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中国*沿海的滨岸浅海,尤其是淤泥(沙)质岸滩,在波浪、涌浪、潮汐、风暴潮、涌潮等的作用下,大量水底沉积物常被重新掀起,因此水体常呈不同程度的浑浊状态,并随沿岸流而运移。将滨海的浑浊水体称之“浑浊流”者,首次见于《浙江第四纪泥质海相沉积层的形成和鉴别》(郎鸿儒,1987)一文。长期以来,人们都将具有一定规模的浑浊水体,看成是大江大河口或河口湾内的一种特有海洋水文现象。我们通过对众多遥感图像所揭示的有关信息和有关波浪、涌浪、潮流、风暴潮、沿岸流等相关资料的深入分析,提出“中国近海浑浊流”这一概念。它是分布中国*沿海、不断活动变化的、呈不规则条带状的一种“浑浊海流”(简称“浑浊流”),是中国*沿海的一种很显眼、很特殊的海洋水文景观(图6.9)。其中的悬移质主要来自潮流、波浪、涌浪,风暴潮对潮间带、水下岸坡的侵蚀,使前期堆积的泥沙重新掀起,进入浑浊水中成为新的悬移质成分。至于江河汛期径流所携带的泥沙,直接成为浑浊流中的悬移质者,在沿海整个浑浊流所含悬移质的总量中占的比例很小。例如,根据沈焕庭和潘定安(2001)的资料,长江输(泥)沙量的季节性变化明显,夏半年(5月至10月)的输沙量占年输沙总量的87.2%,冬半年(11月至翌年4月)的输沙量仅占12.8%。但是,长江口外水域悬沙浓度却表现为冬季高(0.59kg/m3),夏季低(0.14kg/m3),前者为后者的4.2倍。浑浊流运动的动力来自波浪、潮流、风暴流、沿岸流等的合力,在正常情况下它在沿岸的总体运移情况主要决定于潮流与沿岸流。
“浑浊流”对中国海岸带的环境和海岸动态变化具有示踪性的作用和成生上的联系。现根据已有资料,从以下三个方面对“浑浊流”的特点作简要阐述。
6.4.2.1 浑浊流的分布与变化
对比图6.9和图6.7可知,浑浊流的分布和变化与沿岸流的情况基本一致,亦分成北部浑浊流和南部浑浊流两部分。
图6.9 中国*沿海浑浊流分布示意图
北部浑浊流的流向全年都由渤海湾流出,自北向南流动,只是有冬半年(9月至翌年4月)较强、夏半年(5月~8月)较弱之分。冬半年时,整个中国*沿岸全为浑浊流所环绕。此时,北部浑浊流由渤海湾流出:一分支自辽东半岛东岸至朝鲜半岛西海岸南下,在大黑山群岛附近折而向东,沿朝鲜半岛南岸流至釜山附近海域逐渐消失;另一支沿山东半岛南下,经苏、沪、浙,至海峡南端与南部浑浊流汇合。夏半年时,北部浑浊流出渤海湾后经鲁、苏、沪、浙,至闽北海域逐渐消失。
南部浑浊流在冬半年时,自海峡南端沿两广沿海向南流动,入越南沿海,至荣市附近海域消失。夏半年时流向相反,自广西沿海流至福建东山附近。总之,南部浑浊流除流向冬、夏反转外,且规模小、流动缓慢,其中夏半年的情况更是如此。
浑浊流的宽度大小悬殊,其中最大处出现在苏北射阳—吕四以东海域,夏季为133km,冬季达233km;其次为渤海湾,冬季大风浪期间整个渤海湾的海水均呈浑浊状态;再次为长江口以南—闽北海域。沿海浑浊流的宽窄,主要受海底地貌、岸滩物质组成和海水深度所控制。此外,浅水的范围愈宽,浑浊流的宽度就愈大。浑浊流的宽度亦受涨潮、退潮流的影响发生一定程度的周期性变化,在大潮汛时水体的浑浊度就明显增大;遇涌浪与风暴潮浑浊流宽度迅速扩大,浑浊度骤然增高;大江大河发洪水时河口部分的浑浊流宽度变化不甚明显,而口外(不大范围内)和口内水体的浑浊度明显增大。
6.4.2.2 浑浊流的泥沙含量存在纵向(沿海岸方向)上的不均匀性和横向(垂直海岸)上的分带性特征
从整个中国*沿海浑浊流的分布看,以苏北射阳—吕四(段)的浑浊流含泥沙量最高,且规模最大,其余依次为渤海湾(小)—莱州湾(段)、杭州湾(段)、辽东湾(段),长江口(段)浑浊流的宽度最小,泥沙浓度最低。
图6.10、6.11和6.12分别显示了1995年2月7日、1998年4月18日和2004年2月9日鲁、苏、沪、浙、闽沿海浑浊流的发育分布情况,这些不同类型不同时相的遥感影像图清楚地表明了浑浊流的泥沙含量存在纵向(沿海岸方向)上的不均匀性和横向(垂直海岸)上的分带性特征。
图6.10 1995年2月7日中国中东部沿海浑浊流分布情况(NOAA卫星影像图,引自http://ccar.ust.hk)
图6.11 1998年4月18日中国中东部沿海浑浊流分布情况(SeaWiFS Nature Color.Band 2.5 and 6,引自http.//ccar.ust.hk)
图6.12 2004年2月9日中国中东部沿海浑浊流分布情况(SeaWiFS Nature Color.Band 2.5 and 6.引自http://visibleearth.nasa.gov)
在遥感图像上,混浊水体的反射率普遍偏高,且随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬浮泥沙粒径的增大,水体反射量将逐渐增加,反射峰亦随之向长波方向移动。因此,可以根据水体遥感影像的色调变化对水中的泥沙含量进行估计。在图6.10上浑浊流的分带性显示得十分清晰,其中褐—黄—绿—灰白的颜色递变较好地反映了浑浊流的泥沙浓度的分带情况。对不同色带的泥沙浓度的估算结果:①浅褐—中褐色带为1.5~2g/L;②深黄—浅褐色带为0.9~1.5g/L;③浅黄—中*带为0.4~0.9g/L;④绿色色带为0.25~0.4g/L;⑤灰白色带为0.08~0.25g/L。其中,①~③的褐—*带(含泥沙浓度为0.4~2g/L)者称高浑浊带,绿色色带(0.25~0.4g/L)称中浑浊带,灰白色带(0.08~0.25g/L)称低浑浊带(以上分带的精确泥沙含量还需进一步调查验证与调整)。
6.4.2.3 浑浊流的形成与运动和其中悬移质的淤落与补充
6.4.2.3.1 浑浊流的形成与运动
浑浊流发育于底床为潮间带与水下岸坡的空间里,它的内界为海岸线(在平原处多以海塘为界),在江河处则伸至感潮河段的上界(如长江,在枯季可伸至南京以里;钱塘江,枯季伸至杭州珊瑚沙附近),外界随水下岸坡的发育情况与水动力情况的不同而异垂向空间,顶界根据现有记录高度未超过6m,底部深度一般多在水深30多米处附近,最大不超过50m。
浑浊流中的悬移质,主要来自潮流、风暴潮、涌浪对潮间带、水下岸坡的侵蚀,使原已沉积的泥沙重新掀起成为悬移质。在大潮讯时潮流对潮滩滩面、滩上潮沟、水下潮道等的侵蚀是一种常见现象。风暴潮与涌浪对一些地方潮滩滩面的刨蚀、对泥质潮滩上陡坎处的冲蚀、对水下潮道的刷蚀与冲蚀之剧烈是十分惊人的,一次强烈侵蚀所搬走的泥沙常在数百万吨以上。如前所述,在苏北射阳—吕四以东海域存在前进波和反射波汇集形成辐射状潮流场,潮流作用很强。苏北射阳—吕四沿海岸滩以淤泥(沙)质为主,在波浪、涌浪、潮汐、风暴潮、涌潮的作用下,大量泥沙容易被掀起成为悬移质。同时,在该岸段滨海分布的众多沙洲处波浪往往出现辐聚,能量集中,特别是在冬季偏北浪向和大浪盛行,风场稳定,强劲的波浪使先前堆积的泥沙重新被掀起成为悬移质,为沿岸流携带运移。根据图6.10对不同色带的泥沙浓度的估算结果可知,苏北沿海扇形浑浊水体瞬时所含的泥沙量就接近长江·年输入东海的泥沙量。
综上可知,浑浊流中的悬移质主要来自原为潮间浅滩、水下岸坡的沉积物,被海水侵蚀重新掀起的泥沙,而河流径流直接供给的泥沙占总量中的比例是很小的。
中国近海的浑浊流是在中国近海的地貌条件和诸多特定海流综合作用下所生成的一种海洋水文现象。它的运动与运移亦必然受上述两方面情况所控制。从总体上看浑浊流主要受潮流和沿岸流的控制,前者反映在随着涨潮流与退潮流而进退,后者则驱动浑浊流沿岸运移。
6.4.2.3.2 浑浊流中悬移质的淤落与补充
通过对浑浊流的分布与变化、浑浊流泥沙含量在纵向上的不均匀性与横向上的分带性特征和在浙江海岸带存在侵蚀作用与堆积作用的似周期*替变化,以及浙江全新世不同地文期所形成的海积平原的分布等情况分析,对浑浊流中悬移的淤落与补充的情况可得出以下五点认识:①高浑浊带中的悬移质,其中大部分运移距离不远便发生淤落。②从一定范围的地域来看,侵蚀作用和堆积作用是几乎同时发生的,而且这种作用是不断地在进行。③在同一地貌单元内,侵蚀作用与堆积作用似有周期性的交替进行的现象。④浑浊流的活动、悬移质的淤落与补充是一个十分复杂的过程。总的特征是:悬移质的淤落、补充是一种频繁、不间断的过程;而从时间和空间上来看,这种作用的进行又是非常不均匀的;从总体看浑浊流是伴随沿岸流一起活动,从悬移质的角度来看,它的淤落、掀起是以一种“似接力赛”的方式在进行。⑤总体而言,从长江口以南至浙江沿海北部,浑浊流在运移过程中泥沙的沿途淤落,要明显较从底床不断掀起而进入浑浊流的泥沙要多,即北部浑浊流携带的泥沙主要在该区域发生淤落。其原因可能主要有四个方面:a.北部浑浊流受北东向延伸的舟山群岛等浙江近海岛屿的阻滞,向*方向偏转,同时水动力下降,导致浑浊流携带的泥沙沉积。b.该水域水深较浅,水底地形较高,浑浊流运移中所受地形阻力较大,致使沉积作用增强。c.从长江和钱塘江入海的大量淡水与浑浊流混合,使泥沙发生絮凝沉积。d.北部浑浊流运移至该区域时与北上的暖流交汇,尤其是冬季东北风盛行时,迫使海水向岸输送,同时低盐、高含沙量的浑浊流与高盐的暖流汇合时,将发生各种复杂的物理、化学作用从而导致泥沙加快沉积。