何嘉偉，賈良文，韋獻革，賈妍紅，程聰

(1.中山大學 海洋科學學院 近岸海洋科學與技術研究中心，廣東 廣州 510275; 2.中山大學 環(huán)境科學與工程學院，廣東 廣州 510275)

伶仃洋洪季懸沙平面分布特征及成因探討

何嘉偉1，賈良文1，韋獻革2*，賈妍紅1，程聰1

(1.中山大學 海洋科學學院 近岸海洋科學與技術研究中心，廣東 廣州 510275; 2.中山大學 環(huán)境科學與工程學院，廣東 廣州 510275)

基于伶仃洋河口2007年洪季(8月)潮流和泥沙現(xiàn)場觀測資料，通過實測資料分析結合二維泥沙數(shù)值模型的方法，分析其懸沙濃度平面分布特征。結果表明，懸沙濃度從伶仃洋灣頂虎門至灣口沿西槽向海在縱向上呈現(xiàn)出先減小再增大后減小的變化趨勢；橫向上，西槽最大，東槽和中灘次之；內(nèi)伶仃島西北側海域為含沙量高值中心。懸沙縱向輸移機制分析表明，伶仃洋洪季輸沙主要貢獻項為平流向海輸沙、潮汐捕集和垂向環(huán)流的向陸輸沙，其中后兩項在內(nèi)伶仃島附近的貢獻較大。潮流、徑流來沙、徑潮強度對比以及地形邊界作用為懸沙場平面分布差異的主要成因。

伶仃洋；懸沙濃度；平面分布特征；成因探討

1 引言

河口的發(fā)育主要依賴于徑流、潮流、波浪和泥沙等自然條件的影響，但近幾十年來，我國河口地區(qū)的人類活動愈發(fā)劇烈，甚至成為了河口發(fā)育演變的主導因素。關于在人類活動影響下我國河口地區(qū)泥沙新時期特征的研究也逐漸增多，Dai等[1]認為長江三峽大壩工程建成后，雖然上游輸沙量減少，但河口攔門沙附近區(qū)域的年平均懸沙濃度變化不大，攔門沙內(nèi)側懸沙濃度的季節(jié)變化為洪高枯低，攔門沙外側則洪低枯高。Kong等[2]指出黃河下游在小浪底水庫水沙調(diào)控影響下，輸沙量總體相對穩(wěn)定，其中洪季有所下降，枯季有所增加，泥沙中值粒徑表現(xiàn)為上游細下游粗。胡德禮等[3]以1978年和1999年洪季作為對比，研究了人類活動影響下珠江口門水沙分配調(diào)整后伶仃洋的水沙場的響應，結果表明，水動力和懸沙濃度整體上均有增大。

伶仃洋位于珠江三角洲的東南部，為呈南北走向的典型喇叭狀河口灣(圖1)，東、西、北江的來水來沙通過東四口門即虎門、蕉門、洪奇瀝以及橫門注入伶仃洋灣內(nèi)。珠江三角洲注入伶仃洋的徑流和泥沙分別從20世紀80年代的占比53%和47%，到90年代增大至64%和57%[4]。伶仃洋灣內(nèi)和灣口存在天然的島嶼屏障，其水下地形的整體格局呈現(xiàn)為“三灘夾兩槽”，即東灘、中灘、西灘和東槽(礬石水道)、西槽(伶仃航道)。

自20世紀80年代起，珠江三角洲的社會經(jīng)濟發(fā)展帶動了河道采砂業(yè)的繁榮，而大規(guī)模且無序的采砂活動使部分河床發(fā)生非自然深切，不同口門河段的水沙對比情況則發(fā)生了相應調(diào)整。伶仃洋的分流比和分沙比逐步增大，同時出現(xiàn)大規(guī)模的圍墾活動，近30年來伶仃洋海域灘涂面積減少約132 km2，而且海岸線呈現(xiàn)出明顯的海進趨勢，人類活動的影響幾乎掩蓋了其自然演變的趨勢[5]。西槽作為伶仃洋的出海主航道，通過航道疏浚工程，在2000年時已經(jīng)從平均水深6.8 m被挖深至11.5 m。故近30年來，伶仃洋河口灣在河床采砂、灘涂圍墾、航道疏浚等強烈人類活動影響下，其來水來沙以及邊界條件快速變化。懸沙分布及成因是伶仃洋河口灣開發(fā)保護的基礎性研究工作，因此，需要在新的來水來沙、地形邊界條件下對其進行研究，可為伶仃洋的綜合整治規(guī)劃、出海航道的維護等提供一定的科學依據(jù)。

圖1 伶仃洋地形示意圖Fig.1 Topography of the Lingdingyang Estuary

2 資料和方法

2.1 資料來源

水文資料觀測時間為2007年8月13-14日(大潮期間)以及16-17日(中潮期間)，共布設了21條垂線進行同步水文信息(潮流、含沙量和鹽度)測量以及13個水位站的同步潮位觀測。本文主要應用其中14條垂線的潮流、含沙量以及8個水位站的同步潮位實測數(shù)據(jù)進行分析以及模型驗證(站點分布見圖2)。

模型地形資料為2008年伶仃洋河口灣以及三角洲河網(wǎng)的水深數(shù)據(jù)，采用北京54坐標系，水深數(shù)據(jù)為珠江基面。

圖2 伶仃洋洪季實測站點位置圖Fig.2 Observation stations in the Lingdingyang Estuary

2.2 研究方法

本文主要采用實測資料分析與TELEMAC數(shù)值模擬相結合的研究方法，分析河口灣內(nèi)洪季懸沙場的平面分布特征，并探討懸沙場的平面分布差異的成因。

實測資料分析包括對實測流速、含沙量、鹽度等信息進行數(shù)據(jù)處理以及作圖，如計算余流、滯流點和泥沙縱向輸移通量機制分解等。數(shù)值模擬方面，應用TELEMAC水動力模塊以及泥沙模塊SISYPHE模擬伶仃洋河口灣的水動力場以及懸沙場。

TELEMAC-MASCARET是一套用于模擬自由表面流的水動力、水質、沉積等的模型系統(tǒng)，其由法國國家水力學和環(huán)境實驗室開發(fā)。模型采用非結構三角形網(wǎng)格，數(shù)值模擬計算基于有限元法，穩(wěn)定性相對較好。

伶仃洋區(qū)域泥沙大多數(shù)屬于黏性砂，關于水體與底床泥沙的交換，本文在泥沙模塊SISYPHE中采用Einstein和Krone[6]、Partheniades和Paaswell[7]的黏性砂經(jīng)典公式進行侵蝕、沉積通量計算：

(1)

式中，E為河床泥沙侵蝕通量；D為河床泥沙沉積通量；M為系數(shù)；u*為水流的摩阻流速；u*e和u*d分別為泥沙侵蝕和沉積的臨界剪切流速；Ws為泥沙沉降速度；C為懸沙濃度。當水流的摩阻流速大于泥沙侵蝕的臨界剪切流速時，河床發(fā)生侵蝕，河床泥沙進入水體；當水流的摩阻流速小于泥沙沉積的臨界剪切流速時，懸移質沉降至河床。

模型中采用的二維懸移質輸沙方程如下：

(2)

式中，h為水深；U和V分別為x、y方向的垂向平均流速；C為垂向平均懸沙濃度；εs為泥沙擴散系數(shù)；E-D為侵蝕量減去沉積量的凈泥沙通量。

3 實測資料分析

3.1 潮流分析

3.1.1 縱向流速變化

由灣頂至灣口沿西槽向海選取L1、L5、L7、L8、L11及L13站的大潮期間漲、落潮平均流速進行比較，如圖3，伶仃洋海域潮流動力從外海到灣中部增強，灣中部過后開始減弱，接近灣頂時潮流動力再度增強。漲潮時，潮流從外海進入河口灣，受到地形橫斷面收縮的作用而增大，至L8站附近時受到的內(nèi)伶仃島的阻隔作用，潮流分支進入西槽和東槽，故流速減小，在灣上部L5站，西、東槽漲潮流匯合進入虎門，同時橫斷面收窄，故流速再次增強。落潮時，潮流出虎門后橫斷面放寬，并分成兩支沿西、東槽下泄，故流速減小，在西槽L7站受到灣上部西部口門下泄流匯入的影響而流速增大，隨著河口橫斷面放寬和島嶼的阻流效應，潮流開始不斷減小，最后流入外海。

圖3 大潮期間流速縱向變化圖Fig.3 Longitudinal variation of current speed in the spring tide

3.1.2 余流

潮流余流是指從實測的潮流矢量疊加后剩下的部分，其對泥沙凈輸移以及污染物擴散方向具有一定的指示意義。

根據(jù)本次大、中潮的水文實測數(shù)據(jù)計算分析，各站點的表、底層余流情況如圖4所示。河口灣上部內(nèi)伶仃島以北區(qū)域的余流基本指向海，偏南向，其中洪奇瀝出口L3站表層余流流速能達到0.48 m/s；L8站出現(xiàn)表層指向海，底層指向陸的典型密度環(huán)流結構；灣口大濠島西側海域的L11和L12站，底層余流較表層大，指向外海；中潮期間灣口外海的L13和L14站存在相對較強的向西的表層余流，主要因灣上部口門淡水徑流沿著河口灣西側而下形成。

3.1.3 滯流點

滯流點概念最早見于Schultz和Simmons[8]以及Simmons和Broun[9]對水流優(yōu)勢程度理論的論述中。在一個潮周期內(nèi)，由于河口存在密度梯度，沿程向陸的底部水流會從上溯流逐漸變成下泄流，中途會出現(xiàn)某處凈泄量為0的地點，稱為“滯流點”。而滯流點所在的位置并不是固定的，它隨著徑流量與潮流的對比變化而在一定的范圍內(nèi)有規(guī)律地來回移動，而滯流帶通常為河口內(nèi)泥沙顯著淤積的區(qū)域。

由灣頂至灣口沿西槽向海選取L1、L5、L7、L8及L11站作為縱向代表站位來繪制優(yōu)勢流曲線圖5。大潮期間，底層潮流滯流點位于L8站附近，而中潮期間底層潮流滯流點位置則往上游移動至L7站附近。表明在L7站和L8站之間，即內(nèi)伶仃島附近為泥沙聚集沉降的區(qū)域。

3.2 懸沙分析

3.2.1 縱向懸沙濃度變化

由灣頂至灣口沿西槽向海選取L1、L5、L7、L8、L11以及L13站作為代表站比較伶仃洋內(nèi)縱向平均懸沙濃度的變化。如圖6所示，河口灣中部L7站和L8站之間的懸沙濃度最大，恰好是潮流分析中滯流點的位置，懸沙濃度往外海迅速減小，往灣頂方向先減小，到灣上部口門后增大。

圖4 各站實測表、底層余流圖Fig.4 Surface and bottom residual currents at the observation stations

圖5 優(yōu)勢流曲線圖Fig.5 Dominant current curves

圖6 懸沙濃度縱向變化圖Fig.6 Longitudinal variation of suspended sediment concentration

3.2.2 懸沙縱向輸移分解

根據(jù)單寬懸沙縱向輸運模式[10-11]將懸沙輸移量分解為8項：

(3)

上述具體算法以及公式中各項參數(shù)意義見文獻[12]。其中，T1和T2共為平流項輸移；T3和T4分別表示潮汐、潮流與懸沙濃度的潮變化項；T5表示垂向流速與懸沙濃度變化相關項；T6、T7和T8項的貢獻一般較小不予考慮。計算時，灣上部口門河段選取的流速值投影到河道方向，其他站的流速值則投影到南北方向，負號表示向陸輸移，正號表示向海輸移。

計算結果如表1所示，河口灣中上部口門站點基本為向海輸沙為主，以向海平流輸沙項T1和T2的貢獻為主，但在內(nèi)伶仃島東西側附近海域的L7、L9、L6和L10站的T4項和T5項的貢獻有所增大。位于內(nèi)伶仃島南側附近海域的L8站，T4和T5項的向陸輸沙貢獻接近向海平流輸沙項的貢獻。其中T4項體現(xiàn)河口近底過程對最大渾濁帶高濃度懸沙的貢獻，如床沙的再懸浮過程和潮流不對稱引起的輸沙[13]，而T5項則表示垂向環(huán)流對輸沙的貢獻。L8站對應潮流分析中滯流點和垂向環(huán)流發(fā)育的位置。

表1 大潮期間懸沙輸移分解項統(tǒng)計表

從各輸沙因子的重要性來說，對伶仃洋河口灣洪季輸沙影響最大的為T1、T2、T4和T5項，主要為平流向海輸沙，潮汐捕集和垂向環(huán)流的向陸輸沙，其他項的貢獻相對十分小。

4 模型建立與驗證

4.1 模型建立

本研究基于TELEMAC系統(tǒng)內(nèi)的水動力模塊TELEMAC-2D和泥沙模塊SISYPHE建立了兩個模型，一為包含珠江網(wǎng)河、河口灣及相鄰近海的大范圍水動力模型 Ⅰ，二為伶仃洋河口灣水沙耦合模型 Ⅱ。

模型Ⅰ計算區(qū)域如圖7a所示，網(wǎng)格單元數(shù)共有202 321個，節(jié)點個數(shù)為114 665，外海單元空間步長最大為7 000 m，部分上游內(nèi)河段網(wǎng)格空間步長達50 m。模型上游邊界從東向西分別到達了東江博羅、流溪河老鴉崗、北江石角、西江高要以及潭江石咀水文(位)站，輸入實測流量或潮位，外海邊界采用OSU預報的潮位數(shù)據(jù)，并應用大萬山T9站實測水位進行校正。

模型Ⅱ計算區(qū)域為伶仃洋河口灣(圖7b)，網(wǎng)格單元數(shù)共有44 507個，節(jié)點個數(shù)為23 114，網(wǎng)格空間步長200～500 m。泥沙參數(shù)中值粒徑給定為0.002 cm，沉降速度給定為0.05 cm/s，各開邊界懸沙輸入取本次實測懸沙濃度的平均值。

4.2 模型驗證

采用實測數(shù)據(jù)分別對大范圍水動力模型Ⅰ結果的潮位(9個站點)、潮流(14個站點)以及伶仃洋水沙耦合模型Ⅱ結果的懸沙濃度(8個站點)進行驗證。其中驗證點位置見圖2，大潮驗證時間為2007年8月13-14日，中潮潮驗證時間為16-17日。

潮位驗證結果如圖8所示，RMSE平均為0.137 m，相關系數(shù)r為0.988；流速驗證結果如圖9所示，RMSE平均為0.101 m/s，相關系數(shù)r為0.967；懸沙濃度驗證結果如圖10所示，RMSE平均為0.051 kg/m3。總體來說，模擬結果較好，模型基本能反映伶仃洋洪季水動力特點和懸沙變化過程。

圖7 模型計算范圍Fig.7 TELEMAC model computational domains

圖8 潮位驗證圖Fig.8 Comparison between the model calculated and observed water level

圖9 潮流流速驗證圖Fig.9 Comparison between the model calculated and observed tidal current velocity

圖10 懸沙濃度驗證圖Fig.10 Comparison between the model calculated and observed suspended sediment concentration

圖11 大、小潮平均懸沙場平面分布Fig.11 Disribution of suspended sediment concentration in spring and neap tide

圖12 大、小潮各斷面懸沙場變化圖Fig.12 Longitudinal variation of suspended sediment concentration in the spring and neap tide

圖13 伶仃洋洪季各特征時刻懸沙場Fig.13 Distribution of suspended sediment concentration at characteristic time in the Lingdingyang Estuary

5 懸沙場平面分布

5.1 平均懸沙場

伶仃洋河口灣洪季大潮(13-14日)以及小潮期間(20-21日)的平均懸沙場平面分布模擬結果如圖11所示。大潮期間，懸沙濃度最高的區(qū)域位于內(nèi)伶仃島西北側海域，約為0.20 kg/m3，其次在東槽以及中灘西北部區(qū)域的也相對較大，達到0.12 kg/m3以上，而虎門河道、川鼻水道以及燈籠水道為0.08 kg/m3，其余地方的懸沙濃度則相對較小。小潮期間整體平均懸沙濃度水平明顯降低，內(nèi)伶仃島西北側的海域含沙量僅約0.05 kg/m3，其中虎門段含沙量較高可能是受到模型邊界懸沙輸入的影響。

在大潮平均懸沙場中取2個縱斷面和4個橫斷面進行分析(圖11a)，其懸沙濃度的沿程變化如圖12所示。沿D1縱斷面，灣頂虎門處含沙量達0.10 kg/m3，隨后沿西槽向海迅速增大，至內(nèi)伶仃島以北接近0.20 kg/m3，在內(nèi)伶仃島以南開始逐漸減??；沿東槽的縱斷面D2，從龍穴島附近向海含沙量變化不大，而過了內(nèi)伶仃島之后含沙量則逐漸下降。灣上部橫斷面D3則表現(xiàn)為中部礬石水道較高；灣中部的橫斷面D4以及D5，從西往東，西灘水體含沙量較小，在西槽達最大值約0.20 kg/m3，至中灘懸沙濃度略減，而后至東槽又略增，然后向東灘減??；位于內(nèi)伶仃島南側和大濠島北側的斷面D6，從西灘往東含沙量逐漸增大，西槽處達最大，隨后在內(nèi)伶仃洋島南側海域出現(xiàn)急劇下降，再往東緩慢下降。

從各斷面的懸沙濃度變化情況可知，縱向上出虎門口后懸沙濃度先減小后增大，在內(nèi)伶仃島附近懸沙濃度最大，隨后向海逐漸減小。橫向上看，西槽最大，東槽和中灘次之。

5.2 各特征時刻懸沙場

伶仃洋河口灣洪季大潮以及小潮的漲急時刻、漲憩時刻、落急時刻和落憩時刻懸沙場分布模擬結果如圖13所示。

大潮落憩時刻伶仃洋整體的懸沙濃度最大，內(nèi)伶仃島西側海域能達到0.40 kg/m3，平面上表現(xiàn)為西、東槽以及中灘的含沙量相對較大。落急時刻整體區(qū)域的懸沙濃度也比較大，但是比落憩時刻略小，高值區(qū)域可達0.30 kg/m3，亦出現(xiàn)在內(nèi)伶仃島西北側的海域。漲急和漲憩時刻整體含沙量明顯比落急和落憩時刻小，含沙量高值區(qū)域出現(xiàn)在內(nèi)伶仃島西北側的海域，但不到0.20 kg/m3。小潮期間懸沙平面分布相對情況與大潮期間類似，但量值明顯減小，最大值出現(xiàn)在落急時刻，約0.12 kg/m3。

6 懸沙場分布成因探討

6.1 潮流作用

一般來說，較大的流速條件下會產(chǎn)生相對大的底切應力，從而能在底床起動更多的泥沙，增大水體的懸沙濃度。灣內(nèi)漲、落潮流不對稱現(xiàn)象明顯，大、小潮潮流強度變化亦明顯，這必然影響懸沙的潮內(nèi)變化情況。選取西槽上、中、下游3個站點作為代表(位置見圖11a)，其流速與懸沙濃度過程線如圖14所示，由圖可見，該站懸沙濃度和流速大小變化趨勢較一致并具有周期性變化，特別是當流速在落急時候達到極大值時，懸沙濃度隨后迅速增大達到極大值，當流速下降時，懸沙濃度亦有一個相對緩慢的下降過程，懸沙濃度對流速的響應存在滯后現(xiàn)象，延遲約2 h。此外，大潮期間流速極值小于小潮期間，大潮期間的懸沙濃度亦相對大于小潮期間。故潮流動力是伶仃洋泥沙再懸浮的主要動力。

圖14 流速與懸沙濃度過程線Fig.14 Time series variation of velocity and suspended sediment concentration

圖15 有無徑流來沙的大、小潮平均懸沙場Fig.15 Comparison of the suspended sediment concentration distribution without and with upstream sediment transport

6.2 徑流來沙作用

伶仃洋河口灣的來水來沙集中在洪季，其上游的西江高要站、北江石角站、東江博羅站8月份的月徑流量分別約為240億m3、30億m3和40億m3，各口門來水來水沙存在差異，故洪季的徑流來沙，以及灣上部東西來沙不平衡必將影響懸沙場的空間分布。

為了探討徑流來沙對懸沙場的影響，本文在模型Ⅱ中關閉河口灣上游口門的懸沙輸入，計算了一個對比案例，并選取了大潮、小潮平均的狀態(tài)下，對有上游來沙和無上游來沙的懸沙分布進行了比較。如圖15所示，大潮平均懸沙場，在無上游來沙的情況下，僅內(nèi)伶仃島西北側以及東槽的懸沙濃度比較大，最大不超過0.15 kg/m3，當有上游來沙時，內(nèi)伶仃島西北側的高值范圍明顯往四周擴散，懸沙濃度最大能達到0.20 kg/m3，同時東槽的含沙量高值也不再局限于窄的深槽。其次，受到虎門河口徑流來沙的影響，中灘北部含沙量明顯增大。另外，各口門河段深槽的含沙量亦有明顯增大，反映了泥沙隨著徑流沿河道下泄入注灣內(nèi)的路徑。小潮期間的情況與大潮類似。

6.3 徑、潮流對比作用

伶仃洋河口灣存在四大口門，其中東側的虎門屬于潮流優(yōu)勢型，山潮比值僅為0.25，而西側的蕉門、洪奇門以及橫門則屬徑流優(yōu)勢型，山潮比分別為1.67、2.06以及2.63。

根據(jù)3.1.3的實測資料分析得出，滯流點在內(nèi)伶仃島南北附近移動，而滯流點的位置是下泄流與上溯流的對比情況決定的，徑流會加大下泄流，滯流點位置是徑流、潮流作用的平衡點，泥沙易于在此淤積，為懸沙活躍的中心。滯流點上游以下泄流作用為主，下游以上流溯流作用為主。根據(jù)3.2.2泥沙縱向輸移機制分析的結果，灣上部各站總體以徑流的平流凈向海輸沙為主，而滯流點以南的內(nèi)伶仃島南側L8站，潮流作用引起的T4項以及垂向環(huán)流作用引起的T5項的向陸輸沙貢獻較大?；㈤T為灣內(nèi)流速高值區(qū)，其以平流向海凈輸沙貢獻為主，泥沙不在此淤積集中，故并未在此形成懸沙高值中心。

6.4 地形邊界作用

6.4.1 口門

“門”是珠江三角洲獨特而典型的地貌單元，指的是通過狹窄的基巖峽口流入河口灣的口門?；㈤T兩側基巖島丘使其成為的峽口，而其上下游的獅子洋和伶仃洋河口灣的橫斷面均有放寬，并具有較大的納潮量，故在此發(fā)育雙向射流系統(tǒng)，這特別有利于徑流攜帶大量泥沙往下游輸移[14]。而蕉門、洪奇瀝和橫門河道出口后橫斷面亦大幅放寬，導致流速逐漸減小，水流挾沙力下降，從而在出口門處形成局部懸沙濃度高值區(qū)。

6.4.2 島嶼

伶仃洋河口灣灣口分布大大小小的島嶼，如大濠島、萬山群島等，這些灣口的島嶼阻擋外海波浪的傳入，使得灣內(nèi)的波浪作用減弱，懸沙場的分布受到波浪的改造作用也比較弱。灣口東側由于受到大濠島的影響，通過香港暗士頓水道出口的路徑幾乎與灣內(nèi)漲落潮主流向垂直，故懸沙更加集中分布在伶仃洋西側即靠近珠海-澳門一側，但灣南部東側海域含沙量處于較低的狀態(tài)。位于灣中間的內(nèi)伶仃島，具有阻隔水、沙的作用，由于泥沙主要來源于東四口門，受到內(nèi)伶仃島的阻隔，東四口門下泄的泥沙更易在其北側淤積，這也是內(nèi)伶仃島北側形成中灘的原因之一。

6.4.3 深槽

伶仃洋河口灣內(nèi)水深較大的水道有：虎門口的川鼻水道、伶仃水道(西槽)、礬石水道(東槽)以及洪奇瀝出口的燈籠水道。特別是虎門河道，其上游獅子洋具備較大納潮量，當處于大潮落潮時，水流沿著川鼻水道深槽迅速下泄，隨后分成西、東兩路分別順著西槽和東槽攜帶大量泥沙快速下泄。深槽是漲落潮流的主要通道，具有較大的流速，同時也能更多地攜帶泥沙下泄，導致其懸沙濃度增大。

6.5 分、匯流作用

鳧洲水道為蕉門的分汊，其出口幾乎以垂直方向匯入虎門水道，在交匯處懸沙在此形成強烈的混合聚集，所以在鳧洲水道東側出口處小范圍內(nèi)形成懸沙濃度高值中心(圖13)；由于橫門出口分東西二汊，東汊呈東西向，因此，洪奇瀝、橫門出口處存在較強的橫向向東的輸沙流，其與來自蕉門的南向落潮流以幾乎以垂直方向交匯，懸沙在此形成強烈的混合聚集，在萬頃沙南面海域形成一含沙量高值中心(圖13)；淇澳島東側，燈籠水道攜帶泥沙向東南匯入西槽，故在西槽中段高值中心的西側，其含沙量亦同樣保持在較高值。挾沙水流的分、匯作用是灣內(nèi)局部區(qū)域懸沙濃度增強的原因之一。

7 結論

通過實測資料分析與數(shù)值模擬相結合，本文探討了伶仃洋河口灣洪季懸沙場平面分布特征及成因，主要結論如下：

(1)實測水沙資料分析表明：洪季滯流點位于內(nèi)伶仃島附近；縱向輸移機制分析表明，伶仃洋洪季輸沙主要貢獻項為平流向海輸沙，潮汐捕集和垂向環(huán)流的向陸輸沙，其中后兩者在內(nèi)伶仃島附近的貢獻較大。

(2)伶仃洋洪季懸沙場平面分布：縱向上，虎門出口后懸沙濃度先減小后增大，在內(nèi)伶仃島附近的懸沙濃度最大，隨后向海逐漸減??；橫向上看，西槽最大，東槽和中灘次之；高值中心出現(xiàn)在內(nèi)伶仃島西北側的海域。

(3)從潮流、徑流來沙、徑潮強度對比、地形邊界作用分析了伶仃洋洪季懸沙場的平面分布差異成因：大潮落急時刻的高流速是泥沙再懸浮的主要動力；徑流來沙明顯會增大整個灣內(nèi)懸沙含量，而灣上部東西輸沙量不平衡則導致西部懸沙濃度高值和范圍比東部大；徑、潮流強度的對比變化在內(nèi)伶仃島附近形成滯流點，利于形成懸沙濃度高值區(qū)；地形邊界、分匯流作用是灣內(nèi)局部區(qū)域懸沙濃度增大或減小的原因之一。

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The 2D distribution characteristics and formation mechanism of suspended sediment concentration during the flood season in the Lingdingyang Estuary

He Jiawei1，Jia Liangwen1，Wei Xiange2，Jia Yanhong1，Cheng Cong1

(1.CoastalOceanResearchCenter,SchoolofMarineScience，SunYen-satUniversity，Guangzhou510275，China；2.SchoolofEnvironmentScienceandEngineering，SunYen-satUniversity，Guangzhou510275，China)

Based on the observed data of current and suspended sediment concentration (SSC) during the flood season (13-14 and 16-17， August， 2007)， by the means of measured data analysis and the TELEMAC-2D numerical model， this article reveals the spatial distribution characteristics of SSC in the Lingdingyang Esturay: in the longitudinal direction along west channel， SSC decrease first， then increase， and then decrease again from bay head to open sea; laterally， west channel， east channel and the north of the middle flat are higher SSC areas; the maximal center of SSC is located on the northwest of Neilingding Island. The model of longitudinal material transport reveals that the main reasons of net suspended sediment transport are advection， tidal asymmetry and vertical circulation. The effects of tidal current， runoff with sediment transport， solid boundary and topography condition are the main reasons for the 2D distribution characteristics of SSC in the Lingdingyang Estuary．

Lingdingyang Estuary; suspended sediment concentration; 2D distribution characteristics; mechanism

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.09.003

2016-11-07；

2016-12-21。

國家自然科學基金“復雜動力條件下磨刀門河口長周期地貌演變研究”(41376101)；國家重點研發(fā)計劃項目“珠江河口與網(wǎng)河演變機制及治理研究”(2016YFC0402603)；廣東省海洋漁業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項“珠江口伶仃洋圍填海工程的累積環(huán)境影響及生態(tài)修復措施研究”(A201401D01)；水利公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目“珠江河口咸情變化及抑咸對策研究”(201501010)。

何嘉偉(1990—)，男，廣東省深圳市人，研究助理，從事河口海岸動力、泥沙研究。E-mail：jiawei_he@foxmail.com

*通信作者：韋獻革(1966-)，男，廣西省柳州市人，博士，從事環(huán)境科學研究。E-mail：eeswxg@mail.sysu.edu.cn

TV142

A

0253-4193(2017)09-0026-14

何嘉偉， 賈良文， 韋獻革， 等. 伶仃洋洪季懸沙平面分布特征及成因探討[J]. 海洋學報， 2017， 39(9): 26-39，

He Jiawei， Jia Liangwen， Wei Xiange， et al. The 2D distribution characteristics and formation mechanism of suspended sediment concentration during the flood season in the Lingdingyang Estuary[J]. Haiyang Xuebao， 2017， 39(9):26-39， doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2017.09.003