洋山港海域余流分离和会聚现象研究

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1、洋山港海域余流分离和会聚现象研究李玉中'，陈沈良'(1.华东师范大学河口海岸国家重点实验室，上海200062)摘要：洋山港海域岛链峡道具有下层水体余流分离现象和会聚现彖两个主要特征，它们对峡道内的悬沙浓度分布、底质沉积物分布和海床冲淤均产生显著影响。悬沙浓度在余流会聚区呈现高浓度特征，在余流分离水域具冇低悬沙浓度趋势。余流分离和会聚现象使砂质沉积物在峡道西部集结并形成大型沙体，余流会聚现彖导致了峡道西部粘土沉积区的形成。余流分离现彖是峡道深槽形成的主要原因，余流会聚现彖是峡道西部浅滩区形成的主要原因。洋山港北港区工程将会使峡道西部海床淤浅

2、，东部深槽加深。关键词：余流；分离现象；会聚现象：滞流区；峡道；洋山港中图分类号：P731.2；P736.2文献标识码：A洋山港位于杭州湾口、黄泽洋以西、长江口外海滨段南缘的崎岖列岛之上(图1),是上海市未来的大型国际深水港。近年来，有关洋山港的研究成果较为丰富。戴贤凯等(1998)较早研究了开辟大洋山深水航道的口然地理条件和泥沙回淤情况⑴；陈沈良(2000a,b)研究了崎岖列岛海区的水文泥沙特征和峡道效应以及近百年冲淤演变趋势［2,3］；阎新兴2000认为洋山港区的强水动力在相当程度上制约了悬沙的絮凝作用⑷；杨华等(2000)着重分析了

3、洋山港区的泥沙起动和回淤情况⑸；徐元(2001)研究了洋山港冲刷深槽的成因和港口布局叭蒋睢耀等(2000)、陈昕(2002)和吴明阳等(2002)探讨了洋山港一期工程最优方案的选择Z9］,认为洋山港起步工程以不堵口和半堵口方案为宜⑼。上述研究为进一步认识洋山港海域的水文泥沙特征提供了基础。李玉中等(2002)发现洋山港海域与长江口存在诸多相似现彖，认为同存在余流会聚的滞流区现象是产生悬沙、表层沉积和水下地形特征等相似现象的根本原因何。本文研究发现，洋山港海域还存着余流分离现象，它对悬沙分布和表层沉积同样产生显著影响，特别是对岛链峡道深槽的

4、形成起着至关重耍的作用。因此,从余流分离和会聚现象的角度出发，揭示洋山港海域的泥沙运动和海床冲淤规律，对洋山深水港的工程建设将具有较深的实际意义。1研究区概况本文采用的11个水文临时测站的海流资料系于1996年10月在研究区按六点法同步实测(表层、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H和底层)，分大、中、小潮，每潮连续观测27〜28h,实测时间间隔一般为lh,转流前后加密为0.5ho水样的采集系与海流观测同步同站位同层次(六点法)进行，水样在室内分析其悬沙浓度和悬沙粒径级配。地形图(图1)的水深基面为理论深度基准面。研究区概况的详细内容可

5、参阅文献[2,10,11],这里简述其要点：洋山港所在的崎岖列岛诸岛屿在平面上大致呈南北两列岛链状排列，两岛链所围水域已具备一定的峡道特征，称岛链峡道或峡道。岛链峡道的两侧岛屿间分布有较多潮汐通道，它们是岛链峡道和外海进行水沙交换的旁侧通道问。涨潮时，北岛链侧向潮汐通道对峡道内主要起汇流作用，落潮时主要起分流作用。洋山港海域的流场主要由潮流控制⑵，并受岛屿地形（特别是峡道地形）的强烈影响，波浪和径流的影响相对较小。潮流以血分潮起主导作用，属非正规半日浅海潮；平均潮差2.79m,属中潮区⑵。涨潮主流向NWW向，落潮主流向SEE

6、nj,和岛链

7、峡122*IOE3kmQ3.£乞长二江上海）口大鸟龟QH30*40’NV坐洋山唐紗舉连山-20~•・V-5ZQ4•-10辔臥:大山堵-20-10仪5诲詡刀的西门盘7-5沈家湾马轶山你6■蛇-30-2030*35・N道的走向基本一致，故落潮时，峡道的导流和束流作用显著。研究区涨落潮最大流速分别为121〜255cm/s和222〜309cm/s,涨落潮平均历时分别为5h47min和6h40min[21。图1洋山港海域示意总体上，落潮流居显著优势。洋山港海域的波浪以风浪为主，波浪总体上呈冬强夏弱的特征。冬季多北向和西北向浪，平均波高1.Om；夏季

8、多南向和西南向浪，平均波高0.8m[21o各测站大、中、小潮全潮垂向平均悬沙浓度分别为2.177kg/m1.872kg/m3和0.479kg/m3；悬沙浓度同时呈现冬高夏低的特征，与冬强夏弱的风浪强度呈显著的正相关，与长江径流输沙的冬少夏多无正相关问，因此，底沙再悬浮是洋山港海域悬沙浓度变化的主要原因何。洋山港海域位于长江冲淡水向南的扩散范围内，长江冲淡水所携泥沙是该海域细颗粒泥沙的主耍物质来源，洋山港海域的粗颗粒泥沙主要源于当地岛屿侵蚀风化物。2洋山港海域水动力特征2.1余流分离现象洋山港海域水动力特征的一个重要现象是，岛链峡道的东西

9、部出现了下层水体余流分离现象，深入的分析还发现，余流分离现象随潮流强度的增加而范围扩大。余流的计算采用连续两个半日潮周期（约25h）内各时段流速进行矢量合成的方法分层计算。实测时间间隔不等，计