群岛阻滞效应影响舟山群岛水流挟沙力空间变化研究.pdf

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1、泥沙研究2010年12月JournalofSedimentReseareh第6期群岛阻滞效应影响舟山群岛水流挟沙力空间变化研究黄惠明，王义刚，王乐乐，夏雪瑾(河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏南京210098)摘要：在舟山群岛海域大范围实测资料的基础上，通过分析指出舟山群岛海域的含沙量空间分布具有明显的东南方向低、西北方向高的特点。同时，利用平面二维潮流及波浪数学模型模拟该海域的潮流场和波浪场，在此基础上对比刘家驹、窦国仁公式、不分区及分区拟合的挟沙力公式的计算结果与实测含沙量的差异，提出群岛水域只有分区计算才能从整体上把握挟沙力的空间分布特性，并从波浪及潮流的角度分析群岛

2、水域水动力条件的变化，提出是群岛的阻滞效应导致了挟沙力空间分布的不均匀性。此外，对刘家驹及窦国仁公式的适应性进行了初步探讨，提出在舟山群岛水域，刘家驹公式中系数0．0273修正为0．13后能获得较为合理的计算结果。关键词：舟山群岛；挟沙力；阻滞效应中图分类号：TVl42文献标识码：A文章编号：0468．155X(2010)06旬060．081引言水流挟沙力是河流、河口及近岸水域泥沙运动的重要特征，是水沙模拟中的重要参数。但由于现场水流挟带泥沙的能力受风、浪、流等各种因素的影响，以及水沙相互作用机理的复杂性，现阶段对水流挟沙力的研究在很大程度上还主要采用半理论法或经验法来进行。相比较而

3、言，这两种方法各有优势，其中半理论半经验法主要是依据能量平衡理论而推导出来的，但由于推导过程中的一些假定，最后导出的计算公式中依然存在参数难以确定及无法较为全面的考虑各种影响因素的缺点；而经验法虽然存在理论依据不足的劣势，公式中的参数仅仅表明了各种影响因素的综合作用效果，不一定具有明显的物理意义，但其公式往往是建立于对大量的现场观测或实验资料进行拟合、分析的基础上的，公式虽然具有受应用区域限制的缺陷，但其实用性并不比半理论半经验法差¨“3。基于此，同时考虑相比于河流和湖泊，河口近岸海域存在地形、高盐水、风、浪、流等众多可能对水流挟沙力产生重大影响的客观因素，由此往往使得岛礁众多的水域

4、的水流挟沙力分布呈现出不同于一般宽敞水域的特点，这就为近海工程应用中利用半理论法或经验法研究工程所在的群岛海域的水体挟沙力工作带来相当大的麻烦。鉴于目前关于群岛水域与一般宽敞水域水流挟沙力分布的差异及产生如此差异的原因的研究还相对较少，因此关于此类问题的研究还是相当必要的。2水域含沙量特征概述舟山群岛水域位于杭州湾外缘与长江口外南侧交汇海域，黄世昌㈧及河海大学㈣的研究表明，该海域海床基本处于微冲微淤的动态平衡状态。但由于众多岛礁的存在，该海域水体含沙量空间变化呈收稿日期：2008-11-27基金项目：国家自然科学基金重点项目(50339010)作者简介：黄惠明(1980一)，男，福建

5、福清人，博士，主要从事河口、海岸动力环境模拟。60现出异于其它宽敞海域的特点。因此，为深入研究舟山群岛对附近水域水流挟沙能力空间分布的影响，考虑利用秋季舟山群岛附近海区大、中、小潮过程的实测水文泥沙资料(测点位置见图1)来进行相应研究。据实测资料，该海域的悬沙主要为极细粉砂和粘土。群岛内部海域、各主要水道及东南部海域悬沙中值粒径基本在0．002～0．0044mm之间变化，最大值为0．0055mm。而群岛西北部灰鳖洋海域悬沙中值粒径则主要在0．0039～0．01mm之间¨o。考虑资料采集海域内岛礁星罗棋布，水道纵横交错，沟槽、浅滩相间分布，致使水下地形起伏而水深多变。而由于这些地形地貌

6、的复杂性，各区域因水道、岸线或水下等深线分布与走势的不同，涨、落潮流况的差异，及大中小潮动力的变化，其水体含沙量在一定程度上亦呈现出独自的分布与变化特性。因此，各测站实测资料所反映的悬沙含沙量与施测时间、测点的位置及其周边的地形密切相关，具体各测点含沙量变化见图1测点位置示意图图2及图3。Fig．1Locationofmeasurementstations图2各垂线平均含沙量图3各垂线最大含沙量MeansedimentFig．2suspendedMaximumsedimentFig．3suspendedconcentrationateachverticalconcentrationa

7、teachvertical由图可知，从时间变化上来看，在一个连续的大中小潮过程中，舟山群岛附近水域的含沙量与潮汐动力的关系较为密切，潮动力越强，则相应平均及最大含沙量也就越大，反之，则含沙量相应较小。比较各垂线含沙量可知，随着大、中、小潮的变化，除个别测点外，含沙量基本呈现出由高到低的变化趋势。从空间分布上看，由于受杭州湾及长江口来水来沙的影响，舟山群岛西北部水域灰鳖洋海区的含沙量明显大于其它群岛水域的含沙量，不论是平均含沙量还是最大含沙量，灰鳖洋水域均为