海底沙波是区域海洋动力与沉积环境相互作用的产物,在全球分布广泛、类型多样、成因复杂。迄今,海底沙波研究依然是国际热点和难点海洋科学问题,其发育机理与致灾机理等主要科学问题尚未得到完全解决。海底沙波还是一种重要的海底地质灾害类型,海底沙波的生长、形变和迁移能快速改变海床形态,甚至影响浅海航道安全,对于海底油气管道、海底光缆、石油平台、跨海大桥以及海上风电场等海上重要工程设施更是一种严重的地质灾害。台湾浅滩发育了巨型海底残留沙脊地貌,还叠加发育了波长10-1-103 m的多尺度海底沙波地貌,从而形成一个残留沙脊地貌与多尺度沙波地貌共存的陆架典型动力地貌体系。其演化过程时空跨度大,类型多样,演化机制复杂,给现代海底动力地貌体系演变研究提供了一个具有全球普适性价值的样本。同时,该区波高超过10m的巨型沙波在中国海仅有、全球罕见,其迁移规律和成因机制等问题长期未得到解决。为此,本文基于近7年来在台湾浅滩采集的多期次高分辨率多波束测深数据、海底基原位观测、船载走航观测等多种数据资料,系统地分析研究了台湾浅滩多尺度沙波形态与分布特征、迁移规律及动力机制等基本科学问题,取得主要科学认识如下:(1)基于高分辨率多波束测深数据全面分析了台湾浅滩沙波的精细特征。台湾浅滩沙波体系由一级巨型沙波(波高6-18 m、波长400-1200 m)、次级沙波(波高0.5-3.0 m、波长25-100 m)和沙波纹(波长<0.6 m)构成。巨型沙波构成了台湾浅滩沙波体系的基本框架,其波高远大于同等水深条件下全球其它海域的沙波。根据沙波的三维形态,将一级巨型沙波划分为摆线型、摆线-推进型、双峰型和推进型四种类型。基于798组水深数据的分析与统计,首次获得了该区沙波波高与波长的相关性表达式:H=0.0625L0.8152。(2)基于5年度重复测量的多波束水深数据揭示了研究区沙波年际迁移规律。采用自主改进的空间互相关分析结果显示,一级巨型沙波年际间垂直自身脊线方向的迁移微弱,但存在显著的沿自身脊线方向运动和垂向冲淤变化;其上叠加的次级沙波,年际间垂直自身脊线方向做米级尺度迁移运动,且呈“浅滩北部向北、南部向南”的迁移规律。结合水文观测资料,首次发现:一级巨型沙波的存在削弱了垂直其脊线方向的流速分量进而改变底流流向,使得沉积物沿平行巨型沙波脊线方向输运,最终导致一级巨型沙波年际间迁移微弱;而潮汐余流与浅滩南部潮流沙脊背景地形的共同作用,决定了浅滩北、南部次级沙波分别向北、向南分异的迁移方向。(3)探讨了研究区三类一级巨型沙波发育的动力机制。台湾浅滩西北部NE-SW向的主要潮流方向控制着该区双峰型一级沙波NW-SE的走向,而涨、落潮优势的半日潮的交替作用塑造了双峰形态;浅滩东部N-S向的主要潮流方向控制着该区摆线型、摆线-推进型一级沙波W-E的走向,而势均力敌的涨、落潮的持续作用塑造了摆线形态。(4)结合全新世以来的海平面变化曲线,划分了全新世低海平面期、全新世高海平面期、现在海平面期3个时间期次,采用沙波生长的线性稳定性分析模型,模拟了全新世以来台湾浅滩沙波体系的形成过程。结果表明:(ⅰ)全新世海平面上升期发育形成巨型沙波;(ⅱ)全新世高水位期,巨型沙波被新沉积的海滩砂覆盖,并被逐渐形成的现代动力环境改造;(ⅲ)在海平面降至现在高度时,巨型沙波被保留并逐渐叠加发育了次级沙波和沙波纹,形成与当前水动力相互适应的形态特征。