厦门湾潮流波浪作用下的悬沙分布及海床冲淤研究

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河口和海湾作为陆地和海洋相互连接的重要纽带,是人们赖以生存和发展的自然条件。近几十年来,随着沿海城市的快速发展,众多海岸带开发利用项目应运而生,使得海洋水动力环境发生改变,河口的泥沙悬浮、输运、淤积规律也再次成为学者们关注的热点,本文依据厦门湾的地形、水动力、泥沙资料建立了较合理的数值模型并有效的模拟了厦门湾的流场分布、悬沙浓度分布和冲淤变化。主要工作及成果如下:1、厦门湾属于正规半日潮的浅海潮型海湾,该区域水动力主要是台湾海峡入射潮波合九龙江入海径流在湾内地形下共同作用的结果,潮波受地形、岸线、岛屿和水下地貌分布的影响和制约强,厦门湾潮流场具有潮差大、潮流作用强的特点,大小金门岛、厦门东侧水道以及围头湾水道是厦门海域的强流区,流速普遍超过1.Om/s,而湾内和沿岸大面积浅滩区域流速较小,约为0.3~0.5m/s。厦门湾内的潮汐通道处,潮流呈现出典型的往复流的特征,在金门岛西南部水深较深且宽阔的厦门湾口海域,潮流表现为旋转流的特征。总体上,该海区的潮流表现以半日分潮驻波特征为主,涨潮时间和落潮时间基本相同。2、研究海域是以潮流作用为主、径流和波浪作用为辅的泥沙运移所产生的冲淤环境,潮流分布对悬沙的分布和输运起到了关键性的作用。浅水区悬沙浓度高、深水区悬沙浓度低,且呈现由外海向内递增的分布格局。研究海区悬沙浓度存在两个相对高值区,其一为九龙江河口区,主要由九龙江径流所挟来沙控制,为全海域悬沙浓度最高区域,悬沙浓度基本上在0.030 kg/m3以上,并自西向东递减。其二是厦门翔安-大嶝浅滩区,悬沙浓度基本在0.015 kg/m3左右,该区水浅,且近湾口,潮流波浪作用强,导致悬沙浓度分布相对较高。3、“莫兰蒂”(1614号)台风期间,潮流输沙、波浪掀沙作用强烈,台风后研究区域平均悬沙浓度增幅明显,厦门外港悬沙浓度平均值从台风前0.03 kg/m3增大至0.07 kg/m3,九龙江河口区平均值由0.1 kg/m3增大至0.25 kg/rn3,高值区由原来的翔安-大嶝浅滩区上移至同安湾区域,涨幅最大的地方平均浓度由台风前的0.006 kg/m3增至0.2 kg/m3。假定的“虚拟台风”由于登陆时恰逢厦门湾大潮,潮流输沙、波浪掀沙作用更为强烈,全场悬沙浓度分布较为均匀,高值区为同安湾,翔安-大嶝以及九龙江河口区,同安湾高值区悬沙浓度达到了 0.3 kg/m3,是莫兰蒂台风悬沙浓度的1.5倍,湾口浓度是全湾低值区,平均浓度为0.07 kg/m3,是莫兰蒂台风期间的1.1倍。4、厦门岛东南部研究区NE风向泥沙淤积分布情况与SE风向、SSW风向作用下相比淤积增强,SSW风向泥沙淤积分布情况与NE风向、SE风向作用下相比侵蚀增强。中值粒径较小的极细砂所构成的海床比较敏感,侵蚀淤积不断发生,量级较大,中值粒径大的中砂和粗砂海床冲淤量级小,格局却很相近。5、本文数值模型模拟的厦门湾水动力特征和底床冲淤演变与观测资料基本相符。模型可用于模拟厦门湾的潮流、波浪及悬沙分布、底床冲淤演变特征。
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