。若以大、中、小潮航次平均來(lái)看，含沙量在0.40 kg/m3～0.800 kg/m3區(qū)間出現(xiàn)頻率最多，占63.58%。</p><p>　?。?）就總體而言，本次大、中潮汛測(cè)驗(yàn)期間含沙量出現(xiàn)頻率最多的區(qū)間較為集中，均在0.400kg/m3～0

87、.800kg/m3之間，而小潮汛期間含沙量出現(xiàn)的區(qū)間遠(yuǎn)不及大、中潮汛之集中，并從量值來(lái)看，亦要大于大、中潮。</p><p>　　3.5單寬輸沙率、輸沙量</p><p>　　3.5.1 定義及意義</p><p>　　輸沙率是流速與含沙量結(jié)合的產(chǎn)物。單寬輸沙量的大小與流速、含沙量、水深和時(shí)間成正比，又與漲、落潮歷時(shí)成正比，反映漲潮時(shí)段和落潮時(shí)段通過(guò)單位寬度垂線平均

88、輸沙量。</p><p>　　單寬輸沙量是含沙量與流速相結(jié)合的產(chǎn)物，凈輸沙量則體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)流與優(yōu)勢(shì)沙的大小，漲落潮輸沙量比值指明了懸沙運(yùn)移的途徑。</p><p>　　3.5.2 統(tǒng)計(jì)及分析</p><p>　　鑒于兩垂線潮流特性的不同，本文將對(duì)螺頭水道兩垂線(LNG01、LNG02)分別展開進(jìn)行全面闡述，通過(guò)比較數(shù)據(jù)從而推測(cè)其中的相關(guān)規(guī)律。在表9中我們統(tǒng)計(jì)了實(shí)測(cè)單

89、寬輸沙率最大、平均值及輸沙量、漲落潮輸沙量比值等特征值。</p><p>　　表9 單寬最大輸沙率、輸沙量統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　(Table.4 Statistical table of unit maximum sediment transport rate and discharge)</p><p><b>　　分析如下：</b>&

90、lt;/p><p>　?。?）LNG01垂線的漲潮凈進(jìn)沙量大潮汛在963841～1234682kg之間，中潮汛在755587～1011042kg之間，小潮汛大約為403200kg。對(duì)比可以明顯發(fā)現(xiàn)，該垂線海域大、中潮進(jìn)沙量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小潮進(jìn)沙量。其漲落潮輸沙量比值(落/漲)在0.01～0.23之間。所以可以推測(cè)出LNG01垂線的單寬輸沙量表現(xiàn)出漲潮流的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　?。?）而LNG02

91、垂線的單寬輸沙量表現(xiàn)出落潮流的優(yōu)勢(shì)，落潮凈出沙量大潮汛約為62859kg，中潮汛約為69886kg，小潮汛約為145592kg。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，該垂線海域小潮汛獲得的輸沙量最大。其漲落潮輸沙量比值(落/漲)在1.62～3.90之間。</p><p>　?。?）對(duì)比兩垂線輸沙量數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，LNG01垂線的輸沙量無(wú)論大、中、小潮都遠(yuǎn)大于LNG02垂線的。說(shuō)明螺頭水道西側(cè)水域來(lái)沙遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水道東側(cè)來(lái)沙。從地理位置上反映

92、，也就是說(shuō)杭州灣錢塘江徑流輸沙和南下長(zhǎng)江水來(lái)沙是螺頭水道泥沙的重要補(bǔ)給來(lái)源。</p><p>　?。?）各垂線單寬輸沙量皆與優(yōu)勢(shì)流方向一致。所以LNG01垂線泥沙輸運(yùn)方向主要是由西向東，隨優(yōu)勢(shì)流進(jìn)入螺頭水道。LNG02垂線泥沙輸運(yùn)方向主要是由西向東隨優(yōu)勢(shì)流離開螺頭水道。由于西面泥沙凈輸入量大于東面泥沙凈輸出量，所以水道中泥沙隨著潮流大量懸浮著，使得該海域海水透明度較差。</p><p>&

93、lt;b>　　4討論與結(jié)論</b></p><p>　?。?）分析實(shí)測(cè)潮汐特征統(tǒng)計(jì)資料，可以得知，在潮位方面，各站的特征最高潮位由定海長(zhǎng)期站為中心向東南、西北兩個(gè)方向逐漸增高，與此相反，最低潮位則以定海為中心，向東南、西北方向逐漸降低，平均高(低)潮位也呈現(xiàn)類似的分布。由于峽道水流總體上為往復(fù)流,但局部地形的影響使峽道水流復(fù)雜化,甚至可能改變峽道潮波的形式,導(dǎo)致全日潮流的出現(xiàn)和漲潮流期或落潮流期

94、的水流逆轉(zhuǎn);峽道口門區(qū)水動(dòng)力更趨復(fù)雜,波浪作用不容忽視, 水流出口的射流效應(yīng)和進(jìn)口時(shí)的壅水作用,導(dǎo)致峽道口門[24][25][26]區(qū)水動(dòng)力強(qiáng)度的劇變和水流方向的劇變;峽道水深的變化,導(dǎo)致水動(dòng)力的橫向變化;岬角磯頭的挑流與柯氏力的共同作用,使峽道水流產(chǎn)生漲落潮流路的不一致。這就解釋了近岸測(cè)站(即LNG01垂線)，潮位與潮流關(guān)系既顯現(xiàn)出前進(jìn)波的性質(zhì)，又有駐波的特征。</p><p>　?。?）分析實(shí)測(cè)潮流流速特征資

95、料，可以得知，潮流的運(yùn)動(dòng)基本上為往復(fù)流的特征，漲潮流向西，落潮流向東。漲潮時(shí)海水由外海進(jìn)入，首先到達(dá)垂線LNG02處，此時(shí)潮流還處于加速階段，流速還沒有達(dá)到一個(gè)很大的值。潮流繼續(xù)向西運(yùn)動(dòng)，到達(dá)垂線LNG01時(shí)，由于加速時(shí)間較長(zhǎng)，速度自然更大些。所以垂線LNG02漲潮流流速則會(huì)小于垂線LNG01.反之，同理可得落潮流流速垂線LNG02大于垂線LNG01。</p><p>　　（3）分析實(shí)測(cè)泥沙特征資料，可以得知，各

96、潮期的漲潮垂線平均含沙量稍高于落潮垂線平均含沙量。所以漲潮時(shí)泥沙由外海輸運(yùn)進(jìn)入到水道中，落潮時(shí)部分泥沙隨潮流而出，因?yàn)榱魉俅髸r(shí)，泥沙受到的動(dòng)力作用較強(qiáng)，則會(huì)懸浮在海水中，隨潮流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)潮流流速下降時(shí)，懸浮機(jī)制就會(huì)減弱，就會(huì)有泥沙沉積下來(lái)。LNG01垂線含沙量在漲潮和落潮時(shí)都一定程度地高于LNG02垂線含沙量。平均含沙量由西向東逐漸減少。LNG01垂線的輸沙量無(wú)論大、中、小潮都遠(yuǎn)大于LNG02垂線的。又由2可知，LNG01垂線漲潮流速大于

97、LNG02垂線，落潮流速LNG01垂線小于LNG02垂線，所以大量由LNG01垂線進(jìn)入水道的泥沙則會(huì)在流速減弱時(shí)沉積下來(lái)，容易造成航道淤積。相反，LNG02垂線泥沙沉積率則較少，水深較大，便于航行。</p><p>　　綜上所述，螺頭水道西端的輸沙能力不強(qiáng)，海水含沙量隨深度的增加而增加，但它的速度卻隨深度的增加而降低，這導(dǎo)致了大量泥沙淤積在水道底部，也就是潮流速度快的地方含沙量小，潮流速度慢的地方含沙量大，這使得

98、大量的泥沙不能很好的被輸送。容易形成淤積。這就需要相關(guān)部門定期進(jìn)行一定的清淤處理，以維持航道的水深。</p><p><b>　?。蹍⒖嘉墨I(xiàn)］：</b></p><p>　　[1] 竇國(guó)仁.再論泥沙起動(dòng)流速.泥沙研究 1999，(6):1~9.</p><p>　　[2] 竇希萍，張辛農(nóng).南科院近十年年泥沙研究工作綜述.泥沙研究.1999，(6

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