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根据现场观测资料,本文从悬沙粒径的变化、沉积物输运、潮流边界层、悬沙剖面等方面探讨了江苏大丰潮滩的沉积动力特征。
大丰潮滩的底质粒径组成具有明显的空间差异,由海向陆底质的砂含量减小、粉砂含量和粘土含量增加。盐蒿滩和互花米草滩沉积物主要来源于悬沙沉降,悬沙粒径组成和沉降特点决定了表层底质的粒径组成。在泥砂混合滩和粉砂细砂滩上,推移质物质是影响表层底质粒径组成的重要因素。
低潮位附近滩面的涨潮流以逆时针方向旋转为主,落潮流以顺时针方向旋转为主,涨潮流的流向范围和潮流旋转幅度均大于落潮。落潮历时一般大于涨潮历时,而落潮流速明显大于涨潮;落潮单宽净输水量明显大于涨潮,涨潮净输水方向以平行海岸为主,落潮以垂直海岸向海为主,全潮单宽净输水量主要受落潮流控制。这种水文特征是潮沟和/或平面环流(涨、落潮流路不一致)的影响所造成的。在低潮位附近,涨、落潮周期中只出现一个明显的流速高峰,出现在落潮中期,高水位时不存在明显的憩流。流速与水位变化率具有较好的负线性相关,风、波浪、潮位、潮滩地形地貌是二者关系的影响因素。
悬沙浓度在潮周期内的变化很大,涨潮平均悬沙浓度大于落潮,悬沙浓度及其垂向梯度具有明显的空间差异。从流速与悬沙浓度的关系以及悬沙粒径组成来看,位于粉砂细砂滩的测站处没有发生明显的再悬浮和悬沙沉降,悬沙浓度的变化主要与悬沙平流输运和悬沙浓度的空间梯度有关。在有明显再悬浮和沉降的情况下,悬沙粒径组成在潮周期内具有明显的时间变化和垂向变化,再悬浮量越大,悬沙粒径越粗,悬沙沉降量越大,悬沙粒径越细,底层悬沙粒径明显粗于上层悬沙粒径。在没有明显再悬浮和沉降的情况下,悬沙粒径组成在潮周期内的时间变化和垂向变化都很小,随潮周期的变化也很小。
在观测站位,落潮时段的平均悬沙输运率大于涨潮,涨潮净悬沙输运方向以平行海岸为主,落潮以垂直海岸向海为主,全潮平均悬沙输运量主要受落潮控制。这种悬沙输运格局与潮沟的影响、平面环流、涨落潮悬沙浓度不等等因素有关。
落潮平均推移质输运率比涨潮高1-2个数量级,全潮平均输运率受落潮流控制。涨潮时段悬沙输运强度远大于推移质输运强度,而落潮时段多数情况下推移质输运强度略小于悬沙输运强度,偶而出现前者大于后者的状况。总体而言,悬沙输运是沉积物输运的主要形式。观测期间,低潮位附近的滩面受到侵蚀,侵蚀产生的物质向海方向输运;由大潮向小潮,滩面侵蚀速率减小。
一个潮周期内,符合对数分布的流速剖面一般占总数的42-96%,各潮周期差别较大。影响流速剖面非对数分布的因素主要有风、波浪、流速的非恒定性、悬沙浓度等。受悬沙浓度和流速垂向变化的影响,水体密度层化参数Rf具有明显的时间变化和垂向变化。悬沙浓度能够减弱水体垂向上的动能量交换,使摩阻流速或剪切力减小。根据对摩阻流速与推移质输运率关系的分析,Hardisty(1983)的推移质输运率公式可导致较大的误差。
滩面悬沙浓度在垂向上经常出现偏离均衡状态的状况,因而根据Rouse公式计算出的悬沙浓度与实际悬沙浓度存在较大误差,其原因主要为悬沙平流输送、层化作用、悬沙浓度的空间梯度。悬沙浓度在垂向上符合对数分布,c-lnz的线性关系较好。
在盐蒿滩区,潮沟内的流速、悬沙输运率、底质活动性都显著大于相应滩面。滩面净输水、净输沙方向指向涨潮方向,而潮沟受滩面归槽水影响,净输水方向指向落潮方向。滩面归槽水是造成潮沟流速涨落潮不对称的主要原因,流速不对称程度随潮周期不同而有所变化。