海岸平衡剖面助理造過程

已如前述，海岸平衡剖面的塑造隨著不同時間不同地點和不同的物質(zhì)條件以及不同的動力而有首差異。在渤海灣形成過程中，海岸劉而也同時進行塑造和不斷的調(diào)整，剖面的塑造已經(jīng)經(jīng)過復雜的歷史過程。然面這個過程還將不斷地繼續(xù)下去。首先，在海岸剖而塑造過程中，不同物質(zhì)對剖面的塑造起著重要的停用。渤海灣海岸在大河沖積和海水波動的相互作用廠，構(gòu)成淤泥質(zhì)的湖岸。淤泥質(zhì)海岸的性履特點是，組成物厭較為細小，一般曲徑在0.00：毫外左右，有的在0.001塞米左右。物質(zhì)的粗納對于海岸坡度起首決定性的作用。同樣的物質(zhì)，穎粒粒徑愈大，自重也愈大，其切力也愈大，反之則愈小。因此較粗的物質(zhì)在總的作用力為影響下，其穩(wěn)定坡度亦大，一殷而盲，0.12至0.25塞米粒徑的中細砂，穩(wěn)定坡度為2度，0.20—0.5毫米的粗砂為，4度，0.5—2.0塞米的祖砂.納礫.為8度左右。這一地區(qū)的組成物質(zhì)和穩(wěn)定坡度之間的關(guān)系，以新港淤泥為例，據(jù)南京水利科學研究所的模型試驗，在一定的被動作用之下，其穩(wěn)定坡度在0.瞅。左右。由于平衡剖而塑造的情況不同，以及各個地區(qū)物質(zhì)稍有差異，因此，海岸坡度也各有不同，但一殷都在0.5”IX。之間，只有在黃河口附近，物質(zhì)稍粗，所以目前海岸坡度可以達到1.8腸。由于坡度平線，就使波浪、潮流在這樣緩坡上運行的時候，性質(zhì)受到顯著的改變，從而也改變首泥沙運動的規(guī)律。，關(guān)于這一點，我們以后還將進一步討論。其次，細報的淤泥，粒徑一般部小于0.05毫米，起動流速相應較小，一般而言，0.05毫米的起動流速只需0.25米每秒。而這一地區(qū)物質(zhì)的平均粒徑，只有0.005毫米，所以，它們的起動流速，就顯得更小。對于這個地區(qū)物質(zhì)的移運，除了波浪的停用以外，水流的作用，在某些情況之下，特別在弱風的時候也將著重要的作用。這一方面說明這里的物質(zhì)移運的動力與砂質(zhì)海岸有苗顯著的差異，另一方而，也充分說明這雖在海岸剖面的塑造過程中，潮流起著不可忽視的作用。當然，波浪作用在淤泥質(zhì)海岸副而塑造過程中，仍然具有二定的地位，強敵對淺灘的淤泥掀起及其路運仍然：有著重要的意義。第三，由于組成淤泥質(zhì)海岸的物質(zhì)細致，其起動流速小，在潮流波浪交互作用下，淤泥的活動性較大，其與專門依賴波浪力作為動力的砂質(zhì)和礫質(zhì)海岸相較，顯得更容易達到乎竊剖面的墳地。同時也正田其活動性強烈，以致淤泥質(zhì)海岸在達到平衡剖面以后，水文要素的驟然改變，平衡剖面也容易受到改變，然后再進行新的平傷剖面的塑造過程。根據(jù)某些跡象表明，平衡削面的塑造在這一帶海岸上，可能只要20年左右，甚至更短的時間就可以達到，達就比起巖岸平傷剖面塑造所石的時間大為縮短，就是與砂岸相比也短了許多。再說，同為淤泥質(zhì)海岸，出于淤泥沉積的久哲，平衡剖面翅選所需的時間也有差異，淤泥沉淀愈久，它的容重和枯滯性也愈大，物質(zhì)移動所需的起動流速必然也愈大。據(jù)估計，沖刷壓實的淤泥需要的流速，要比沖刷砂底的流速大10倍左右。因此在剖面塑造過程中，新淤積的海岸容易達到平衡狀態(tài)。至于侵蝕性的海岸帶達到乎竊狀態(tài)的時間相對地要長一些，就不難理解了。正由于淤泥質(zhì)海岸有它的獨特性，因面在它的剖面塑造過程中，有極其復雜的泥沙運動過程。淤泥質(zhì)海岸泥沙運動的基本動力為潮流和波浪。波浪對于淤泥質(zhì)海岸所起的剖面塑造作用，視波浪的傳播特征面決定，面波浪的傳播特征又決定于具體區(qū)域的自然條件（吹程、延時和風力的大小）。在接近海岸以后，又視海岸坡度對于波浪變形所起的影陶。渤海灣中波浪的一般性質(zhì)已如前述。這里著重討論波浪進入海岸撈的范圍內(nèi)所發(fā)生的性質(zhì)上的變異，以及變異以后波浪對于海岸剖面塑造過程中所起的影陶。和其它海岸一樣，波浪從外海向著淤泥質(zhì)海岸傳格，接近海岸的時候，水分子受到海底廖擦，波長縮短，波高加大，波陡也增加了。在水深與波高相適應的地方及其附近，波浪發(fā)生破裂。這個地區(qū)，海岸坡度一般只有0.5—1抵，同時外洋涌浪不能深入渤海，這里波浪只是淺海風波。這種風波近岸厲的波陡一般大到04—5%，因此這一海岸上的破波，一圾部屬于胡波類型。只有某些局部地區(qū)由于底坡較大或是受到水流影響才出現(xiàn)卷波現(xiàn)象。在達一海岸的乎經(jīng)灘坡影陶下，崩波往往成帶狀出現(xiàn)，面且碎波帶可以達到相當?shù)膶挾?。根?jù)航空攝影的資解，在風速為9.7米每秒的向岸風的情況下，破波區(qū)寬達2—3公里，其間波浪田花，滾滾如留。另一方面破波區(qū)又隨著涸位的升降位置有著振蕩性的遷移。因而，這個地區(qū)受到破浪影響的范圍，往往可以達到距離岸線l一10公里的幅度。拇周家寶的分析，從破浪帶向著海岸，水分子的傳播，一方面由于波能大量消耗于寬闊的破被帶，另一方面由于灘坡乎紹，漲湖水流擴展，能量強烈消散，因此破波帶向內(nèi)的波浪幅度迅速減小，最后趨向于比較平靜的水面升降。只有當高潮之際，水位漲瓶以及大風天，風浪強烈的時候，波浪才能直拍海岸。至于破浪帶以外的部分，則隨著深度的增加，波浪對于海底的作用，便逐漸減弱，這也正是由于波浪作用隨著深度增加迅速降低的性質(zhì)決定的。一般而言，在中等波長l/3深度以T，波浪作用就不明顯了，1/3中等波長的深度，也正是海岸剖面的下界。渤海灣為淺海海灣，其平均深度只在15米左右，深度在10米以下的地方占著廣大的面積。根據(jù)某地測波資解，一般墳長都在25—35米左備有風天可以達到40米以上。因此在一般的風天，破波帶9外的廣大面積都受到波浪作用的影響，面大風天，幾乎整個渤海灣的灣底，都受風浪掀沙，出現(xiàn)全部混濁的現(xiàn)象。平顴剖面塑造過程個，在波浪破裂、大量消能以前，隨著深度的減棧，波浪作用增強，底抄受到擾動作用也逐漸強烈起來，因此水中含沙量不斷增大。在砂質(zhì)海岸情況下，，破波以后，波浪能量顯著減久水個泥沙部分堆稅導致破波帶內(nèi)部的泥沙活動及含抄量較之破波帶男減田和減小。然而在淤泥質(zhì)海岸，由于物質(zhì)細小，一經(jīng)攪動浮懸以后，必須經(jīng)過一定時間的平靜環(huán)境，才能大量堆積。因此，在淤泥質(zhì)的海岸刻面上的破波帶，堆積現(xiàn)象不僅不明顯，而且海水在破波帶之內(nèi)仍然具有較大的渾濁度。波浪消能帶主要是破裂帶），由于波浪消能后物質(zhì)大量堆況往往造成與岸平行的岸外沙堤，有的形成時間較長，便暴露水上，這是砂岸帶的一般現(xiàn)象。灤河口的砂質(zhì)海取也是如此，但是在文中所述的海河口以南的淤泥質(zhì)海岸帶里，都沒有這種水下沙堤的形成。推究其原因，除了上述的細憋物質(zhì)的沉淀所需時間長，同時還需平靜的環(huán)境外，另一方面，便是由于破濁性質(zhì)決定的。這一海岸的破波主要屑于崩波性風崩波的破裂只是限于波蜂的頂部，面對海底壓力變化并不太大。如系卷波性質(zhì)（那就需要較大的海岸墳玖相應地就要較大的淤泥顆粒），仍有可能產(chǎn)生這種水下抄堤。這種水下抄堤雖然不明顯，但是存在。據(jù)訪問和分擠灣灣溝附近的海岸剖面，在1—2米水深此就有著這樣的沙堤存在。應該指出，顯然沒有沙堤出現(xiàn)。而在某些特殊的剖面1，水下剖面的坡度在破碎帶上出現(xiàn)稍有增大的現(xiàn)象。但是在渤海灣淤泥質(zhì)海岸剖面上，一班都表現(xiàn)得相當乎宜。也就是況即使在破被帶i，也不改變它的水下坡度，這一方面是由崩波性質(zhì)所導致的。另一方面也是由于破波帶范圍廣闊，R時，破波帶又隨著潮水位的漲落，在海岸上作相當范圍的擺蕩所造成的。在淤泥質(zhì)海岸剖而塑造過程個，水流起著相當重要的作用，因此我們在討論淤泥質(zhì)海岸塑造過程的動力條件時，就有必要對這個問題做較為詳細的分桿。作用于海岸剖面上的水流，有潮流、吹流、余流和河口地帶的河流，但起主導作用的則為潮流。一日兩次的顴沉經(jīng)常作用于海岸剖面之上。由于渤海灣是一個淺海海灣，潮波進入以后，水深變S，底部摩擦增加，因A，愈近淺洛潮波的前坡愈形變臣，以致漲潮延時小于落潮，兩者之比，在灣頂為1：1.3,在灣口則為1：1.11，從而使得漲潮流速大于落潮流速。灣頂實測資訊兩者之比為1：o.80。就潮流掀動灘底泥沙的可能性面氰這個地區(qū)無論漲落潮流的流速都大于o.17毫米粒徑泥抄所需的移動速度。因此對于o.o05毫米個粒泥沙的掀動更是有著足夠的力量，在漲潮流速大于落潮流違的情況T，就使得漲潮掀起的泥沙在數(shù)景一L大于沽翔，在有效挾運鐮由h近于落潮，在沉降量上小于落潮。上面所述乃是泥沙在別面上挾運的總的趨勢。茲再就分層情況加以討論。據(jù)陳錦堂分析底沙運動，主要是在漲潮，較落潮掀起的數(shù)量多，移動較遠，每經(jīng)一次潮，沿著漲潮方向推進若干距離。移運的方式大體為推移和混油層的移運，在水流增大時還有一部分揚起而上，成為懇被狀態(tài)，加入中上層隨著水流運行。至丁中上層的懸移物質(zhì)，漲沏時因為期高流急，水流挾沙力強，因而沉積甚微，只在落潮時，水流速度降低，才大量沉積，下沉的過程和分選現(xiàn)象相互結(jié)合。在岡一海岸創(chuàng)而上，沏流進入淺水的時候，由于水深愈來愈淺，底層泥沙運動在效個垂線L所人比重愈益加大，因面泥沙一般順著漲潮方向向前推進。至于在距岸較遠的深水部分，因為水探較大，底沙受到掀動作用較小，因而在整個巫線上，底沙所占的比重也就小很多了，以致彈個歪級的泥沙死運動便決定于上中層的運動情況。按照上面所述，中上層懸移物質(zhì)運動的情況，泥沙有著隨落潮向下移動的趨勢，在這兩者之間，便是屬于科尼納尼亞線，即平衡線。但是，達顯的平衡蛻并不是說泥沙已經(jīng)取得平衡，從而處于穩(wěn)定狀態(tài)。相反地，這里處波浪的消能帶，是回流發(fā)生的開始地帶，同時也是坡度相對較大的地帶，潮流速最大的地區(qū)，因此這里是泥沙最為活動的地帶。其所以平衡，只是這里的落淤和泥沙的掀升起著平衡的地帶，而其落淤的供給來源，部分由于波浪消能，主要的還是中上層泥沙在落潮時大量堆積的結(jié)果。這種下街帶上雖然泥沙運動最為活躍，但是用按長時期的資料進行對比，便可看出它的平衡性質(zhì)。在這一海岸地區(qū)，平衡帶約位于2至5米等探線之間，這里坡度相對比較大，但是它的歷年測深資料的變化上則是最小。僅從現(xiàn)有的資料，海河口地區(qū)受到河流和人為因素影響最小的大沽壩市坡，便可加以證實。在大沾壩南坡，從2至4米等深線在37年中，移動的幅度最小，而在它們以外和以內(nèi)的等深線都有較大約變化。特別是以外的等探線移動距離來得顯著，如5米等深線37年推展了5300米，6米等深線在37年中也向外推展6100米（圖3.9）。從而也可說明，免一一例面一卜，在現(xiàn)階段的海岸劑面塑造過程中，向海移動的泥沙遠大于向陸移動的數(shù)量。當然這種現(xiàn)象之所以造成，海河輸沙所起的影響是不可忽視的。平衡剖面的發(fā)展，從平衡帶逐漸向岸和向海拓展開來，直列全部您岸猾取得全面的平顴。達到這樣的平衡境地時，所有水流動力以及泥沙顆揪在削面上的分布，和海岸坡度全面地適應起來在原先的平衡帶以T2泥沙的掀動移運和物質(zhì)的加積取得相應的平衡。上廁所談的，只是考慮到潮流漲落方向與海岸垂直的情況下。文際上，只有潮流的垂直海岸的向量參與達一平衡工作，而潮流平行海岸的向量卻使得這一塑造過程復雜化起來。在潮流強盛，挾沙力強的時候，往往使得某一地區(qū)的全部剖面移動員大于加積雖，造成海岸剖面的仲刷，反之，則造成加積。對于某一洛澤將干剖面的綜合分阿，便可找出這一分包在海岸剖面過程中所起的總的作用。渤海灣甫殿的海岸創(chuàng)面，總的趨勢呈現(xiàn)加積的現(xiàn)象。只是加積的速度，各地有所不同。從圖3.6-3.10的幾個剖面中，可以看出黃河口的海米削而海年以非常迅速的速度向海仲展。抿訪問資料，灣灣溝至交兒河口海岸剖面最近變化不大，大口河的淤泥灘顯著伸展。趙家堡剖面上海米顯然漢襯顯改變化，但是灘地全而向外仲展。然而泥服伸展的速度，向著白水頭和驢駒柯逐漸減小。但是到了彬河口又顯著增加起來。這些別面變化的情況，可以說可江湖流平行于海岸的向量和其它因素的共同作用下，黃河輸出的部分泥沙，在這一地段形成一股泥沙流向叼海灣移運。在灣灣溝至套兒河一帶由于水流平行于海岸，以致沒有什么停積，至大口河以后，便大量停下來，愈向北由于膠離黃河口愈遠，沉積量逐漸減小，接近海河口以后，加積量又見增多。這一現(xiàn)象可以說明，海河口淤泥物質(zhì)的加積以及新港回淤的泥沙來源，黃河口雖然供給一部分微細物質(zhì)，而海河輸出的泥沙，仍然不可忽視。在海岸剖面塑造過程中，水動力的面素，除了潮流以外，吹流也是一項重要因素。它對海岸剖面上的沖刷和淤積所造成的影響是相當深刻的。它對海岸帶水流的變異可以造成兩種不同情況的水流，一種是創(chuàng)面上的垂直環(huán)流，一種是沿岸流。這兩種水流隨著風向和海岸的交角不同而有差異，垂直于海岸的風向，它所形成的垂直環(huán)流強烈，平行于海岸的風向，它所形成的沿岸流絕盛，而垂直環(huán)流不明顯。對坡度微緩、水深很淺的淺灘來說，吹流作乎而上環(huán)流的可能性遠較立面上的環(huán)流來得大。垂直環(huán)流在海岸剖面的塑造上具有重要意義，它降低了沈泊的底流速，同時又加大了落潮的底流速，從而使得底沙外移量大于內(nèi)移量。至于平行于海岸的吹流造成的沿岸流，有時可達相當大的表流速。據(jù)陳錦堂資料，12米每秒的風速，可以造成表面流速70厘米每秒的風海流，能使潮流作相當顯著的改變，按著合成方向運行，從面使得物質(zhì)在海岸帶的分配起很大的變化，對于那些導致水流方向轉(zhuǎn)變面造成的消能地帶，便產(chǎn)生了沉積現(xiàn)象。吹流和增減水是一個問題的兩個方面。伴隨著垂宣海岸的吹流而產(chǎn)生的增水現(xiàn)象，使得海而增高，加強了回流作用，擴大了回流作用的范圍，往往使得平衡帶以一L的淺灘造成顯著兇沖刷，改變著以前的剖面。如果以前海岸剖面是一個已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的海岸，在這種情況下，平衡受到破壞，此后，便要進入一個新的平衡過程。1939年7月N—17日由于東北風引起的大海嘯.在渤海灣的南岸造成淺灘上部的嚴更沖刷，這種沖刷在某些地區(qū)，如洼拉灣和灣灣溝以及套兒河口一帶。這種深刻的影響到現(xiàn)在還殘存著。從上面的論述里，我們可以看出淤泥質(zhì)海米剖面塑造過程中，波浪和水流邦起著重要的作用。但是這兩種作用，以何者為主呢2這個問題就要看在海岸帶泥沙運動過程中，誰占著主導的力量。很抿渤海灣項某地資料的研究，當著被高V）.5米、波長lo米時，潮流不僅對招運泥沙起主導作用，而且對底沙的擾動也是處于主導地位。如果波高1米，波長27米時，潮流對海底的擾動作用逐漸讓位于波浪，當波高1—1.5米，波長27—32米時，對海底的擾動便以波浪作用為主了。當然，一點上的研究成果不能代表全面，何況，測驗資料說明，最大臺沙量對最大風速出現(xiàn)的時間有著6—7小時的延時現(xiàn)象。實際健這種延時也是可以理解的，一方面對于物質(zhì)的掀動，流速（作用力）面然是一個因素，而時間也是不可忽略的一個因素?？偟目梢钥闯?，在泥沙掀動方面，當達到中級風以上，波浪是主導因素，至于據(jù)敝面，雖然還沒有具體分析，即使是大風時期，波浪面然是重要因素，潮流仍然占到極為重要的地位。再一方而，對于風浪和潮流對海岸剖面所起的作用，還應該考慮到潮流的流向、風向和海岸方向之間的關(guān)系。無疑地，在渤海灣的南岸，黃河三角洲前繞的海岸，潮流主要的流向為東西向，與海岸平行。因此在偏北風向的情況下，即使是中小風，只要有一定的延時，都足以便得波浪在海岸剖而塑造過程中居于主導地位。在海岸剖而塑造過程中的水流動力因素方而，不可忽視大河眾流對于它的近區(qū)海岸所起的作用，對于某些大河而言，它所影響的海岸地區(qū)是相當廣闊的。在這一海岸區(qū)，北有海河，南有黃河。溝河是一條并不大的河流，它的揮水舌只伸展到水深6米，寬度僅有1—2公里。但是黃河則水量大。泥沙豐富，以巨量的淡水煩入渤海，水舌前線可達25公里（深水資料尚缺）。黃河流出的泥沙，中徑茁.1一o.o05毫米之間，這些物質(zhì)出了河口以后，經(jīng)擴散、消能，大量物質(zhì)堆積下來，無可置疑地，河口沙噶堆積物是比較祖的，一部分細小物質(zhì)，由于沉降所需時間較長，在它們末及沉降之際，烷受到潮汐的影響，隨翻運6,這些物質(zhì)進入潮流之中，改變了原有的泥沙含21因而在某些消朗地帶，以及流速降低的時屁便沉積下來，造成物質(zhì)很細的淤泥灣。這種情況比較稱著的為萊州灣中的太平灣。暫時沉淀的物質(zhì)（有的在剖面的上部，也有在剖面的下部）并非是穩(wěn)定性的沉積，在風波和潮流作用下，對于海岸剖而進行塑造，直至海岸坡度與每一物質(zhì)顧檢檢徑相適應。由于物質(zhì)在水平的沿岸分3b上，存在著分異的現(xiàn)象，因此海岸坡度各有不同。顯然，近河口沙噶處的海岸坡度較大，距河口較遠，隨著物質(zhì)檢徑減小而更加乎緩，如黃河口的海岸坡度為1.8Xo,刁口、灣鴻溝一帶為o.7%。另一方面這種泥濁水和淤泥質(zhì)海灘對于海岸帶的底棲生物而言，是一種不利的生活環(huán)境，因A1凡是混濁水侵入的地方，往往造成某些底棲生物的大量死亡。然而黃河口的位置并不是固定不移的p在黃河三角洲上它不斷地改道，僅在最近Io4年中，利津以下，烷有七次顯著改道，而且還有更大的改道。在中游決口，南流從江蘇入海。無論是大的變動，或是三角洲上小規(guī)模的改道，都可造成海憚剖而塑造顯著的變化。大規(guī)模的改道，當著黃河改由江蘇入海的時候，渤海灣使會出現(xiàn)一種新的情況，供給激流的泥沙容量減小了，烷加強了潮流的腫刷能力，海岸技面上游移性的來沙減少了，同樣侵增加波浪的侵蝕能力，因而海岸剖面面臨新的塑造過程；另一方砥泥沙未泥少了，海水變清了，適合于生物生長，同時在淤泥減少以后，海岸剖而新的塑造過程中，溫灘上的淤混物質(zhì)駱在泥沙運動過程中，按照分選原則，向著海底移動或是向著履面上撤，海岸淺漱上部的淤泥層消失了，代之而起的粉砂物質(zhì)增多。這對于底棲生物的鱉衍