清澜的地貌、沉积、泥沙运动及汊道稳定性分析

1、5 清澜的地貌、沉积、泥沙运动、汊道稳定性及相关自然条件的影响分析 潮汐汊道是连接泻湖(或海湾)与外海、由潮流作用维持的通道，其概念包括三个方面的内容：(1)有一个几乎被陆地所包围的有一定纳潮能力的区域，涨潮时它是潮水及其所荷载的能量和物质的储集器，在落潮时又为释放器；(2)这一纳潮水域有一狭窄的主要由潮流作用维护的口门和深槽；(3)在口门与外海之间的一片过渡区，有一套特有的沿岸流系及相应的沉积体系。清澜通道就是连接八门湾与外海的典型的潮汐汊道，其地形特征如图5-1。图5-1 清澜通道地形特征 其北端为八门湾泻湖，沿岸有文昌河与文教河分别从西侧、东侧流入泻湖，往南的一段为深达79m的深槽，称之

2、为第一深水段，由此至汊道口门则为浅滩、深槽(第二深水段)与拦门沙相间分布，浅滩与拦门沙地段的水深都只有3m左右，它们构成了该汊道的内、外浅滩。 影响清澜汊道的动力因素为径流、潮流与波浪。八门湾主要由径流与潮流作用为主，汊道段由潮流作用控制，汊道口及外浅滩段由潮流与波浪作用控制，而汊道两侧的沙坝或沙嘴则以波浪作用为主。 清澜汊道的入海口的东西两侧分别为帮塘湾与高隆湾，这两个湾都受到珊瑚礁的保护。目前珊瑚礁受到一定程度的破坏。5.1 汊道的形成过程 晚更新世海侵时，海南岛东部沙质海岸大多发育沙坝或沙嘴，此时清澜附近在锦坡马头一带以北发育东郊沙嘴，它们分隔当时的海岸水域，形成半封闭的八门湾泻湖，东郊

3、沙嘴以南的岸外海滨则发育了珊瑚。冰后期全新世海平面上升，波浪掀动海底泥沙在浪流作用下向岸搬移，在锦坡马头一带以南的礁平台上堆积，形成一列列相互毗邻的复式沙嘴，奠定了泻湖、潮汐汊道及口外的海滨地形的轮廓。 八门湾泻湖，现今东西长约11km，南北宽约2.53km，面积约40平方公里，沿岸的文昌河与文教河的流域面积约903平方公里，流入泻湖的径流量约8亿立方米/年，平均流量为25.4立方米/秒，平均含沙量为0.125公斤/立方米，年悬移输沙量约为10万吨，在河流输入泥沙的长年堆积作用下，泻湖东、西两侧的河口区发育了水下三角洲，并逐渐地向泻湖中部进积，使泻湖水深日渐变浅，河口水下三角洲的水深大多在0m

4、以上(榆林基面，下同)，即使在泻湖中部地区的水深地只有-1m左右，只有与清澜汊道相连的局部地区深度为-2-3m。 清澜潮汐汊道口门在东侧海岸沙嘴体系发育过程中也逐渐地向海方向延伸，而且其向海方向也受到沙嘴的明显影响，形成一条几乎呈南北走向的汊道，其长度北起东岸的沙尾伍与西岸的下洋村之间的横断面，南至汊道口外的号灯标，长约9.5km，在宽度上则明显地受东岸沙嘴体系末梢的轮廓线影响，形成宽窄变化的横断面，如在沙头港地段的断面宽度达10001250m，在7号灯标的深槽地段其断面宽度为300m，而在6号灯标的浅滩地段断面又展宽为850m，在5号至4号灯标的深槽地段，断面又缩窄为250m，从2号灯标起则

5、展宽为口外海滨，反映出潮汐汊道宽浅窄深纵横断面的起伏变化。 根据广东海岸带调查资料，清澜附近海岸为大浪区，根据铜鼓角1984年10月至1985年9月实测波浪资料H1/10为0.8m，平均周期为4.2，平均波长2.7m，冬半年波浪较大，复半年波浪较小，10月波浪最大，H1/10为1.2m，波浪大多来自SE-S方向，SE向风浪频率为34%，SES向风浪频率为16%，S向为14%。据铜鼓角波浪资料计算，2号浮筒附近平均破碎水深约1.5m左右，高隆湾近岸和汊道东侧岸线波高更小，破碎小深亦小，因此，波浪破碎主要发生在两则珊瑚礁，汊道两则沙嘴及岸滩附近，汊道内波浪作用较弱。 波浪作用引起的沿岸输沙主要发生

6、在破波带以内，由于珊瑚岸礁不易侵蚀，又具有一定的拦沙作用，因此波浪引起的泥沙交换主要局限在珊瑚礁以内的海岸带，且波浪主要来自于S-SE向，沿岸输沙汊道东侧净输沙为自东向西，西侧为自西向东，泥沙滩涨潮流向汊道内运输再随落潮流运出汊道。 根据清澜潮汐汊道东、西两侧海岸地貌特征分析，反映了东、西两岸进积速度的差异性是与沿岸泥沙来源和供应量有关，东岸复式沙嘴的结构和延伸方向是自东向西延伸的，而西岸的泥沙则产生自西向东漂移。因东岸的泥沙供给量远大于西岸，因而东岸的进积速度远大于西岸，使得汊道口门岸段东侧向海突出。5.2 地貌单元、泥沙运动与沉积分布 清澜潮汐汊道是一个典型的沙坝泻湖型海岸体系中一部份，它

7、包括泻湖、泥坪、潮汐汊道、落潮三角洲等地貌单元，而落潮三角洲则包括西侧的沙嘴(1940年时口门附近尚有一沙坝出露，沙坝与西侧沙嘴之间为潮汐汊道的西支，其后才不断演变成现在的形态)、拦门沙等。清澜潮汐汊道泥沙运动受波浪、潮流及径流的共同作用，波浪主要作用于口门外，沿岸搬运泥沙；潮流作用是汊道内主要动力因素，它沿汊道搬运泥沙；径流来自于注入汊道的文教河与文昌河，两河注入汊道的年悬移质输沙量为10万吨，径流带来的泥沙主要沉积于八门湾泻湖及第一深水段的北段。清澜汊道的泥沙运动方向如图5-2。图 52 清澜湾汊道内泥沙运动示意图 据王宝灿等88年10月、11月的实测资料及我们本次实测资料，汊道中测站落潮

8、流速大于涨潮流速，落潮流量大于涨潮流量，涨、落潮平均含沙量均为0.06至0.1kg/m3，落潮时输沙量大于涨潮时输沙量，净输沙方向指向汊道口外。图53 清澜湾沉积物类型图 潮汐汊道内沉积物的分布是与水动力条件及泥沙来源密切相关的(如图5-3)。沉积物类型有砾质砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂及粘土共六类，砾质砂主要分布于强烈的波浪作用及潮流流速大的地段以及侵蚀岸段，如深槽及其与边滩邻接处，口外海滨等地；粗砂沉积物和中砂沉积肥物主要分布在潮汐汊道口门及口外的海滨，那里的波浪作用较强和潮流流速大；细砂的分布范围甚为广泛，常见于风浪作用的口外海滨、潮汐汊道内等地，粉砂沉积物主要分布于潮汐汊道地区，粘土沉积

9、物则主要分布于八门湾泻湖及汊道北端与八门湾相接的地区。潮汐汊道南段的深积物明显地粗于北段的沉积物，沉积物分布规律显示出由北向南逐渐粗化的趋势。这些沉积物主要随涨潮流输移至汊道内，汊道内落潮流速远大于涨潮流速，因此，随涨潮流由口外向汊道内搬运、沉积的泥沙在落潮流的冲刷、搬运下又向口外运动，在台风季节两侧岸段浅滩受强烈侵蚀，部份细砾、粗砂粒级、中砂粒级和细砂粒级进入汊道内，亦使沉积物粗化，致使两侧边滩分布着砾质砂类沉积物。 汊道口及口外海滨的沉积物，其粒径粗，颗粒间均匀程度高和浑园度良好。这些沉积物主要在风浪作用下形成，并在潮流的作用下与汊道的泥沙发生交换。5.3 潮汐汊道地形演变 地形分区如图3

10、-4。设以沙尾和下洋村的断面(1N1)为潮汐汊道的北端，而在口外海滨的号灯标为潮汐汊道的南端(1N15)，二者之间长度为9.5km左右，将汊道分为四段，并按测图时间分为两个阶段，第一阶段为1940年1954年；第二阶段为19541984年，现就潮汐汊道各段分时段分析其动态。· 第一深水段在1N1至1N5和1N6之间的部份，其中1N11N2为泻湖与汊道的过渡段，过渡段的宽度为8001600m，在1N2以下为300600m，该段在19401954年间，总体处于淤积状态，断面中-6m以下区域，1N3以北地段出现冲刷，1N3与1N4之间由于原先发育于汊道东侧的-10m的深槽产生西移，使最大水

11、深减至8m左右，淤积量大，1N4以下地段略有沉积，但最大水深基本不变，19541984年间，1N3以上地段的断面及-6m以下区域均处于淤积状态，1N4以下断面总体处于淤积状态，但-6m以下区域则冲刷。· 内浅滩段 在1N5-6之间至1N7，最大水深不足5m，汊道宽度为600800m，该断面19401954年间略有冲淤，淤积部分出现在汊道西侧，东侧发生冲刷，而1N7断面因第二深水段上移而发生强烈冲刷，北段平均淤积10cm，南段平均冲刷17cm左右。19541980年间，内浅滩处于淤积状态，淤积厚度为1020cm，北段汊道宽度基本不变，最大水深增大，南段汊道宽度减小，最大水深减小。

12、83; 第二深水段 在图在的1N7至1N10，5m等深线贯穿本段，最大水深达78m，汊道宽度1940年以来变化较大，最大宽度达410m，最小为230m左右。1940年，潮汐汊道分二支入海，西支最大水深3m左右，东支最大水深达7.3m，两者之间为沙坝分隔，至1954年口外沙坝西缘位置向西移动200m左右，东缘也向西移100m左右，沙坝横断面普遍扩展，最大值达100m左右，东支的宽度由230m增大至410m左右，最大水深也增大至8m左右，而西支则趋向消亡，由3m减小至1.2m左右，东支的5m等深线向潮汐汊道上游上溯，1N71N10断面均处于冲刷状态。 对比1954、1980海图发现，在这时期中，西

13、支不断淤浅，汊道西侧的沙嘴与沙坝相连，形成由北向南延伸的沙嘴，其长度达3km左右，沙嘴西部物质的波浪和潮流的共同作用下，向东部搬运，部分又为涨落潮所带走，从而造成沙嘴由西向东推移达200m左右，因此，汊道度度由410m减至280m左右，1N71N9断面上发生淤积，但06m以下区域的总面积变化不大，表现其处于缩窄刷深状态，1N10断面由于深水段5m等深线向南扩展，发生冲刷，由于沙嘴东移，落潮流将泥沙带至口门西侧及外浅滩段堆积，汊道口西侧-2m等深线呈舌状向海滨突出，且其范围明显扩大东移，汊道口东侧的小沙嘴延伸至1N10附近。· 外浅滩段 1N101N13，该段最大水深不足5m，已无明显

14、的汊道形态，汊道下泄的水流展开，19401954年间由于汊道落潮水流由东支下泄入海的比例增大，造成该段普遍冲刷，冲刷值为3856cm，该断面的最大水深增大。1954至1980年，外浅滩段的北段(区段21)处于冲刷状态，冲刷深度14cm，中段(区段22)略有淤积，淤积值为5cm，南段淤积值为22cm，外浅滩北、中两面的最大水深均有所增大，南段的最大水深略有减小，表明由于汊道口门的缩窄，汊道下泄的水流流速增大，水流冲刷外浅滩段而形成冲刷槽。 综上所述，潮汐汊道的冲刷动态可分为两个阶段，第一深水段的这两阶段中均处于淤积状态，但汊道通过其自身调整作用，缩窄断面，增大流速，维护深度，最大水深在局部减小的

15、情况下，大部分深水段的最大水深均保持不变或略有增深，内浅滩段的冲淤量变化不大，平均冲淤量在20cm以下，第二深水段在第一阶段中，沙坝出现西移，且呈与沙嘴相连趋势，使西支趋向消亡，而东支拓宽，汊道口门由东、西两支分流，而以东支为主，西支为辅的格局，改变为西支淤塞，东支独流入海的局面，在第一阶段中、沙嘴东移，汊道口门缩窄，落潮水流流速增大，冲刷第二深水槽段，且使深水槽东移，外浅滩在第一阶段中普遍发生冲刷，第二阶段中，北、中段冲刷，且形成冲刷槽，南段淤积量达22cm，表明落潮水流的冲刷作用在此段减弱。5.4 清澜潮汐汊道的稳定性分析 汊道是否稳定，主要是看其平面位置是稳定或频繁摆动，汊道断面的几何形

16、态是稳定抑或极易骤冲或骤淤。 (1)从汊道两端堆积物的性质和地貌标志来看：据美国Hubbard等(1979)研究，波能和潮汐能的相对重要性控制着汊道口向陆或向海一侧砂体的分布，波浪作用为主型汊道，沿岸漂沙主要通过汊道进入泻湖，大口门形成涨潮三角洲，汊道断面宽深比大且为多汊道；潮汐作用为主型汊道，沿岸漂沙主要在口外形成落潮三角洲，口外潮道两旁发育边缘浅滩，汊道断面窄深和稳定；而过渡型汊道界于上述两者之间，其砂体堆积在口门上。浅滩宽度大，航道浅而多变，因此就汊道稳定性而言，波浪型最差，过渡型较差，潮汐型最好。清澜潮汐汊道在其形成过程中经历了一个由波浪型向潮汐型转换的过程，1940年前波浪作用为主，

17、汊道为多汊道，宽深比大，汊道冲淤变化大，稳定性差，其后潮流作用逐渐增强并占居主导地位，汊道宽深比减小，窄深顺直，由多汊道分流入海变为单汊道独流入海，稳定性也变好，目前清澜潮汐汊道为潮汐作用为主型，汊道稳定性好。 (2)从潮汐能和波能相对重要性的数量分析来看：汊道稳定性取决于潮差、纳潮面积与形态、泥沙特性、运动泥沙的沿岸能量、外海进入的波能与泥沙源地等多种因素。这些因素可概括于两个因素中，即代表潮汐能的大潮纳潮量(或p)和代表波能强度的沿岸泥沙运动总量M，前者有利于保持通道稳定，后者易使通道趋于封闭。Bruun等认为，若P/M>200，则汊道稳定性好，清澜潮汐汊道实测值纳潮量为0.77&#

18、180;107m3，取波浪的沿岸年输沙率为1.11´105m3，P/M=432>200，可认为清澜汊道的稳定性好。 (3)从汊道内潮流特征来看：维持潮汐汊道的潮流，涨潮流将泥沙带至汊道内沉积，落潮流将泥沙输运出汊道，落潮流是使汊道水深得以维持或刷深的主要动力因素。 Dolan等人(1988)研究纽约长岛海岸的一个小型潮汐汊道短期的动力与地貌相互作用过程时(汊道从形成至淤闭共八天)发现，在汊道形成、刷深的过程中，落潮流为主，在汊道内发育涨潮三角洲，汊道淤浅，汊道口弯曲直至淤闭的过程中，涨潮流占优势。王颖等研究三亚港潮汐汊道时也得出相同的结论。可见当落潮流速大于涨潮流速时，汊道易于

19、维持，而从清澜潮汐汊道中实测的潮流情况看，落潮流速大于涨潮流速，汊道水深易于维持，稳定性好。5.5 围填建码头后对潮汐汊道的影响 围填区濒临潮汐汊道第一深水段1N2和1N3西部岸段，5m等深线贯穿该段水下岸坡，该段汊道的宽度500多米，属于窄深断面。 清澜潮汐汊道位处弱潮海区，当外海潮波向潮汐汊道传递时，由于受汊道地形的制约，潮波变形，潮流表现为明显的往复流性质，实测潮流期间，涨落潮历时分别为6.6小时和5.4小时，落潮流速明显地大于涨潮流速，第二深水段由于受西岸沙嘴延伸的影响，主流线偏于东侧。由表5-1。围填码头区附近测站的单宽输水量、单宽输沙量方向均指向口门，落潮流占优势，根据沉积分布图，

20、可知该段深积物为粗沙、中沙，说明潮流作用强，该段面为侵蚀区。自19401954年和19541984年两个阶段中该段都为冲刷状态，断面宽度减小，水深增大，流速增加，过水能力增强。表5-1 二号站水沙特征大小方向涨潮最大流速62cm/s326落潮最大流速114cm/s176涨潮底层最大含沙量117.78mg/l314落潮底层最大含沙量114.4mg/l126单宽净输水量4.07m3/m-s136单宽净输水量131.7kg/m-d136· 围填建码头对纳潮量的影响围填码头走向与岸线平行，围填面积约4亩，围填区水深在1.5m以内，清澜汊道多年平均潮位为1.15m，则围填将减少纳潮量4000立方米。清澜通道内水域面积(包括八门湾泻湖)近40平方公里，可能最大纳潮量为477´105立方米，因此，围填减少的纳潮量只占清澜潮汐汊道内总纳潮量的千分之一还不到，对纳潮量的影响是很小的。· 围填建码头后对潮汐