淤长型泥质潮滩双凸形剖面形成机制-论文.pdf

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1、第24卷第2期水科学进展Vo1．24．No．22013年3月ADVANCESINWATERSCIENCEMal"．，2013淤长型泥质潮滩双凸形剖面形成机制龚政，张长宽，陶建峰，蔡辉(1．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京2100982．河海大学港El海岸与近海工程学院，江苏南京210098)摘要：以江苏中部淤长型泥质潮滩为例，建立了基于过程的潮滩动力地貌演变数学模型，研究了在沿岸潮流作用、供沙充分情况下双凸形潮滩横剖面形成机制。在向岸方向，流速自潮下带至低潮位线附近急速减小，潮问带区域流速则缓慢减小，泥沙在流速急变区域迅速堆积形

2、成上凸点。潮下带中部在小潮期的淤积量大于大潮期冲刷量，总体淤积率较高；加之潮间带中部较弱的落潮流不足以将其上风处底沙掀动并向海输运，导致落潮后期潮下带上部含沙量小、沉积率相对较低，最终在潮下带中部形成下凸点。随着滩面淤长抬升，上、下凸点位置逐步向高、低潮位线附近移动。与前人关于双凸形剖面形成机制的定性分析成果相比，尚有不一致之处，需通过现场观测等进一步探讨。关键词：淤泥质潮滩；地貌动力学；凸形剖面；江苏海岸；潮汐不对称性中图分类号：TV122文献标志码：A文章编号：1001-6791(2013)02-0212—08淤泥质潮滩是在沿海平原外缘发育的由淤泥

3、质粘土和粉沙组成的平坦海岸，在英国西部及东南海岸、荷兰西北海岸、美国东海岸、法国西海岸、中国渤海湾¨和江苏沿海。等海域广泛存在。淤泥质潮滩平坦、宽阔，滩面坡度量级一般为0．1％一1％，潮间带宽度量级为1～10km。当以波浪侵蚀作用为主时，淤泥质潮滩横剖面呈现凹形；当以潮流输沙作用为主时，淤长型潮滩横剖面呈现上凸形，且当泥沙供给充分时，会进一步发展为双凸形剖面。国内外对于沙质海岸剖面形成演变过程研究的较多，在淤泥质潮滩研究方面主要开展了动力地貌现场观测、泥沙特性试验。。和剖面形态演变模拟分析等。陈才俊基于江苏中部潮滩的现场水文观测，定性分析了双凸形剖面产

4、生的原因。刘秀娟等在横向一维模型中考虑了大小潮变化和大潮高潮位附近的沉积物填充作用，模拟得到了双凸形剖面，但未对双凸形剖面形成机制进行探讨。淤泥质潮滩剖面发育形态，对于滩涂资源开发和潮滩生态环境等具有重要的影响。因此，本文以江苏中部淤长型泥质潮滩为例，基于Delft3D软件，建立了平面二维水动力、泥沙输运及潮滩中长期演变数学模型，复演了潮滩剖面发育、演变过程，定量研究了双凸形剖面形成机制。1江苏淤长型泥质潮滩自然条件1．1潮滩江苏海岸线总长954km，位于长江口北岸与山东半岛之间，其中，粉沙淤泥质海岸约占总长度的95％(图1)。研究区域位于江苏中部王港

5、河口附近的潮滩。江苏沿海具有地貌形态奇特的辐射沙脊群，东西向宽收稿日期：2011-05—15；网络出版时间：2012—11—30网络出版地址：http：／／www．cnki．net／KCMS／detai1／32．1309．P．20121130．1137．002．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(51009062；51179067)作者简介：龚政(1975～)，男，江苏张家港人，副教授，博士，主要从事海岸潮滩系统演变动力机制研究、河13海岸水动力及泥沙运动数值模拟等。E-mail：gongzheng@hhu．edu．ca通信作者：张长宽，E—m

6、ail：ckzhang@hhu．edu．13n第2期龚政，等：淤长型泥质潮滩双凸形剖面形成机制215总体而言，模拟得到的潮汐不对称性、涨落潮流态和含沙量过程等与文献[2，17．18]中的主要结论是定性吻合的。3IaI2I∞g1●、_＼＼＼＼＼曼0、。。14：0017m。。。。贬一1时间—2-31．0一g0．80．6o．4I5：008：O0、：-~1)t0014：dj017-00．00’-lII：0．2如、O图4代表点P1、P2和P3的潮位、流速、流向和含沙量过程Fig．4Timeseriesofwaterlevel，velocitymagnitude，

7、currentdirectionandSSCatP1，P2andP3图5涨急流场图和落急流场Fig．5Peakfloodcurrentfieldsandpeakebbcurrentfields3．1．2水沙通量表1列出了计算域北、南、东开边界断面粘性沙悬沙通量、水通量及计算域内净通量，统计时段为地貌演变53d后连续大、中、小潮的全潮。可以看出，悬沙通量与水通量变化保持同步；沿岸方向通量为横向通量的l0倍以上，即沿岸向水沙输运相对于横向输运占优。涨潮优势特性使得北边界净通量为流入，而南边界净通量为流出计算域。从大潮到小潮期间，随着水动力的减弱，悬沙通量逐

8、渐减小，净通量由负值逐渐变为正值，潮滩整体上由冲刷变为淤积。从小潮到大潮期间，潮滩演变趋势相反