（物理海洋学专业论文）十年至百年尺度黄茅海地形演变及成因研究.pdf

十年至百年尺度黄茅海地形演变 及成因研究 学科专业：物理海洋学 研究方向：河口动力沉积演变 学位申请人：罗军 导师姓名：贾良文副教授 摘要 本文收集了黄茅海近3 0 年来的3 套地形数据，建立了黄茅海数字地形高程 模型( d e m ) ，在此基础上分析了黄茅海近期地形演变特征；并应用实测水文测 验资料分析和e l c i r c 模型方法，初步探讨了黄茅海近期水动力特征，结合地形 特征与水动力特征对黄茅海地形演变的成因做了初步分析。 论文分析得出：目前黄茅海拦门沙目前位于黄茅海海湾中部偏西、黄茅岛南 部与大杜岛西侧之间；黄茅海整体的变化趋势以淤积为主，但淤积速度小于1 9 3 7 年至1 9 7 7 年平均淤积速度，其中1 9 7 7 年至1 9 9 4 年黄茅海平均淤积速度为 1 2 9 c m a ，19 9 4 年至2 0 0 3 年平均淤积速率l - 19 c m a ，黄茅海整体淤积速度有减 小的趋势，具体到各地貌单元，黄茅海西滩迸一步淤涨，近年来2 m 等深线向海 进的速度有所加快；但东滩及大海环浅滩淤积趋势变化不明显，表现为缓慢淤积； 黄茅海拦门沙有迅速向海推移的趋势，拦门沙内坡( 4 m 等深线) 推移速度较外 坡( 5 m 等深线) 推移速度快；崖门和虎跳门汇流后的东槽深泓继续有所冲刷， 主槽前端向拦门沙浅滩伸长，而西槽目前基本已萎缩消失在拦门沙浅滩之上。 黄茅海地形演变成因分析表明，黄茅海滞流点的位置在大、小潮时有所变化， 大潮时靠近黄茅岛下方，而小潮时则下移到大杜岛西侧，这一区域又处于上溯流 与下泄流之间，动力较弱，且大桩岛至黄茅岛之间的盐度与海域泥沙最佳絮凝盐 度1 0 o 1 5 o 相近，所以目前拦门沙的位置位于黄茅岛南至大柱岛西侧之间。黄 i 茅海近期淤积速率的减小是由于黄茅海来沙量减少引起的，主要是径流来沙的减 少、南水一高栏大堤阻止了部分鸡啼门的来沙以及航道疏浚挖沙引起的；地形演 变的主导因素是高强度的人类活动及人类活动引起的地形边界的变化，近期大面 积的围垦使西滩向湾内向海推移速度加快从而导致海湾纳潮量的减少，而近期径 流变化的研究表明黄茅海上游来水减小量的速率小于纳潮量减小速率，导致径流 动力“相对 增加，使得拦门沙有向海推移的趋势，地形边界的下移也带动了动 力带的下移，由黄茅海2 m 等深线的变化可以看到黄茅海近期岸线有加速向湾内 向海移动的趋势，黄茅海拦门沙的加速向海移动是对地形边界加速向外海移动的 响应。 关键词：黄茅海，地形演变，拦门沙，水动力 c a u s e a n a l y s i so fm o r p h o l o g i c a le v o l u t i o no fh u a n g m a o s e ae s t u a r yi nt h e d e c a d et oc e n t u r y - s c a l e m a j o r ：p h y s i c a lg e o g r a p h y n a m e ：l u oj u n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o lj i al i a n g w e n a b s t r a c t t h i sa r t i c l ec o l l e c t e d3s e t so ft e r r a i nd a t ao ft h ep a s t3 0y e a r sa b o u th u a n g m a n s e a e s t u a r y , a n dd e v e l o p e di t s d i g i t a le l e v a t i o nm o d e l ( d e m ) ，b a s e do nw h i c ht h ep a p e ra n a l y z e dt h e c h a r a c t e r i s t i c so fc u r r e n tm o r p h o l o g i c a le v o l u t i o no fh u a n g m a o s e ae s t u a r y a l s o ，t h ep r e l i m i n a r y i n v e s t i g a t i o no fr e c e n td y n a m i c sc h a r a c t e r i s t i c so f h u a n g m a o s e ae s t u a r yw a sc o n c l u d e di ni tw i t h t h ea p p l i c a t i o no ft h em e a s u r e dv a l u e sf r o mh y d r o d y n a m i c se x p e r i m e n t sa n dm a t h e m a t i c a l m o d e l w i t hr e c e n td y n a m i c sa n dm o r p h o l o g i c a lc h a m e t e r i s t i c s ，t h ep a p e rl e a dac 绷j s ea n a l y s i so f m o r p h o l o g i c a le v o l u t i o no fh u a n g m a o s e ae s t u a r yi nt h ed e c a d et oc e n t u r y - s c a l e t h eo b t a i n e da n a l y s i sr e s u l t sw e r ep r e s e n t e da sd e s c r i p t i o n s ，n o wt h ef i v e rm o u t hb a ri si nt h e p o s i t i o no fc e n t r a lw e s to fh u a n g m a o s e ae s t u a w , b e t w e e nt h en o r t ho fh u a n g m a o - i s l a n da n dt h e w e s to f d a m a n g - i s l a n d t h es i l t i n ga c t i v i t yo f h u a n g n m o s e a e s t u a r yh a sb e e nc o n t i n u i n gt op l a ya n i m p o r t a n tr o l e ，b u tt h es p e e do fs i l t i n gi sl e s st h a nt h es p e e do f19 3 7t o19 7 7 t h es p e e do fs i l t i n gi s 1 2 9 c m af o r m1 9 7 7t o1 9 9 4 ，a st o1 9 9 4t o2 0 0 3 ，t h es p e e do fs i l t i n gi sm o r el e s s , j u s t1 1 9 c m a s p e c i f i ct oe a c hl a n d s c a p eu n i t , w e s tb e a c hi sf u r t h e rf i l l i n gu p ，2 mi s o b a t hi sm o v i n gf a s t e rt ot h e s e ai nr e c e n ty e a r s h o w e v e r , t h es i l t i n gt e n d e n c yi ne a s tb e a c ha n dt h es e aa n n u l a rf o r dh a db e e n w e a k e n e d t h er i v e rm o u t hb a ro fh u a n g m a o s e ae s t u a r yi sm o v i n gv e r yf a s tt ot h ed i r e c t i o no fs e a , 4 mi s o b a t hi sm o v i n gf a s t e rt h a n5 mi s o b a t ho ff i v e rm o u t hb a r t h em a j o ri r o u g ht h a l w e g c o n v e r g e da f t e rt h ey a m e na n dh u t i a o m e nc o n t i n u e dt os c o u r , a n dt h eh e a do fm a j o rt r o u g h s t r e t c h e dt ot h ef i v e rm o u t hb a rf o r d ，b u tt h ew e s t c h a n n e lh a sb e e nb a s i c a l l ys h r i k e da n d d i s a p p e a r e do v e rt h ef i v e rm o u t hb a r t h ec a u s ea n a l y s i so fm o r p h o l o g i c a le v o l u t i o no fh u a n g m a o s e ae s t u a r ym a d ei tc l e a rt h a t , t h ep o s i t i o no fs t a g n a t i o np 0 缸o fh u a n g m a n s e ae s t u a r yh a sb e e nc h a n g i n gw i t ht h eo c c u r r i n go f t i d e s ，a p p r o a c h i n gt ot h eh u a n g m a oi s l a n dw h e ns p r i n gt i d ec a m e ，a n dm o v i n gd o w nt ot h ew e s t o fd a m a n gi s l a n dw h e nt h en e a pt i d eh a p p e n e d m o r e o v e r , t h i sa r e ai sb e t w nt h eu p s t r e a mf l o w a n dt h el e t d o w nf l o w , h y d r o d y n a m i cf o r c ei sw e a k a n da l s ot h es a l i n i t yf r o md a m a n gi s l a n dt o h u a n g m a oi s l a n dw a sc l o s et ot h eo p t i m a lf l o c c u l a t i o ns a l i i l i t yo ft h et e r r i t o r i a lw a t e r ss i l tw i t h t h ev a l u eo f10 0 - 15 0 s t a t e do nt h ee n d , t h er i v e rm o u t hb a ri si nt h ep o s i t i o no fc e n t r a lw e s to f h u a n g m a o s e ae s t u a r y , b e t w e e nt h en o r t ho fh u a n g m a o - i s l a n da n dt h ew e s to fd a m a n g - i s l a n d w e c a r la l s os r e c e n ts e d i m e n t a t i o nr a t eo fh u a n g m a o s e ae s t u a r yi sd e c r e a s i n gj u s td u et ot h e r e d u c e o fs e d i m e n ts u p p l y , m a i n l yar e d u c t i o no fs e d i m e n tr u n o f fa n dw a t e r w a yd r e d g i n g , i n a n s h u i g a o l a ne m b a n k m e n ta l s op r e v e n ts o m es a n df r o mj i t i m e n 1 1 忙d o m i n a n tf a c t o r so f m o r p h o l o g i c a le v o l u t i o ni st h eh i i g hs t r e n g t hh u m a na c t i v i t ya n dt h ec h a n g e so fb o r d e r l i n eo f h u a n g m a o s e ae s t u a r y , r e c e n tl a r g ea r e ao fl a n dr e c l a m a t i o nl e dt ot h er e d u c t i o no ft i d a lv o l u m e i nt h eg u l f , a n da l s om a k ew e s tb e a c hm o v i n gf a s t e rt ot h es e a c h a n g eo fr u n o f fi nt h er e c e n t s t u d ys h o w st h a tt h er a t eo fr e d u c t i o no ft h er u n o f fi sl e s st h a nt h er a t eo fr e d u c t i o no ft i d a l v o l u m e ，c a u s i n gr u n o f f p o w e r ”r e l a t i v e ”i n c r e a s e ，s ot h er i v e rm o u t hb a ri sm o v i n gf a s tt ot h eo p e n s e a , a n dt h et e r r a i nb o r d e r sh a sa l s ol e dt oh y d r o d y n a m i cz o n ed o w nw i t ht h ed o w n w a r d , b vt h e 2 mi s o b a t h sm o v e m e n t , w ec 觚s e et h ec h a n g e so ft h eg u l fs h o r e l i n eh a v ea c c e l e r a t e dw i t h i nt h e t r e n do fm o v i n go t i s h o r e ，r i v e rm o u t hb a ra c c e l e r a t e dm o v e m e n tt ot h es e ai st h er e s p o n s et ot h e b o r d e rt e r r a i nm o v i n gf a s tt ot h eo p e ns e a k e yw o r d s ：h u a n g m a o s e ae s t u a r y , m o r p h o l o g i c a le v o l u t i o n , d v e rm o u t hb a r , h y d r o d y n a m i c s i v 论文原创性声明内容： 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：罗早 日期：b j 。年占月7 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 ，一1 一 学位论文作者签名：蟛单 日期：b l 口年b 月0 日 导师签名： ( 覆费史 日期：易j 口年b 月鼍日 1 1 问题的提出及意义 第1 章概述 黄茅海是珠江三角洲西部的一个喇叭状河口湾，位于东经1 1 3 0 0 ，_ 1 1 3 0 1 2 ， 北纬2 1 0 5 2 q 2 0 1 3 之间，下端接南海，连接珠海( 高栏) 深水港；上端分两支， 一支经崖门入银洲湖深水区并上通潭江，一支经虎跳门入西江，崖门与虎跳门分 别造成两股落潮水流的汇合和辐散，形成特殊的水流结构，众所周知，两股水流 的汇合可以形成所谓“相向顺轴环流 ，并且两股落潮水流的相互挤压会出现水 流的“低压部位和高压部位 ，这对于水下地形的侵蚀堆积和泥沙沉积有极大地 影响。黄茅海既受崖门和虎跳门输入泥沙的作用，又受沿岸海流输沙的影响，淤 积作用比较显著。但因地貌和地质构造复杂，海域环境和湾口内局部区域受到波 浪、径流、潮流等水动力的作用，造成的冲刷和淤积又有较显著的不同。 国内对于黄茅海地形演变分析的成果较多，但集中在上个世纪9 0 年代之前， 9 0 年代之后尤其是近1 0 年有关这方面的研究较少，9 0 年代至今是中国经济飞速 发展的时期，人类活动影响较大，上游水电枢纽建设、航道整治以及大规模的采 挖河床泥沙活动对整个珠江三角洲河道的地形演变带来了巨大的影响，具体到黄 茅海地区：崖门出海航道工程、高栏岛连岛大堤兴建、围海造田工程以及上游水 库的建设对黄茅海地形演变的影响日益加剧，地形演变出现了一些新变化、新特 点，而对于这些新变化、新特点又知之甚少。这对于黄茅海地区的科学研究是一 个很大的不足。鉴于此，本文的研究重点为近三十年来黄茅海地形演变特征及近 期黄茅海地形演变的成因。 河口海岸地貌和动力是相互作用的一对矛盾，长期看来，地貌和动力之间趋 于二者之间的平衡，两者相互作用，相互适应，黄茅海高强度的人类活动引起地 形的变化，地形的变化使动力边界条件发生变化，从而导致水动力特征发生变化， 水动力又反过来作用地貌，使地貌发生调整。对黄茅海地貌和动力变化的研究具 有重要的科学意义，黄茅海地形和水动力的变化对黄茅海的泄洪、排涝和航运均 有一定影响，所以我们有必要搞清楚黄茅海地形演变的规律，尤其是拦门沙演变 的规律，这对于黄茅海的综合整治规划、水利防洪、防咸以及崖门出海航道的维 1 护和开发有重要的现实意义。 1 2 研究进展 1 2 1 国外研究进展 国外对河口地貌演变的研究比较多，有关人类活动对河口海岸地貌、动力发 展的影响研究也颇丰：2 0 世纪7 0 年代w r i g h t 和c o l e m a n ( 1 9 7 4 ) 对密西西比河 口射流和地貌演变机制进行了深入研究，将河口出口水流的动力过程与沉积特征 结合来分析，加深了对河1 3 过程的理解；d a p h n e ( 2 0 0 2 ) 通过地形图等资料， 对英国r i b b l e 河口长期的地貌演变过程进行了研究，并探讨不同时期冲淤情况 的异同；j e u k e n ( 2 0 0 0 ) 对荷兰西斯海尔德河口的地貌过程进行了研究，分别通过 大、中尺度对该河口不同河段水动力、泥沙输运以及地貌过程进行观测和数值模 拟，并对口外沙坝及涨落潮槽动力条件和地貌演变特征进行了分析；j r s p e a r m a n ( 1 9 9 8 ) 等模拟了英国l u n e 河口建设导堤后地形的冲淤变化，还对地貌长期发 展进行了预测。b a r u s s e a u 和p a u l a ( 1 9 9 8 ) 通过地形图资料与现场观测相对比的 方法对塞内加尔河建d i a m a 大坝后河口区的地貌演变进行了分析； d o n a l d e b a r b 6 ( 2 0 0 0 ) 对在美国密西西比河修建大量水坝及整治工程后河流动 力变化及相应地貌演变进行分析。i e t o n i s ( 2 0 0 2 ) 等对h a r i n g v l i e t 河1 3 被1 3 门建成的大坝封闭后的地貌演变过程进行了探讨，并进一步讨论了河口受人类活 动影响后自动调整所需要的时间尺度；a n a b e l a o l i v e i r a ( 2 0 0 6 ) 等研究了葡萄牙 o b i d o s 漓湖在自然和人类活动影响下地形发生变化后，对潮汐传播和与水体 交换的影响。t h o m a s 和s p e a r m a n ( 2 0 0 2 ) 对英国摩西河口1 8 7 1 至1 9 9 7 年间的 地貌演变进行了研究，通过地形分析、解析参数计算和水动力模拟对演变过程机 理进行探讨，并对人类活动如导堤建设、疏浚等的影响进行了分析研究；j a v o i n e 和g p a l l e n ( 1 9 8 1 ) 等通过历史地形对比，对s e i n e 河口地貌变化进行了分析， 并研究1 3 0 年以来围垦、疏浚等人类活动对河口河床演变的作用，总结了人类活 动对河1 ：3 河床演变过程的影响；d a y j r ( 2 0 0 0 ) 和r h k e s e l ( 2 0 0 3 ) 就密西西比 河各大支流相继开发，导致中下游沙量输移特征发生变化而造成河漫滩河口淤积 量减少、湿地面积退缩以及不同年代入海沙量来源组成比例发生调整开展了系列 2 研究。 1 2 2 国内研究进展 ( 1 ) 国内河口湾地形演变研究进展 国内河口演变研究在黄河河口、长江河口、珠江三角洲各河口和钱塘江河口 的研究较多，研究成果颇丰。长江河口、黄河河口、珠江三角洲河口为我国三大 河流的入海口，其动力特性各不相同，地形演变也呈现不同的特征( 乔彭年， 1 9 9 4 ) 。 长江河口为径流和潮汐共同作用的汊型河口，王兆印、程东升等( 2 0 0 5 ) 就 人类活动对我国典型三角洲的影响进行研究，包括长江、珠江、黄河、海河，他 们指出长江口实施的航道疏浚和填海造陆工程一定程度上束窄和稳定了河口，使 河口动力发生变化；刘杰、陈吉余、徐志扬( 2 0 0 8 ) 利用1 9 9 8 2 0 0 6 年的水深测 图和南北槽分流、分沙比测量资料，研究了长江口深水航道治理工程实施后南、 北槽分流比的变化过程、原因及其与分汉口河床冲淤演变的关系；王艳姣、张鹰 ( 2 0 0 5 ) 利用1 9 7 3 2 0 0 3 年长江口南港水下地形资料计算了南港河段的泥沙冲淤 量，分析了长江口南港河段等深线和横断面的变化；钮新强、徐建益、李玉中 ( 2 0 0 5 ) 根据1 9 5 0 2 0 0 0 年大通站实测水文资料和长江口地形图，对比分析了长 江来水和来沙量变化对长江口水下沙洲发育的影响。 黄河口为来沙量特别丰富的游荡型河口，其演变历来为学术界重视，随着卫 星遥感资料的引进，我国在1 9 7 9 1 9 8 0 年间初步应用卫星影像研究了黄河三角洲 海岸的变迁，9 0 年代，郭永盛等人( 1 9 9 2 ) 利用1 9 7 6 1 9 8 9 年黄河三角洲卫星遥 感资料，预测河口亚三角洲的陆地增长面积和演变形状，取得了良好效果；张惠、 颜世强、刘桂仪等( 2 0 0 3 ) 通过r s 和g i s 综合对比和地质成因分析，揭示了整 个三角洲在河流动力和海洋动力综合作用下的快速淤退，河床抬高和尾闾改道等 一系列演变；孙效功，杨作升等( 1 9 9 3 ) 利用1 9 7 6 1 9 8 8 年的水深测量资料，通 过计算机软件计算，对黄河1 9 7 6 年河道清水沟流路以来黄河口附近海域的泥沙 冲淤进行了探讨，划出该海区每年的冲刷区和淤积区，而且对冲淤量进行了定量 计算。 珠江由八大口门入海，各口门的动力特征存在差异。赵焕庭( 1 9 9 0 ) 在其所 3 著的“珠江河口演变 中分别论述了珠江口分流水道、口外水滨地形、河口湾的 演变。罗章仁( 1 9 8 5 ) 研究了白藤堵海工程对河道河床演变的影响。黄镇国( 2 0 0 4 ) 研究了联围筑闸、河道采砂、围海造地和口门导治等人为因素对珠江三角洲近 3 0 年地貌演变的影响，还从排洪通道，航运通道的形成以及浅滩围垦等方面阐 述了磨刀门l o 年综合整治的效果，研究还包括磨刀门地貌演变、水动力变化、 沉积结构变化及其未来发展趋势。贾良文( 2 0 0 5 ) 详细论证了人类活动作用下的 磨刀门河口动力特征和地貌演变，李春初、雷亚平、何为、戴志军( 2 0 0 2 ) 从纵 向和横向两个角度阐述了近5 0 0 0 至6 0 0 0 年来珠江河口演变特征和规律。 钱塘江河口为我国最典型的潮汐型河口，相对于长江河口、黄河河口及珠江 河口，钱塘江河口研究较少，杨金中、赵玉灵、王毅( 2 0 0 4 ) 利用钱塘江河口外 杭州湾区域遥感影像和地理地形资料，探讨了杭州湾南、北两岸潮滩的变迁过程； 郭艳霞( 2 0 0 5 ) 采用钱塘江河口湾近2 0 年的卫星遥感资料和野外调查钻探资料， 对钱塘江河口湾地区海岸湿地变化趋势进行了研究。 ( 2 ) 黄茅海区域相关研究进展 相比于同处于珠江口的磨刀门，黄茅海河口湾的地形演变研究成果并不多： 罗丹( 1 9 9 8 ) 通过对黄茅海海区1 9 7 3 1 9 9 4 年卫星像片的判读解译，结合水 文实测数据分析，揭示近2 0 年来黄茅海在汛期和枯水期落潮输沙、涨潮输沙对 滩涂的作用情况，以及黄茅海西部浅滩的发育、东滩与三虎以上东岸线的变迁、 大海环的淤积和岸线变迁过程，其得出结论：黄茅海的淤积是一个不可逆转的过 程； 杨雪舞、于红兵( 1 9 9 3 、1 9 9 7 ) 根据1 9 8 0 1 9 9 3 年黄茅海河口湾沉积物采样 和水深测量数据，运用冲淤分析及m c l a r e n 模型研究了河口湾的动力地貌体系、 冲淤特征和现代沉积物运移，结果表明水下地形主要为下泄流或上溯流控制的 “深槽一槽沟一浅滩 的动力地貌体系，反映了河口湾“东进西出 的水流格局， 整个河口湾以淤积为主，只有崖门深槽有较明显的优势冲刷特征，并随着崖门深 槽向海推移，黄茅海落潮三角洲相应向西南进积； 李举国、董兆英( 1 9 9 4 ) 在国家“八五一重点科技项目中详细分析了黄茅海 水动力要素、现代沉积物分布、泥沙来源与泥沙运动，并分析了黄茅海1 9 3 7 年 至1 9 7 7 年间黄茅海的地形变化，将黄茅海进行了冲淤环境的划分，并着重分析 4 了黄茅海拦门沙的沉积演变，提出拦门沙的沉积模式，研究结果表明：黄茅海拦 门沙在1 9 3 7 年至1 9 7 7 年间不断向海推移； 吴加学、沈焕庭( 1 9 9 9 ) 利用使用1 9 8 8 年4 月、1 9 9 2 年洪、枯季表层沉积物 颗粒分析成果，根据泥沙粒径统计特征值，运用m c l a r e n 模型分析河口泥沙输移 趋势，并结合水动力及水下地形进行综合分析，确定泥沙来源、搬运方向，探讨 泥沙输移机制； 李瑞杰、王昌杰等( 2 0 0 5 ) 针对崖门航道所在海域的水流、地形及泥沙特点， 从悬移质不平衡输沙方程出发，导出估算挖槽回淤的计算公式，根据实测资料和 潮流数值计算确定其中主要参数，并用1 9 9 0 年崖门试挖槽回淤资料确定公式中待 定的综合系数，在此基础上估算了航道浚深不同方案的回淤强度与回淤量，并结 合实际对结果进行了分析； 汤立群等( 2 0 0 8 ) 应用黄茅海海域平面二维潮流泥沙数学模型，对选定的黄 茅海治导线围垦工程方案进行了工程前后潮流泥沙动力条件变化模拟计算分析， 其结果表明：黄茅海海区围垦工程实施后，其水动力情况变化不大，对围堤和口 门内河岸的稳定不会构成威胁。 1 3 资料收集 1 3 1 地形资料 本文收集的地形资料，有四个不同年份：1 9 7 7 年、1 9 8 9 年、1 9 9 4 年和2 0 0 3 年，其中1 9 7 7 年由南海舰队海测船大队测量，比例尺为l ：2 5 0 0 0 ，1 9 8 9 年、1 9 9 4 年由广东省航道勘测设计科研所测量，比例尺为1 ：2 5 0 0 0 ，2 0 0 3 年由上海航道 勘察设计院测量，比例尺为l ：5 0 0 0 0 ；1 9 7 7 年、1 9 8 9 年、1 9 9 4 年和2 0 0 3 年地 形图坐标系统采用1 9 5 4 北京坐标系3 度带，2 0 0 3 年地形图坐标系统采用1 9 5 4 北京坐标系6 度带。崖门出海航道图共五张，为1 9 9 5 年、2 0 0 1 年、2 0 0 6 年及 2 0 0 7 年6 月与8 月台风前后的测图，均由广东方正圆公司测量，坐标系统采用 北京坐标系3 度带。 海图共收集到崖门水道的海图4 张( 表1 2 ) 。 由于搜集到的地形资料成图比例尺、范围、数据格式、基面、坐标均不一致， 在进行地形演变研究时将各个水下地形高程数据统- - n 珠江基面( 本文中如未特 5 别说明，均为珠江基面) 、坐标系统已转换成经纬度坐标。 表1 2 地图列表 1 3 2 水文数据 ( 1 ) 2 0 0 3 年4 月1 8 日2 0 0 3 年4 月1 9 日的黄茅海定点实测流速、流向、 含沙量、含盐度、悬移质颗分； ( 2 ) 2 0 0 3 年4 月2 6 日2 0 0 3 年4 月2 7 日的黄茅海定点实测流速、流向、 含沙量、含盐度、悬移质颗分，以上数据为长江委长江口下游水文水资源勘测局 实测资料； ( 3 ) 2 0 0 3 年1 月1 日至2 0 0 3 年1 2 月3 1 日的荷包岛、虎山、西炮台、官 冲、三江口、石咀、长沙、天河高低潮水位；( 3 ) 数据来源于水利部珠江水利委 员会水文局。 1 4 研究方法 本文的研究内容牵涉到河口动力、地貌过程，在研究方法上采取多学科交叉 的方法，应用水文及水力学计算、历史地形资料分析对比、一元线性回归分析、 长时间序列分析、二维水动力数学模型等方法分析黄茅海水动力、河床地形演变 及人类活动对黄茅海地形演变的影响。主要采用河口动力学、地貌学、河床演变 学等相结合，野外实测资料分析与数学模型模拟相结合，现代与历史相结合，对 黄茅海地形演变特征、水动力情况及地形演变成因进行了初步探讨。具体方法如 下： ( 1 ) 实测资料分析 实测资料分析主要采用2 0 0 3 年4 月1 8 日1 9 日大潮和4 月2 6 日1 7 日小潮 实测的同步水文测验资料及黄茅海附近主要验潮站的资料对径流和潮汐进行分 析。并利用2 0 0 3 年4 月在黄茅海定点观测的含沙量、含盐度、悬移质颗分等资 6 料对黄茅海现代沉积物的分布、泥沙来源、泥沙运动及盐度分布做了研究。 ( 2 ) d e m 模型 d e m 模型是指数字高程模型( d i g i t a le l e v a t i o nm o d e l s ) ，它采用g i s 软件， 将研究区域内的纸质地形数据记录并以存储，从而建立起所在区域的平面坐标与 高程间的映射关系。传统的河床地形演变研究，往往通过人工读取纸质地形图数 据信息，这样不仅耗费较多的时间，还会出现许多误差。采用d e m ，将数字化 的地形数据通过计算机自动内插生成河床实地模型，在此基础上进行河床地形演 变研究，可以大大节省工作量，提高数据精度，并且可以得到很好的可视化效果。 本文根据黄茅海河口湾1 9 7 7 年、1 9 9 4 年及2 0 0 3 年地形图数据，建立了d e m ( 数 字高程模型) 模型，在此基础上分析黄茅海近期演变特征。 ( 3 ) e l c i r c 模型模拟 采用e l c i r c 模式建立了黄茅海二维水动力模型，模型计算网格见图1 1 ， 模拟时间为4 月1 4 日至4 月2 8 日，与2 0 0 3 年黄茅海4 月大、小潮实测资料相 对应来分析黄茅海近期的水动力特征。 模型水下地形由两部分组成：黄茅海河口湾地形采用上海航道勘察设计研究 院2 0 0 3 年测量的黄茅海1 ：2 5 0 0 0 河道地形资料，平高控制采用1 9 5 4 北京坐标 系6 度带，高程系统采用珠基高程；其余地形采用海军司令保证部发行的2 0 0 1 年l ：7 5 0 0 0 的航海图。模型模拟的范围为东经1 1 3 0 0 1 1 3 0 1 2 ，北纬2 1 0 5 2 ，2 2 0 1 3 ， 之间。 模型网格采用三角形网格，共有4 6 6 5 3 个网格，2 7 0 5 3 个节点，拖曳系数取 0 0 0 1 5 ，时间步长为1 8 0 s ，模型有三个开边界，上边界为长沙和天河，计算时赋 值水位，外海边界则是用中国潮汐预报程序计算得出的调和常数，模型验证采取 水位、流速与流向验证，水位验证站沿程选取石咀，官冲与荷包岛；流速、流向 验证站选取2 0 0 3 年4 月实测水位资料l # 、3 群与蒯测点。 7 2 18 2 16 1 1 31 1 3 5 1 1 4 圈i - 计算阿格布设 第2 章黄茅海自然概况和人类活动概况 2 1 地理位置 珠江由西江、北江、东江、流溪河和潭江等多条河流组成，西、北江思贤浯 以下、东江石龙以下为珠江三角洲网河区，网河区的河道经虎门、蕉门、洪奇沥、 横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门、崖门八大口门与南海相通，珠江三角洲地势低 洼、河网纵横、河汊繁多，为其地貌特色，黄茅海是珠江三角洲西部的一个喇叭 状河口湾，位于东经1 1 3 0 0 l 1 1 3 。1 2 ，北纬2 1 0 5 2 ，_ 2 2 0 1 3 之间，下端接南海， 连珠海( 高栏) 深水港；上端分两支，一支经崖门入银洲湖深水区并上通潭江， 一支经虎跳门入西江，黄茅海北口邻接新会市，东岸为珠海特区的斗门县，西岸 为台山县，珠江三角洲网河区及黄茅海在珠江三角洲的位置见图2 - 1 。 2 2 地质地貌 黄茅海河口湾位于珠江口西部，其西部为古兜山赤溪山地，东部为牛牯岭 黄扬山低山丘陵，湾口有n e s w 向两列岛屿。这些山丘和岛屿的基岩主要为泥 盆系的砂岩，含砾砂岩或砂岩、页岩，侏罗系的石英砂岩，长石石英砂岩，局部 夹安山岩及安山质凝灰岩，或燕山期黑云母花岗岩，二云母花岗岩和花岗斑岩。 在晚更新世( q 3 ) 前，银州湖黄茅海发育成一宽谷，宽度较现在海湾为宽，当 时海平面较低，谷地花岗岩岩面高程在3 0 至4 0 m ，表面发育了花岗岩风化壳； 晚更新世晚期，沉积了陆相的杂色砂砾和粉砂质粘土；全新世( q 4 ) 以来，海 面急剧上升，谷地被淹没成海湾。海湾北面、西面和南面的岸线和现在差异不大， 东面大海环的水面较宽，有宽阔的潮汐通道与现鸡啼门水道相通，在海湾内沉积 了滨海相的浅灰色粉砂质粘土和海湾相得绿灰色粉砂质粘土，加上山丘边缘的沙 砾沉积，海湾边缘海积平原逐步扩展，海湾面积随着淤积的发展而发展成现在喇 叭型( 罗宪林，2 0 0 2 ) 。 2 3 气候特征 9 黄茅海海区气候属亚热带季风气候类型。气候湿润冬暖夏凉，光、热、 水资源较丰富。冬季为偏北风夏秋季常受台风侵扰春季冷暖气流交替，常出 现阴雨和雾日，多年平均气温为2 25 c ，年平均降水量约为2 2 0 0 m m ，最大降水 量为3 3 8 0 m m 。 图2 - 1 珠江三角洲嚼啊概图 2 4 水动力特征 2 4 1 径流 圈2 - 21 9 9 4 年黄茅海水下地形图 黄茅海径流主要来源于潭江和西江下游虎跳门水道。每年5 1 0 月为洪季， 洪峰出现晟多时自j 段是6 - 8 月，1 1 月到次年4 月为枯季水量分配主要集中在汛 期，洪水期径流占到了全年的8 0 ，枯水期占到了2 0 ( 罗宪林，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 潭江 潭江发源于广东阳江市阳东县牛围岭，自西向东流经恩平、肝平、台山、新 会，在新会双水镇附近折向南流，经银洲湖出崖门口注入黄茅海。干流全长 2 4 8 k m ，流域面积6 0 2 6 k m 2 ，平均坡降o4 5 0 。潭江蒲桥以上河段又称锦江，上 游山高林密，雨量充沛，有良西、大田等暴雨区，年均降水量为1 8 0 0 2 5 0 0 m m ， 年均径流总量2 12 9 亿一，多年平均流量为6 5 m 3 s 。 ( 2 1 西江 西江是珠江主f 流位于中国广西东部、广东西部。从上游南盘江的发源地 一云南省曲靖市乌蒙山脉的马雄l i f ，到广东省思贤沼，河长2 0 7 48 k m ，流域面积 1 1 2 h ： n ： 。 n n 3 55 万k m 2 ，年、f 均径流总鼍为2 8 1 0 亿m 3 ，多年平均流最为9 0 3 4 m 3 s ，水资源 丰富。 2 4 2 潮汐 黄茅海海区的潮涉届不芷规：仁潮类型，即在半个太i ；f 1 月( 约1 48 d ) 中， 一天出现。次高潮和次低潮的现琢少于7 d ，其余大数为母天有阿次高潮和低 潮。黄茅海潮位特祉表现为每天蚶高潮和两低潮的潮位不等( 见闻2 3 、2 - 4 ) 。 # w m h 2 4 3 波浪 35 3 25 1 2 gi5 1 0 5 0 圈 32 0 0 3 9 4 , 月1 8 - 1 9 日实测x - m 各测点潮位过程田 ：； ：2 “； 35t9i 】l31 51 71 9 2 l2 3 d ( s ) 图 42 0 0 3 9 4 月2 6 - 2 7 日实测太湖各测点潮位过程圈 ；| 黄茅海河i i 湾有两列n e - s w 走向岛群主要受| i 海传来偏南向( s e 、s 、 s w ) 波浪的影响，航道水域波浪为外海波浪传至荷包岛后经折射传播而来，黄 茅海河几湾水域，由r 三面受岸缘保护，风区甚短，其风浪不大。 据国家“八血”重点课题( 李举幽，1 9 9 4 ) 研究成果表明：荷包岛站的实测 波浪以涌浪为主，混合波浪向频率最大( 5 63 ) ，其次为s ( 1 l8 ) 、e ( 1 l2 ) 1 2 一 k 和n e ( 1 0 5 ) ，年平均波高0 5 6 m ，属n o 为1 1 2 m ，豆，3 为0 9 m ，平均周期 5 1 s 。 2 4 4 沿岸流 珠江口外存在因盛行偏东风影响而形成的西向沿岸流，在冬季，由于盛行东 北风，流幅达1 0 1 5 k m 以上，平均流速达到0 2 5 m s ：在夏季，虽有一段时间吹 西南风，但淡水径流形成的坡度仍使西向沿岸流幅度保持在1 0 1 5 k i n ，形成浑水 带漂浮在陆架高盐水之上，平均流速仍可达0 2 m s 。 2 5 人类活动简介 2 5 1 口门围垦 黄茅海滩涂资源丰富，历来是广东省围垦工程的重点之一。其中比较大的围 垦区域有虫雷蛛垦区、南虎垦区、平沙农场垦区、崖南垦区以及防护工程赤溪大 围堤。 ( 1 ) 虫雷蛛垦区 虫雷蛛垦区位于崖门、虎 f - j 的滩涂上、东与五山相连，南至平沙三虎山， 西与新会、台山隔水相望，北起虎跳门左侧，是珠海市斗门县“七五 计划中农 业重点开发项目之一。虫雷蛛垦区于1 9 8 3 年规划筹办，围垦面积为2 6 3 万亩。 一号围东边虫雷蛛环，南至江湾冲口，围垦面积3 6 0 0 亩，二号围与五山联 围接壤，南以沙龙冲与三号围分界，北至江湾冲分隔一号围，围垦面积1 1 万亩， 三号围靠近大穗，全益两围，南至大冲河与四号围分界，北与沙龙冲分隔二号围， 围垦面积1 1 万亩，四号围位于崖门末端的三虎山旁，北至大冲水闸，并以大冲 水流分隔三号围，围垦面积5 3 0 0 亩( 珠海市志) 。 ( 2 ) 南虎垦区 南虎垦区围垦工程又称“三虎围垦工程，后以工程所在地南水，三虎两地 的名字各取一字，改为“南虎围垦工程 。1 9 6 3 年开始修筑二虎至三虎6 7 0 米的 连岛海堤。后来由于资金不落实，工程一度搁浅，1 9 6 9 年春，广东省副省长罗 1 3 图2 - 3 黄茅海海区围垦示意图 图2 4 南水高栏太堤位置示意图 和n e ( 1 0 5 ) ，年平均波高0 5 6 m ，属n o 为1 1 2 m ，豆，3 为0 9 m ，平均周期 5 1 s 。 2 4 4 沿岸流 珠江口外存在因盛行偏东风影响而形成的西向沿岸流，在冬季，由于盛行东 北风，流幅达1 0 1 5 k m 以上，平均流速达到0 2 5 m s ：在夏季，虽有一段时间吹 西南风，但淡水径流形成的坡度仍使西向沿岸流幅度保持在1 0 1 5 k i n ，形成浑水 带漂浮在陆架高盐水之上，平均流速仍可达0 2 m s 。 2 5 人类活动简介 2 5 1 口门围垦 黄茅海滩涂资源丰富，历来是广东省围垦工程的重点之一。其中比较大的围 垦区域有虫雷蛛垦区、南虎垦区、平沙农场垦区、崖南垦区以及防护工程赤溪大 围堤。 ( 1 ) 虫雷蛛垦区 虫雷蛛垦区位于崖门、虎 f - j 的滩涂上、东与五山相连，南至平沙三虎山， 西与新会、台山隔水相望，北起虎跳门左侧，是珠海市斗门县“七五 计划中农 业重点开发项目之一。虫雷蛛垦区于1 9 8 3 年规划筹办，围垦面积为2 6 3 万亩。 一号围东边虫雷蛛环，南至江湾冲口，围垦面积3 6 0 0 亩，二号围与五山联 围接壤，南以沙龙冲与三号围分界，北至江湾冲分隔一号围，围垦面