華南岬間海灣沙質(zhì)海岸平衡形態(tài)與侵蝕機(jī)制.pdf

1、沙質(zhì)海岸正遭受著侵蝕后退過程，此類海岸演變趨勢(shì)和侵蝕機(jī)制己逐漸引起了人們的關(guān)注。岬間海灣是華南沿海廣泛分布的一種地貌形態(tài)。本文就華南岬間海灣沙質(zhì)海岸為研究對(duì)象，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)，采用多種研究方法，按不同時(shí)空尺度，探討了華南岬間海灣沙質(zhì)海岸的侵蝕演變機(jī)制與平面平衡形態(tài)規(guī)律。 研究的目的在于探索海洋動(dòng)力和近岸地形的變化規(guī)律，不同尺度動(dòng)力與地形的相互作用模式，并且給出這樣的模式一個(gè)物理解釋。根據(jù)對(duì)控制過程的認(rèn)識(shí)，從地形動(dòng)力學(xué)與岸線

2、形態(tài)規(guī)律出發(fā)，探求穩(wěn)定的海灘狀態(tài)與平衡岸線形態(tài)。 波浪是沙質(zhì)海岸的主要驅(qū)動(dòng)力，了解岬間海灣沙質(zhì)海岸近岸波浪場(chǎng)波要素時(shí)空分布特征是海灘侵蝕演變研究與岬灣形態(tài)規(guī)律機(jī)制分析的基礎(chǔ)與前提。對(duì)粵東靖海灣波浪近岸傳播變形進(jìn)行了數(shù)值模擬并分析了近岸波浪場(chǎng)波要素分布特征。反映了岬間海灣破波波高存在自切線段指向遮蔽段遞減的沿岸變化梯度。 海灘前濱是海陸相互作用最直接的區(qū)域，其沖流蝕積過程是與橫向輸沙機(jī)制相聯(lián)系的中、小空間尺度和時(shí)間尺度的海

3、灘過程，是海灘蝕積規(guī)律最直接的反映。根據(jù)粵東后江灣實(shí)測(cè)海灘前濱剖面，選用了入射波頻帶波高、長(zhǎng)重力波頻帶波高、垂岸流分量等7個(gè)動(dòng)力因子，采用典型相關(guān)分析方法，分析了前濱海灘過程的四個(gè)作用模式，討論了各模式的控制因子及其作用機(jī)制。同時(shí)，海灘前濱由于沖流作用是海灘最活躍的區(qū)域，沖流帶海灘高頻振動(dòng)分析顯示出灘面存在多個(gè)頻段的周期振動(dòng)。通過分析沖流帶高頻振動(dòng)的影響動(dòng)力因子，討論了潮水位對(duì)海灘的影響機(jī)制與波能流對(duì)海灘變化的重要影響。 從海灘

4、地形動(dòng)力學(xué)出發(fā)，以靖海灣海灘狀態(tài)分析為例，討論了華南岬間海灣海灘狀態(tài)的空間差異與時(shí)間變化。 臺(tái)風(fēng)大浪是影響海岸侵蝕的重要的因子。以粵西水東灣海灘對(duì)8616號(hào)臺(tái)風(fēng)的響應(yīng)為例，探討了臺(tái)風(fēng)大浪對(duì)岬間海灣沙質(zhì)海岸侵蝕的影響。結(jié)果表明臺(tái)風(fēng)對(duì)海岸侵蝕影響是顯著的，由于岬間海灣的海灘狀態(tài)與形態(tài)特點(diǎn)，不同位置的海灘侵蝕受影響程度有所不同——耗散性海灘侵蝕較小，反射性海灘侵蝕較大，海灣切線段侵蝕較小，遮蔽段侵蝕較大。 海平面上升是影響海岸

5、侵蝕另一重要因子。應(yīng)用奇異譜(SSA)分析方法，分析并討論了華南相對(duì)海平面的變化趨勢(shì)。以后江灣與水東灣為例，分別采用2.Omm/a與2.5mm/a兩個(gè)預(yù)案，應(yīng)用Everts剖面積分法預(yù)測(cè)了海岸對(duì)海平面上升的響應(yīng)，表明微小幅度的海平面上升可造成大幅度的岸線退縮和大面積海灘被淹沒。分析表明海平面上升也對(duì)水位極值分布推算有著顯著的影響，而水位極值分布對(duì)海岸安全工程設(shè)計(jì)具有非常重要地意義。應(yīng)用海門站31年的最高潮水位資料，求作了P-Ⅲ型和Gum

6、bel型極值水位頻率曲線，比較分析了海平面上升對(duì)極值水位推算的影響，表明由于海平面上升，導(dǎo)致多年一遇高水位增高。 沿岸輸沙是與長(zhǎng)時(shí)間尺度的海岸侵蝕演變過程相聯(lián)系的。常浪情況下，橫向輸沙只是把泥沙在近岸區(qū)來回搬運(yùn)，從較長(zhǎng)時(shí)間看并不引起海岸的侵蝕。沙質(zhì)海岸的長(zhǎng)期岸灘演變主要是由沿岸輸沙所造成的。分析了波浪的沿岸輸沙機(jī)理及沿岸輸沙影響海岸侵蝕的作用機(jī)制，并以后江灣擬建攔沙堤為工程背景，根據(jù)沿岸輸沙機(jī)理，建立了岬間海灣岸線演變的一線模型

7、，預(yù)報(bào)攔沙堤建成之后的岸線變化，討論了海岸工程建筑對(duì)沿岸輸沙及岸線蝕積變形的影響。 岸線變形動(dòng)態(tài)模式(如一線模式)模擬更大的空間尺度和時(shí)間尺度岸線演變會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，而海灣平衡形態(tài)規(guī)律為研究更大時(shí)空尺度岸線的穩(wěn)定性提供了有效的方法。 當(dāng)前的海灣岸線形態(tài)模型都是用特定的數(shù)學(xué)函數(shù)(如對(duì)數(shù)螺線函數(shù)，雙曲線函數(shù)，拋物線函數(shù))去擬合岸線。海灣演變問題是一個(gè)復(fù)雜的非線性動(dòng)力系統(tǒng)問題，海灣平衡形態(tài)并非簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系能夠描述的。考