广东雷州电厂近岸沉积特征及泥沙运动

闫新兴，齐树平，刘国亭

（交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456）

广东大唐国际雷州发电厂位于广东省雷州半岛西侧靠南端流沙港—乌石港间突出岬角间海岸上，面临北部湾海域（图 1）。

为确保广东大唐国际雷州发电厂一期海域工程的顺利实施，拟对该工程海岸动力地貌进行调查，分析研究厂址及周边海岸冲刷、堆积或平衡等不同地貌形态特征、岸线冲蚀形态、泥沙运动及海岸演变对电厂取排水口水深的影响，为下一步工程的实施提供依据。

为此对工程海域进行了12条垂线大、中、小水文全潮测验、3站位潮位观测，并对海岸进行了现场踏勘和水下沉积物取样、分析。

图1 雷州电厂一期工程位置图Fig.1 Location map of Leizhou Power Plant′s first stage project

1 工程海域及其附近的自然条件

1.1 风况

据海康站1982～1991年资料统计，该站风向随季节变化较为明显，冬季以NE向为主，夏季以E向、SE向为主，全年常风向为NNE，频率为12.5%，次常风向为ESE，频率为11.48%，S向、W向仅占年频率的2%，平均风速以SSW向8.8 m/s为最大，E向8.4 m/s次之。6～10月为台风主要活动期，在粤西岸段登陆台风年均1.5个，最多年份可达4个，其中强台风占56%。

1.2 波浪

据北部湾内涠洲岛观测站（21°01′N、109°07′E）1960～1982 年资料统计，该站全年平均 H1/10波高为 0.57 m，月平均H1/10波高以7月和8月的0.8 m、0.7 m为最大，其他月份为0.5 m，年最大波高为5.0 m。各月波向以4～8月SE-SSW风浪向和3～8月ESE-SSW涌浪向为主，出现频率分别为11%～29%及9%～34%，其中以7月SSW向为最多，11月至翌年3月以N-NNE风浪向及涌浪向为主要波向，9～10月以E向为主要波向，全年波向具有明显的季节性变化。

另据该站2000～2002年波浪资料统计，该站全年常波向为NNE，次常波向为SSW向，出现频率年分别为15.6%、10.8%，全年H4%波高主要集中于0～1.0 m，占年频率的87.2%，H4%波高1.1～2.0 m，占年频率的11.7%，H4%波高大于3.0 m，仅占年频率的0.1%，强浪向主要为SSW、SW向，最大波高可达5.0 m。

1.3 潮汐

据乌石港2002年7月26日～29日验潮资料准调和分析，该水域潮汐属正规全日潮，表明在1个月里连续15 d以上在1个太阳日里有1次涨潮和1次落潮，且潮差较大。据2007年12月10日～17日徐黄角、乌石港、徐闻盐场同步潮位观测资料统计，徐黄角、乌石港、徐闻盐场各站潮汐特征值如下：各站平均高潮位分别为 2.01 m、1.67 m、1.17 m，平均低潮位分别为-1.42 m、-1.17 m、-0.94m，平均潮差分别为 3.46 m、2.87 m、2.14 m，涨落潮平均历时分别为 14：08 与 10：33、13：27 与 11：14、13：34 与 10：52。由此可以看出高（或低）潮位由北向南逐渐降低（抬高），潮差由北向南逐渐减小，涨落潮平均历时为24：41～24：26，其中涨潮平均历时长于落潮平均历时 3：35～2：13。

1.4 潮流

据2007年12月大、中、小潮水文全潮测验资料准调和分析，该工程海域为不正规全日浅海潮流，潮流基本为往复流性质。

该工程水文全潮测验水域中，各站涨、落潮潮段平均流速和垂线平均最大流速在平面分布上呈现由北向南、由近岸向深水逐渐增大的特点，例如南北向潮段平均涨、落潮流速分别为0.37 m/s至0.50 m/s、0.67 m/s，涨、落潮垂线平均最大流速分别为0.55 m/s、0.59 m/s至0.67 m/s、1.04 m/s，东西向断面涨落潮段平均流速分别为0.34 m/s、0.38 m/s至0.35 m/s、0.47 m/s，从流向上看，除岸边受地形或接近海湾水流影响外，基本沿岸线方向呈 330°～150°往复流变化。

从潮流速大小上看，呈现大潮潮差大、流速大，小潮潮差小、流速小的变化，大、中、小潮时涨落潮流速分别为 0.34 m/s、0.30 m/s、0.20 m/s及 0.38 m/s、0.35 m/s、0.17 m/s，从各测站涨落潮流速大小上看，大、中潮时落潮流速大于涨潮流速，而小潮时则涨潮流速大于落潮流速。

电厂工程区水域大潮时，各垂线潮段平均流速涨潮时为0.34～0.43 m/s，落潮时为0.38～0.49 m/s，垂线平均最大流速涨潮时为0.46～0.57 m/s，落潮时为0.65～0.81 m/s，均处于较大的范围。

大、中、小潮时各垂线涨、落潮流历时基本表现为涨潮平均历时长，落潮平均历时短。其中全日潮平均涨潮比落潮长4 h以上，小潮平均长1 h左右。

1.5 含沙量

据水文全潮同步含沙量观测资料整理计算，各站潮段平均及垂线平均潮段最大含沙量结果表明：在正常天气条件下，12条垂线站位含沙量的量值均很小。各站涨落潮潮段平均含沙量大潮时为0.008～0.027 kg/m3、0.005～0.040 kg/m3，中潮时为 0.007～0.027 kg/m3、0.006～0.029 kg/m3，小潮时为 0.004～0.007 kg/m3、0.005～0.010 kg/m3。各站涨、落潮潮段垂线平均潮段最大含沙量大潮为 0.013～0.064 kg/m3、0.009～0.075 kg/m3，中潮为0.010～0.050 kg/m3、0.010～0.049 kg/m3，小潮为 0.005～0.010 kg/m3、0.004～0.008 kg/m3。虽然各站含沙量的量值较小，但都反映了大、中潮含沙量较大、小潮含沙量较小，落潮含沙量大于涨潮含沙量的变化特征，这说明该海域含沙量的变化与其潮汐动力有密切关系。

各站含沙量的分布有显著不同，工程区北侧水域含沙量较小，而南侧水域含沙量相对较大，这与琼州海峡流速较大、携沙能力强以及雷州半岛南端流沙港区附近泥沙掀动有密切关系。

从各站分层含沙量变化及与垂线平均含沙量比值来看，大、中潮各站平均含沙量临底层（1.0 H水深）含沙量0.040～0.043 kg/m3，平均可达垂线平均含沙量的2倍，以表层含沙量为最小，仅为垂线平均含沙量的50%左右。而小潮时各站垂线分层平均含沙量分布比较均匀，临底层分层含沙量为垂线平均含沙量的120%，海域基本为悬移泥沙，且量级非常小（垂线平均含沙量仅为0.005 kg/m3）。

1.6 余流

余流一般指实测海流扣除周期性潮流后的剩余部分，包括风海流、径流、地转流和密度梯度流等。工程海域大、中、小潮各垂线实测流速计算结果表明，该海域各垂线平均余流介于11.0～1.0 cm/s，大部分余流方向为W向、WNW向和N向。

1.7 单宽潮量和单宽输沙量

该海域各站大、中、小潮时的单宽潮量和单宽输沙量计算结果表明：大潮时除6#、7#、8#、9#和12#，中潮时除12#为落潮单宽潮量大于涨潮单宽潮量外，其余各站大、中、小潮均显示涨潮单宽潮量大于落潮单宽潮量。且量值上大潮单宽潮量大、小潮单宽潮量小，说明该海域潮流净水量总体上呈由南向北输移。

大潮时除1#、9#，中潮时除1#、2#、4#、5#、6#、10#为涨潮单宽输沙量大于落潮单宽输沙量外，其余各站大、中潮时均呈现落潮单宽输沙量大于涨潮单宽输沙量，而在小潮时则全部呈现为涨潮单宽输沙量大于落潮，但其量值变化远远小于大、中潮时单宽输沙能力。大、中、小潮合计悬沙单宽输沙在工程区以北呈现涨潮大于落潮；而工程区以南均呈现落潮大于涨潮运移的趋势。

1.8 工程海域冲淤变化［1］

（1）电厂工程海域处于流沙湾与乌石湾间突出岬角海岸，历来测图甚少，仅可根据有关海图来分析其冲淤变化，其中包括1970年出版含有沿岸线水深注记的图，1973年测量的海图，2007年11月电厂现场测量的水深图。

（2）工程海域南侧为流沙湾口，北侧为乌石湾湾口，都为泻湖型海湾，大部分泥沙存储于湾内，只有极少部分堆积于湾口而形成拦门沙浅滩，该浅滩突出湾口岸线，将电厂工程岬角岸线夹在其中，使之处于相对水深较大的水域范围之内。

（3）据水深图等深线对比，1970年前、1973年和2007年电厂工程区水域-5 m、-10 m等深线位置基本重叠在一起，说明其水深位置基本稳定。

（4）从水深图断面变化比较可以看出，电厂工程及其附近水域冲淤变化甚少，各断面基本维持稳定，但由于断面位置不同，其床面坡降从河口附近的1/522变化至工程水域的1/40。

（5）电厂工程海域岬角岸线及其水域受潮流和SSW、SW向波浪直接作用，长期以来一直处于稳定状态，冲淤变化小，保持了冲淤变化的基本平衡。

（6）发电厂水上工程（防波堤）的建设，在水域潮流和波浪作用下将会引起该段岸线泥沙淤积的变化，在防波堤根部将会发生泥沙淤积，防波堤堤头端部水域水深将会略有增加。

1.9 泥沙来源

发电厂海上防波堤的建成，将会在防波堤内水域发生泥沙淤积，其淤积泥沙的来源主要有：（1）海域潮流携沙进入港池内的淤积，其中包括港池的纳潮水体和发电厂取水量两部分。（2）邻近流沙湾、乌石湾两湾内泥沙在洪水期随径流下泄，湾口堆积的浅滩泥沙在波浪作用下随潮流的搬运。

2 岸滩及水下沉积物取样与分析

2.1 调查范围和方法

本次调查工作陆域从徐黄角至徐闻盐场，南北长41 km，水下自岸线向海至突出岬角岸线最近约12 km的水域，由北向南布置了17条取样断面，取海底床面表层样80个，同时沿岸滩取样23个。样品采集使用GPS导航定位，样品分析严格按《海洋监测规范》执行［2］。

2.2 海域床面表层沉积物分析

2.2.1 沉积物中值粒径变化

本次取样由北向南计17条断面，分析结果表明该区域沉积物粒径偏细，从南北区域各断面的平均中值粒径来看，北侧9条断面平均中值粒径为0.009 4 mm，南侧8条断面为0.012 2 mm，全部样品的平均中值粒径为 0.010 8 mm（表 1）。

表1 雷州电厂近海区沉积物各断面平均中值粒径统计Tab.1 Statistics on sediment′s mean median size in all profiles in offshore zone of Leizhou Power Plant

由沉积物中值粒径等值线图的结果可知，粒径最粗的区域位于流沙港湾口门，平均中值粒径均超过0.05 mm，北部区域盐庭角以南-5 m水深、南部东场湾内平均中值粒径d50为0.01～0.033 mm。此外，北部水域多为小于0.005 mm粒径以下的分布区，南部区域多为0.005～0.01 mm粒径的分布区。反映出南部区域泥沙粒径略粗于北部区域，浅水区泥沙粒径粗于深水区。

2.2.2 沉积物分选程度

按《海洋监测规范》［2］中对分选程度的划分标准，本区分选程度类型为4种，即分选系数在0～0.6，为分选程度很好；分选系数在0.6～1.4，为分选程度好；分选系数在1.4～2.2，分选程度为中常；分选系数在2.2～3，为分选程度差。

从沉积物分选程度分布可以看出：由于泥沙粒径的粗细及物质组成不同，其分选程度也存在明显差异，在近岸浅滩与河口区，物质为砂和砂质粉砂，分选系数多为0.6以下，表明分选程度很好。

综观本区沉积泥沙分选程度的主要分布特征，其分选系数在1.4～2.2，分选程度为中常区域，分布面积最大，从北至南分布十分广泛；分选系数在2.2以上的为分选程度差的区域，仅在南北区的岬湾处、西北角处与河口区外侧局部地区分布；分选系数在0.6～1.6，为分选程度好的分布区域，仅为个别点分布。

2.2.3 沉积物类型分布特征

分析结果表明，本区沉积物质组成在宏观上以粉砂质粘土和粘土质粉砂分布为主，而砂、粉砂、砂质粉砂仅在局部点分布。

从沉积物沉积类型分布可以看出，近岸为粉砂、砂-粉砂-粘土分布区，河口区和河口南岬角处为砂质粉砂和砂分布，沉积物质相对偏粗。

北部区域以粘土质粉砂和粉砂质粘土交互分布，南部区域则主要以粘土质粉砂分布为主，粉砂质粘土仅在局部点分布。

2.2.4 细颗粒含量（小于0.004 mm的粘土部分）

在同一个样品中，细颗粒含量与粗颗粒含量之间存在相反的关系。本次取样各点含泥量d50<0.004 mm的百分含量见表2。

从表2可以看出，取样范围内北部区域平均含泥量为43.6%，南部区域平均含泥量为40.3%；本区域平均含泥量为42%。总体特征是本区沉积物含泥量高，北部含泥量略高于南部。

表2 雷州电厂近海区各断面百分含泥量Tab.2 Percentage content of silt in all profiles in offshore zone of Leizhou Power Plant

2.3 岸滩沉积物分析

在进行水下采样工作的同时，在岸滩上从徐黄角至徐闻盐场间选取16条断面，每条断面选择1～3个点进行了岸滩取样与地貌调查。

本区海岸高潮至低潮岸滩相对比较平坦，距离较短，高潮线基本为砂质物质覆盖，低潮线同样为砂覆盖，但有大小不等的岩石裸露和滚圆程度不一的卵石存在。

样品分析结果表明，岸滩沉积物由粗至细分别为砾石、砂砾、极粗砂、中粗砂、中细砂，其中以中细砂分布为主，除砂砾外样品的中值粒径在0.215～0.526 mm。

2.4 悬沙粒径分析

由于本海区含沙量偏低，平时海水清澈，采集悬沙样品十分困难。通过对采集的数个悬沙样品的分析，得出该区悬沙中值粒径为0.011 mm，物质成分为粘土质粉砂，粘土含量在30%以上。

3 厂址及其附近海岸地貌特征［3-6］

广东大唐国际雷州电厂位于广东省雷州半岛雷州市西部沿海，南临流沙港湾，北靠乌石港湾处于2个港湾湾口突出的一段平直岬角岸线，由流沙港湾北侧的四尾角至乌石港湾南侧的东土角长约4 km的岸线上，面临北部湾海域。

该段海岸从琼州海峡湾口灯楼角起，直至企水港北侧约80 km范围，岸线总的走向为NNW向，其中有东场湾、流沙湾、乌石港湾、企水湾等多个海湾，其中流沙湾、乌石港、海康港、企水湾等由许多巨型构造侵蚀谷地组成，形如树枝状，海岸地势低平，岸线曲折，弱谷亦呈现大湾套小湾的格局，湾内潮汐水道狭长，普遍呈现有-5 m、-10 m或直至-30 m的深槽，湾口门处多有向外突出的扇形拦门沙堆积体，航道中泓水深为-3～-6 m。由于湾内泥沙来源主要为陆地降水冲蚀，数量极其有限，因此湾内水下地形长期处于稳定状况。

该段岸线受雷州半岛陆域掩护，由NNE、E、SE、S向等风向和台风作用引起的波浪较弱，沿岸输沙活动不剧烈，湾口海积地貌不甚发育。各海湾间有岬角存在，潮间带有巨砾堆积，对岸线起到保护作用，使得岸线没有大规模的蚀退现象而处于相对稳定状况。因此该段海岸具有台地溺谷型海岸地貌的特征，属于台地溺谷型海岸地貌，岸段陆域均由玄武岩构成［3］。

电厂工程区岸段处于2个湾间突出岬角的平直海岸中，潮间带宽1～1.5 km，其潮间带常有基岩零星暴露、滩面由砾石、沙滩组成，潮间带沙滩由粗、中、细砂和粉砂组成，并有生物碎屑物质存在。

该工程岸段海底地貌以粘土质粉砂或粉砂质粘土为主要沉积物，近岸水域-2～-15 m坡度较陡，平均可达1/45以内，而-15～-16 m底坡非常平坦，底坡达1/4 800，局部水域有倒坡降存在。

4 结论

（1）雷州发电厂位于雷州半岛西侧南端海岸，面临北部湾，受雷州半岛陆域的掩护，海域仅受SSW、SW和NNE向波浪及风浪的作用。

（2）工程海域潮汐为不正规全日潮，平均潮差2.87 m，涨潮历时大于落潮历时，潮流基本为沿岸线的往复流，工程区大潮平均落潮流速为0.37～0.49 m/s，涨潮平均流速为0.34～0.43 m/s，呈现落潮流大于涨潮流的变化规律。

（3）该工程区水域水体含沙量较小，涨、落潮平均含沙量为0.015～0.024 kg/m3，垂线平均最大含沙量为0.026～0.053 kg/m3，呈现落潮含沙量稍大于涨潮含沙量的变化规律。从单宽输沙率看，工程区北部以向北运移的输沙率较大，工程区南部以向南运移的输沙率较大。

（4）工程区泥沙来源主要为海域水体携沙，流沙湾、乌石湾内洪水泻沙及岸滩水域的波浪掀沙；由于泥沙来源数量少且工程区处于岬角受波浪潮流共同作用，电厂工程区水域海床及岸线多年处于冲淤平衡、基本稳定的状态。

（5）该工程区地貌特征为：海岸呈台地溺谷型海岸地貌，陆域均为玄武岩组成；潮间带岸滩宽1.0～1.5 km，有基岩暴露，滩面由砾石、沙（包括粗、中、细砂）组成，以中、细砂为主，中值粒径d50为0.215～0.526 mm，滩面有生物碎屑物质；水下岸坡以粘土质粉砂与粉砂质粘土为主要沉积物，平均中值粒径d50为0.010 2 mm，且南侧水域略粗于北侧水域，泥沙粒径细（小于0.005 mm）、样品含泥量高（平均含量达42%）是该海域底质泥沙的主要特点，近岸-2～-15 m坡度小于1/45，-15～-16 m底坡平坦达1/4 800，有倒坡存在。

（6）从沉积物分布和趋势看，近岸与河口区物质偏粗，主要是受近岸及河流的影响，而距岸不远的沉积泥沙d50均在0.004 mm左右，明显受海向沉积泥沙的影响。

（7）工程水域泥沙运动主要是以海向来沙，流沙湾、乌石湾内洪水期泻沙及岸滩水域的风浪掀沙为主。

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