陳尊庚，董文強(qiáng)，倪云林，楊 輝

（1.浙江海洋學(xué)院 海運(yùn)與港航建筑工程學(xué)院，浙江 舟山 316022；2.國(guó)家海洋局第二海洋研究所 工程海洋學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012）

象山港岸灘演變和海床沖淤變化分析

陳尊庚1，董文強(qiáng)1，倪云林1，楊 輝2

（1.浙江海洋學(xué)院 海運(yùn)與港航建筑工程學(xué)院，浙江 舟山 316022；2.國(guó)家海洋局第二海洋研究所 工程海洋學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012）

基于象山港海域1935年、1962年和2005年3個(gè)年份的海圖資料，應(yīng)用GIS技術(shù)，計(jì)算分析了不同時(shí)段象山港的岸線變化、海床平面沖淤變化和灘槽平面變化，結(jié)合實(shí)測(cè)水文泥沙資料，探討了該區(qū)域的沖淤變化趨勢(shì)。分析結(jié)果表明，在1935—2005年間，象山港岸線總體上保持穩(wěn)定，僅在部分凹灣岸段和島嶼周?chē)捎趪Ｖ潭蚝Ｍ七M(jìn)，速率約13.8 m／a，受此影響，潮灘細(xì)顆粒泥沙的沉積空間趨于減小，潮灘發(fā)育尚不完全；海床平面則經(jīng)歷了由沖轉(zhuǎn)淤的調(diào)整過(guò)程，并呈現(xiàn)出灣頂附近輕微沖刷、口門(mén)附近輕微淤積、口門(mén)東側(cè)緩慢淤積的沖淤分布特征?？傮w而言，象山港岸灘表現(xiàn)為輕微淤積，年均淤積速率0.54 cm／a，可以認(rèn)為這主要是受人類活動(dòng)影響所致。

象山港；岸灘演變；沖淤變化；灘槽

陳尊庚，董文強(qiáng)，倪云林，等.象山港岸灘演變和海床沖淤變化分析［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2015（5）：82－88.（CHEN Zun?geng，DONGWen?qiang，NIYun?lin，et al.Coastal evolution and scouring?silting variation in seabed of Xiangshan bay［J］.Hydro?Science and Engineering，2015（5）：82－88.）

象山港地處寧波市東南部，是一個(gè)位于穿山半島與象山半島之間呈NE?SW走向的狹長(zhǎng)形半封閉海灣。象山港西、南、北三面環(huán)山，通過(guò)青龍門(mén)、雙嶼門(mén)和牛鼻山水道與外海相連，口外有六橫、佛渡等島嶼掩護(hù)，是著名的避風(fēng)良港。

目前，對(duì)象山港的研究主要集中于水流特性、泥沙特性、水質(zhì)狀況、生物特征和漁業(yè)資源［1－8］等方面，而在岸灘演變和泥沙沖淤方面，研究成果則相對(duì)較少。2006年，周鴻權(quán)等［9］利用象山港不同年份的水深地形資料，應(yīng)用GIS技術(shù)和水文泥沙等資料綜合分析了該海灣航道區(qū)域的沖淤變化，結(jié)果表明在1962—2002年間，航道區(qū)域總體沖淤平衡，該研究在一定程度上填補(bǔ)了象山港沖淤變化方面研究的空白，但缺乏對(duì)整個(gè)象山港海域泥沙沖淤和岸灘演變的認(rèn)識(shí)，具有一定的局限性。因此，開(kāi)展象山港岸灘演變和海床沖淤變化的研究對(duì)于全面認(rèn)識(shí)該海灣的沖淤特性具有十分重要的學(xué)術(shù)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法與資料

本文收集了1935年、1962年和2005年象山港海域的海圖資料，詳細(xì)信息如表1所示。對(duì)這3個(gè)年份的海圖進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)Bursa?Wolf模型［10］和Mapinfo軟件把海圖資料統(tǒng)一為WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下的墨卡托投影（29°35′N），并采用Kriging插值方法把離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，建立不同年份的數(shù)字高程模型，進(jìn)而定量計(jì)算象山港的岸線變化、海床平面沖淤變化和灘槽平面變化，同時(shí)結(jié)合國(guó)家海洋局第二海洋研究所2005年水文泥沙實(shí)測(cè)資料［11］，分析沖淤動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。

需要說(shuō)明的是，受海圖資料的限制，1935年只有白石山島以東的水深地形資料，所以在計(jì)算象山港不同年份的海床平面沖淤變化時(shí)，統(tǒng)一以1935年的計(jì)算范圍為標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

表1 海圖資料信息匯總Tab.1 Summary of nautical chart information

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)覆蓋整個(gè)象山港海域，西南為象山港頂部（121°28′00″E，29°25′20″N），東北為穿山半島崎頭角（122°08′07″E，29°50′44″N），全長(zhǎng)約80 km（圖1）。以象山角至雙岙一線為界，象山港可分為內(nèi)灣和外灣兩部分［5］：內(nèi)灣潮汐汊道發(fā)育，地形復(fù)雜，淺灘和深槽交替分布，水深一般為10～20 m，局部深潭水深大于20 m；外灣呈喇叭狀，水深較淺，至洋沙山、溫州峙外形成口門(mén)淺灘區(qū)，其東北接佛度水道，東南經(jīng)牛鼻山與外海連接（圖2）。

圖1 研究區(qū)計(jì)算范圍Fig.1 Sketch of calculation range of study region

圖2 研究區(qū)海底地形（據(jù)2005年海圖）Fig.2 Submarine topography of study region

3 研究區(qū)岸灘演變和海床平面沖淤變化

3.1 海岸演變

根據(jù)1935年、1962年和2005年海圖岸線的對(duì)比結(jié)果（圖3），研究區(qū)海岸線在1935—2005年間總體保持穩(wěn)定，只是在象山港局部凹灣岸段和部分島嶼周?chē)蛉斯恐逃忻黠@的外移。經(jīng)計(jì)算，1935—1962年間，象山港局部凹灣岸段向海推進(jìn)300～580 m，梅山島南面岸線因建設(shè)梅山鹽場(chǎng)向海推移1.3 km，六橫島西面岸線向海推進(jìn)470～850 m；1962—2005年間，象山港局部凹灣岸段外移350～2 000 m，梅山島東西兩面岸線分別向海推進(jìn)約550和2 000 m，六橫島西面岸線由于高涂圍墾養(yǎng)殖而向海推移800～2 300 m。70年來(lái)，上述區(qū)域的岸線平均推進(jìn)速率約13.8 m／a。

3.2 海床平面沖淤變化

研究區(qū)不同時(shí)段海床平面的沖淤變化可以通過(guò)前后兩個(gè)年份數(shù)字高程模型對(duì)應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)上水深數(shù)據(jù)的差值計(jì)算得到，即差值大于0為淤積，小于0則為沖刷，結(jié)果見(jiàn)圖4?？梢?jiàn)，1935—1962年間，研究區(qū)海床平面沖淤幅度一般為0～3 m，最大為4～6 m，其中最大淤積主要分布在六橫島北面，最大沖刷主要散布在缸爿山至西澤一帶及六橫島和梅山島之間的局部水域。牛鼻山水道相對(duì)穩(wěn)定，沖淤幅度約0～1 m（圖4（a））。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該時(shí)段沖刷區(qū)面積約為淤積區(qū)面積的2倍，沖刷區(qū)平均沖刷厚度2.85 m，淤積區(qū)平均淤積厚度2.36 m；全區(qū)平均沖刷厚度0.64 m，年均沖刷速率2.37 cm／a（表2），說(shuō)明1935—1962年間研究區(qū)以緩慢沖刷為主。

圖3 1935—2005年研究區(qū)岸線變化Fig.3 Coastline changes of study region from 1935 to 2004

圖4 研究區(qū)海床平面沖淤分布（單位：m）Fig.4 Distribution of scouring?silting of study region（unit：m）

表2 研究區(qū)海床平面沖淤變化特征值Tab.2 Scouring?silting values of study region

從表2可見(jiàn)，1962—2005年，泥沙沖淤性質(zhì)與1935—1962年不同，沖淤幅度有所減小，一般為1～3m，最大為3～4 m。佛渡島周?chē)⒚飞礁奂把沤福瓥|嶼山一帶淤積相對(duì)嚴(yán)重，而缸爿山、雅礁和擂鼓山等島嶼周?chē)鷽_刷相對(duì)較強(qiáng)（圖4（b））。淤積區(qū)面積約為沖刷區(qū)面積的3.6倍，其中淤積區(qū)平均淤厚2.05 m，沖刷區(qū)平均沖深2.01 m；全區(qū)處于緩慢淤積狀態(tài)，平均淤厚1.16 m，年均淤積速率2.71 cm／a。

總的看來(lái)，在1935—2005年的70年間，研究區(qū)海床平面沖淤幅度一般為0～3 m，局部可達(dá)5～6 m。如圖4（c）所示，最大淤積主要分布在佛渡島周?chē)傲鶛M島東北，最大沖刷主要發(fā)生在缸爿山南面和象山角－西澤沿岸水域，牛鼻山水道的沖淤幅度較小，僅為0～1 m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近70年研究區(qū)趨于輕微淤積，平均淤積厚度0.38 m，年均淤積速率0.54 cm／a（表2）。

3.3 灘槽平面變化

根據(jù)研究區(qū)的灘槽地貌平面形態(tài)特征，選取0，10和20 m等深線來(lái)研究潮灘和深槽的平面變化。

3.3.1 潮灘平面變化 潮灘是岸線和0 m線之間平緩寬坦的淤泥粉砂質(zhì)堆積體。1935—2005年間，象山港兩岸的0 m線向海平均推移78.4 m，說(shuō)明潮灘趨于淤漲，年均速率為1.1 m／a，但不同時(shí)段有所差別（圖5（a））。其中，1935—1962年間，0m線有進(jìn)有退，總體上以向岸退移為主，平均后退21.3m，年均0.8m／a，潮灘面積相應(yīng)減少了5.5%；1962—2005年間，0 m線以向海推進(jìn)為主，平均外移60.4m，年均1.4m／a，但潮灘面積由1962年的175.9 km2減少至2005年的125.7 km2，減少了約28.5%。

圖5 研究區(qū)1935—2005年特征等深線形態(tài)變化Fig.5 Shape changes in depth contours of study region from 1935 to 2005

梅山島、佛渡島、六橫島、缸爿山和懸山等灣內(nèi)較大島嶼的0 m線在1935—2005年間，潮灘亦趨于淤積，0 m線向海平均推移48.6 m，年均淤漲速率為0.7 m／a。如圖5（a）所示，1935—1962年間，這些島嶼的0 m線以向岸后退為主，平均后退12.7 m，年均后退速率為0.5 m／a，潮灘面積相應(yīng)減少了6.3%；1962—2005年間，上述島嶼周?chē)? m線有進(jìn)有退，總體上以向海推進(jìn)為主，平均外移41.4 m，年均外移速率為0.9 m／a，潮灘面積也和象山港兩岸一樣有所減小，由1962年的41.9 km2減小至 2005年的 35.2 km2，減小了約16.0%。

綜上所述，研究區(qū)的潮灘平面在1935—2005年間的70年中總體上以淤漲為主，但是受到圍墾筑堤的影響，潮灘尚未完全發(fā)育。

3.3.2 深槽平面變化 象山港為狹長(zhǎng)型海灣，灣內(nèi)有65座大小島嶼。由于沿岸基巖岬角的挑流和島嶼密集地段的束流作用，研究區(qū)水深大于10和20 m的深槽發(fā)育。

（1）10m深槽平面變化。從圖5（b）可以看出，研究區(qū)10m的深槽（潭）范圍較大，不同大小的深潭和深槽數(shù)量較多，且分布廣泛。為了方便敘述和分析，主要研究獅子口、懸山島—白石山島、鐵沙島—白石山島、雙德山島—西澤—東嶼山島和崎頭角—梅山島—外青山等5處深槽。其中，雙德山—西澤—東嶼山島和崎頭角—梅山島—外青山島這兩處深槽的面積約占10 m深槽總面積的93%，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)深槽在1935—2005年間平面變化的研究，可以推斷出研究區(qū)水深大于10 m的深槽經(jīng)歷了由輕微沖刷到輕微淤積的調(diào)整過(guò)程；而結(jié)合獅子口、懸沙島—白石山島和鐵沙山—白石山島這三處10 m深槽在1962—2005年間輕微沖刷的變化規(guī)律，也可以推斷在1935—2005年的70年間，研究區(qū)水深大于10 m的深槽在牛鼻山水道以東以淤積為主，年均淤積速率約0.16 km2／a；在牛鼻山水道以西以沖刷為主，年均沖刷速率約0.09 km2／a（表3）。這與研究區(qū)海床平面沖淤變化結(jié)果一致（圖4（c））。

表3 研究區(qū)10 m深槽特征值Tab.3 Characteristic values of 10?meter deep trough in study region

（2）20 m深槽平面變化。如圖5（c）所示，研究區(qū)20 m深槽（潭）數(shù)量較多，但大多數(shù)規(guī)模較小，僅雙德山—象山角和大前門(mén)島—郭巨山兩處深槽的規(guī)模較大，約占研究區(qū)20 m深槽總面積的90%。

從表4可知，20 m深槽在1935—2005年間經(jīng)歷了從輕微沖刷到輕微淤積的調(diào)整過(guò)程，并總體表現(xiàn)為輕微淤積的發(fā)展態(tài)勢(shì)，70年來(lái)深槽面積年均減少速率約0.04 km2／a，總面積減少了約3.4%。而從研究區(qū)不同部位來(lái)看，20 m深槽在牛鼻山水道以東以淤積為主，年均淤積速率約0.12 km2／a；在牛鼻山水道以西以沖刷為主，年平均沖刷速率約0.08 km2／a。這與10 m深槽沖淤變化的結(jié)果相似。

表4 研究區(qū)20 m深槽面積統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of 20 m deep trough area in study region

4 研究區(qū)沖淤動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析

雙德山以西區(qū)段在1935—2005年間總體上以持續(xù)的輕微沖刷為主。該區(qū)段位于象山港灣頂附近，受海域來(lái)沙直接影響相對(duì)較小，水體中泥沙主要來(lái)源于沉降物質(zhì)的再懸浮，或是隨漲潮從西嶼山—雙德山深槽段處進(jìn)入該區(qū)段，所以總體含沙量較小。落潮時(shí)潮灘水體回歸深槽，水流流速增大，使得該區(qū)段特別是深水區(qū)落潮最大流速大于漲潮最大流速，底部沉積物再懸浮作用也較漲潮時(shí)明顯，因此落潮平均含沙量明顯大于漲潮平均含沙量。實(shí)測(cè)水文泥沙資料［15］顯示，白石山（S3）和歷試山（S4）兩測(cè)站大中小潮期的單寬凈輸沙方向基本為70°～100°，且單寬凈輸沙量從內(nèi)向外（S4到S3）增加（圖6），說(shuō)明懸沙以隨落潮流向外輸移為主，使該區(qū)段趨于沖刷。

東嶼山—西澤—雙德山區(qū)段在1935—1962年間趨于輕微沖刷，究其原因，可能與該時(shí)段人類活動(dòng)較少、岸線開(kāi)發(fā)利用程度低有關(guān)，這在一定程度上說(shuō)明該區(qū)段在自然條件下趨于輕微沖刷；而在1962—2005年間，該區(qū)段以輕微淤積為主，結(jié)合實(shí)測(cè)水文泥沙資料可知，該區(qū)段懸沙運(yùn)移受潮流交換過(guò)程的影響，通過(guò)這種交換，灣外較混濁的水體取代了灣內(nèi)較清澈的水體，導(dǎo)致灣外泥沙以向內(nèi)輸運(yùn)為主；且灣頂附近海域在一個(gè)潮周期內(nèi)也有向外凈輸沙的趨勢(shì)，使得該區(qū)段有利于細(xì)顆粒泥沙沉降、淤積［4］。

牛鼻山淺段在1935—2005年間總體上以輕微淤積為主。該區(qū)段在地貌形態(tài)上屬于多潮流通道口復(fù)合淺灘，具有海域開(kāi)闊、地形平坦和水深較淺的地形特征。受海域來(lái)沙和外海波浪的直接影響，含沙量相對(duì)較大。潮流流態(tài)明顯受制于東北佛渡水道和牛鼻山水道東南口的兩股潮波向象山港內(nèi)傳播過(guò)程中共同影響，漲潮期局部潮流交匯造成滯流，落潮期分流流速平緩，有利于細(xì)顆粒泥沙沉降，處于輕微淤積狀態(tài)。

牛鼻山水道以東的佛渡水道及其附近海域總體上趨于緩慢淤積，該處含沙量較大，凈輸沙方向以向佛渡水道內(nèi)部為主（S1），凈輸沙量值也較大，為泥沙的落淤提供了可能；同時(shí)，受梅山島圍墾工程的影響，對(duì)泥沙的落淤也有一定影響。

圖6 研究區(qū)周日單寬輸沙特征值Fig.6 Characteristic values of sand transport rate per unit of a day in study area

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）1935—2005年間，象山港的岸線總體上保持穩(wěn)定，只是在局部凹灣岸段和島嶼周?chē)驀恐袒蚋邽﹪鷫B(yǎng)殖而有比較明顯的外移，年均推進(jìn)速率約13.8 m／a。潮灘以淤漲為主，但是受到人類活動(dòng)的影響，細(xì)顆粒泥沙的沉積空間趨于減小，潮灘尚未完全發(fā)育。

（2）1935—2005年，象山港海床平面經(jīng)歷了由緩慢沖刷到緩慢淤積的調(diào)整過(guò)程，沖淤幅度不大，一般為0～3 m，總體上以淤積為主，年均淤積速率0.54 cm／a。從沖淤平面分布來(lái)看，白石山—雙德山段以持續(xù)的輕微沖刷為主，雙德山—西澤—東嶼山段處于沖淤調(diào)整狀態(tài)，牛鼻山淺段則以輕微淤積為主，而佛渡水道趨于緩慢淤積。這種沖淤變化和沖淤分布主要是受人類活動(dòng)的影響所致。

（3）10 m和20m深槽的平面形態(tài)變化相似，在牛鼻山水道東、西兩面分別趨于萎縮和增大，但整體上處于輕微淤積的狀態(tài)，10 m和20 m深槽的年均面積減少速率分別為0.07和0.04 km2／a。

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Coastal evolution and scouring?silting variation in seabed of Xiangshan bay

CHEN Zun?geng1，DONGWen?qiang1，NIYun?lin1，YANG Hui2
（1．Maritime and Civil Engineering School，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316022，China；2．Key Lab of Engineering Oceanography，The Second Institute ofOceanography，Hangzhou 310012，China）

Based on three topographicalmaps of 1935，1962 and 2005，GIS technology is applied to calculate and analyze coastal evolution，scouring?silting variation and changes of the tidal flat and deep trough of the Xiangshan bay.With hydrological and sediment data of field observation，analysis of the trend of scouring?silting in the study region is carried out in this study.It is of important academic value and realistic value to fully understand scouring and silting characteristics.The analysis results indicate that from 1935 to 2005，the coastline kept stable generally except in some bays and around islands due to reclamation，with its advancing speed 13.8 m／a.As a result，the tidal flat is not completely silting，and the space for deposition of fine sediment tends to decrease.The seabed experiences an adjustment from erosion to deposition，presenting a distribution characteristic of slight scouring near the top of the bay，slight silting near the mouth of the bay and slow silting in the east of the mouth of the bay. Overall，the evolution of the Xiangshan bay is characterized by a slight deposition，and therewas an annual average deposition rate of 0.54 cm／a，which can be considered that this ismainly affected by the human activities.

Xiangshan bay；coastal evolution；scouring?silting variation；tidal flat and deep trough

TV148

A

1009－640X（2015）05－0082－07

10.16198／j.cnki.1009－640X.2015.05.011

2015－01－05

舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2013C31045）；國(guó)家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（JT1203）

陳尊庚（1994—），男，浙江溫州人，主要從事港口航道與海洋工程環(huán)境研究。E?mail：32913460＠qq.com通信作者：倪云林（E?mail：oceannyl＠zjou.edu.cn）