【摘要】：清瀾灣位于海南島東北部的文昌市,是典型的河口型瀉湖海岸類型。該海灣動(dòng)力沉積地貌特征和過程的研究對(duì)海灣生態(tài)環(huán)境的維護(hù)和港口、養(yǎng)殖等合理開發(fā)活動(dòng)具有重要的參考價(jià)值,同時(shí)對(duì)豐富河口型瀉湖的發(fā)育演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)有所幫助。然而,由于現(xiàn)場觀測資料的缺乏,目前該海灣的動(dòng)力沉積地貌研究還十分薄弱。 近幾十年來,清瀾灣潮間帶紅樹林被部分圈圍養(yǎng)魚,潮汐汊道港口開發(fā),跨海大橋建設(shè),口門沙嘴圍墾等一系列人類活動(dòng),導(dǎo)致灣內(nèi)地形及動(dòng)力條件發(fā)生改變。另一方面,臺(tái)風(fēng)等極端天氣也導(dǎo)致清瀾灣洪水,引起底床沉積地貌的變化。 本研究基于2011年8月14～23日在清瀾灣的現(xiàn)場觀測資料,初步揭示了該海灣的表層沉積物、潮流、懸沙、地貌等特點(diǎn),并探討了沉積物的輸運(yùn)趨勢和底床穩(wěn)定性。主要結(jié)果和結(jié)論如下： 1水動(dòng)力觀測期間清瀾(QL)站潮差范圍為0.26～1.39m,文昌河口(WC)站潮差范圍為0.33～1.28m,兩站平均潮差約為0.81m。潮汐汊道斷面最大漲、落潮流分別速達(dá)148cm/s和174cm/s,斷面漲、落潮平均流速32cm/s(322。)和36cm/s(146°), QL站的最大漲、落潮流為23和25cm/s。WC站最大漲、落潮流速分別只有32cm/s和42cm/s,漲、落潮平均流速是14.2cm/s(343°)和14.8cm/s(170。),兩地區(qū)的落潮流均占優(yōu)勢。WC站表、底余流分別為4.1(188°)和1.2(28°)cm/s,垂線平均余流為1.5cm/s(180°)；QL站斷面平均余流為1.1cm/s,方向188°,表層余流較小為0.2cm/s,方向125°,表層余流比斷面平均余流小一個(gè)量級(jí)。兩站平均余流比較來看,余流基本處于同一個(gè)量級(jí)。 2海灣納潮量兩種不同方法計(jì)算得到八門灣納潮量,分別為1.93×107m3(ADCP夏季大潮)和1.98×107m3(GIS),相對(duì)誤差為2.6%,可見兩種方法對(duì)海灣納潮量的計(jì)算較為一致。將實(shí)測流量同1988年10月份數(shù)據(jù)比較可以發(fā)現(xiàn),兩個(gè)時(shí)間較大半日潮的漲、落潮流量分別減少26.7%和19.2%,凈通量較為接近(0.01×107m3)。據(jù)此推算出,八門灣在夏季大潮時(shí)的滯留時(shí)間約為2.30天。幾十年間,八門灣在人類活動(dòng)及自然因素共同影響下,進(jìn)入灣內(nèi)的潮量有所減少,而就夏季大潮時(shí)期的漲落潮量及滯留時(shí)間來看,納潮量的減少對(duì)八門灣水體的自凈能力影響有限。 3.含沙量分布根據(jù)中潮含沙量準(zhǔn)同步觀測來看,灣內(nèi)各點(diǎn)含沙量在0.014～0.020g/l之間,其中表層含沙量變化范圍為0.014～0.018g/l,各點(diǎn)均值為0.016g/1,底層含沙量變化范圍0.015～0.020g/l,均值0.017g/l,總體來看八門灣水體含沙量呈較低水平,底層水體含沙量較表層高。大潮水文同步觀測來看,清瀾港地區(qū)垂線平均含沙量在0.092～0.163g/l之間,大潮垂線平均含沙量為0.122g/l,其中漲、落潮垂線平均含沙量分別為0.127和0.112g/l；文昌河口地區(qū)垂線平均含沙量在0.015～0.018g/1之間,大潮垂線平均含沙量為0.016g/l，，其中漲、落潮平均分別為0.016和0.017g/l,可見,正常條件下文昌河含沙量要比清瀾港地區(qū)含沙量小一個(gè)量級(jí),文昌以落潮含沙量占優(yōu)勢,清瀾港漲潮含沙量占優(yōu)勢。 4沉積物特征表層沉積物中值粒徑變化范圍為0.62～7.44Φ,平均3.63Φ沉積物類型從粗砂到粘土質(zhì)粉砂都有。24個(gè)樣品平均,砂、粉砂和粘土的含量分別為62%、22%和16%,該海灣沉積物以砂為主。最粗的樣品出現(xiàn)在入灣前的文昌河道,最細(xì)的樣品出現(xiàn)在灣的最下游近入�？谔帯？傮w上,灣中部的沉積物較兩岸細(xì)。沉積物的分選系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)偏差)變化范圍為0.52(分選中等)～3.18Φ(分選很差),平均2.27Φ,反映分選性總體上很差；偏度變化范圍為～0.16(負(fù)偏)～0.74Φ(極正偏),平均0.40Φ,反應(yīng)偏度總體呈極正偏；峰度為0.68(寬平)～3.42(極尖窄)Φ,平均1.67Φ,反應(yīng)峰度總體呈很窄尖。文昌河口柱狀樣沉積物中值粒徑在2.23～2.98Φ之間,各樣平均中值粒徑為2.62Φ,偏度變化相對(duì)平穩(wěn)(0.14～0.57Φ,平均0.48Φ),峰度變化波動(dòng)最大(0.81～2.64Φ,平均1.52Φ),分選系數(shù)變化范圍為2.08～3.45Φ,平均2.91Φ。文教河口柱狀樣沉積物的中值粒徑范圍為2.31～3.27Φ。平均值2.5],偏度范圍為0.48～0.73Φ,平均值0.63Φ,總體為極正偏,峰度在0.74～3.49Φ之間變化,平均值為2.37Φ,分選系數(shù)在1.49～3.45Φ之間,均值為2.12Φ。兩根柱狀樣沉積物總體由細(xì)砂組成,極正偏,很窄尖,分選性很差,兩者間有細(xì)微差別。 5沖淤態(tài)勢清瀾灣總體沖淤態(tài)勢趨于平衡,局部沖淤劇烈,最大侵蝕、淤積厚度分別為4.44和5.98m。文昌河流、岸坡侵蝕及外海輸入是內(nèi)灣沉積物主要來源,內(nèi)灣的潮汐汊道北端、文教河口、文昌河口及附近以及外灣的高隆灣是沉積物主要堆積區(qū)。1963-2005年間清瀾灣及鄰近海區(qū)(總面積177km2)總淤積量約為24.6×104m3,總平均淤積速率0.054mm/yr,基本處于沖淤積平衡。其中沖刷面積約為68.57km2,平均沖刷深度0.81m,沖刷量最55.54×104m3,最大沖刷深度為4.44m；淤積面積108.27km2,平均淤積深度0.74m,淤積量80.12×104m3,最大淤積厚度為5.98m。 6底床穩(wěn)定性底床沉積物侵蝕臨界剪切應(yīng)力變化于0.088-0.213N/m2之間,各站平均為0.140N/m2。研究區(qū)域內(nèi)粗(50μm)、細(xì)(50μ m)兩種沉積物侵蝕臨界剪切應(yīng)力,主要同中值粒徑(d50)、含水率(WH2o)與沉積物相對(duì)密度(S)呈冪指數(shù)關(guān)系,相關(guān)性較好。文昌河口地區(qū)夏季大潮時(shí)流作用下的剪切應(yīng)力在0.002-1.238N/m2之間,大潮平均0.368N/m2,清瀾港地區(qū)流作用下的剪切應(yīng)力其值在0.008-4.501N/m2之間,大潮平均1.483N/m2,相對(duì)兩點(diǎn)臨界剪切應(yīng)力而言,底床中的細(xì)顆粒在大部分時(shí)間內(nèi)可發(fā)生侵蝕。根據(jù)潮周期中剪切應(yīng)力的過程線與沉積物臨界剪切應(yīng)力的對(duì)比來看,潮周期內(nèi)流的剪切應(yīng)力有大于沉積物臨界剪切應(yīng)力的時(shí)段,也有小于沉積物臨界剪切應(yīng)力的時(shí)段。因此,清瀾灣底床在潮流作用下經(jīng)歷頻繁的沖淤交替變化。 總之,在徑流和潮流的共同作用下,清瀾灣水體頻繁更新,具有較強(qiáng)的自凈能力,這對(duì)該海灣生態(tài)和環(huán)境的維持具有重要意義。清瀾灣水體低濁度和砂質(zhì)為主的底床沉積物分布是相互聯(lián)系的,它們都反映了細(xì)顆粒泥沙來源的缺乏。低濁度水體有利于灣內(nèi)水生植物的光合作用,有利于港口、航道的維持以及旅游資源的開發(fā)。水流剪切應(yīng)力和底床沉積物臨界侵蝕剪切應(yīng)力的對(duì)比表明,潮周期內(nèi)該海灣底床可經(jīng)歷沖淤交替變化。但這種沖淤交替在長時(shí)間尺度上可能趨向于動(dòng)態(tài)準(zhǔn)平衡。只要泥沙來源不發(fā)生大的變化,海灣內(nèi)邊界條件不因圍墾等發(fā)生大的改變,清瀾灣的沉積動(dòng)力環(huán)境可望長期穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P737.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2687309