盐城滨海港区防波堤建设对水下地形的影响研究

刘 强, 闫玉茹, 项立辉, 张晓飞, 彭修强



盐城滨海港区防波堤建设对水下地形的影响研究

刘 强, 闫玉茹, 项立辉, 张晓飞, 彭修强

(江苏省有色金属华东地质勘查局地球化学勘查与海洋地质调查研究院, 江苏南京 210007)

利用双频测深仪和声学多普勒流速仪对滨海港区附近海域进行了区域测深和定点全潮水文观测, 通过与以往调查研究资料的对比, 分析了防波堤建成前后海底冲淤变化特征。研究结果表明: 近20年以来水下岸坡为侵蚀最剧烈的区域, 海底平原则处于相对稳定状态; 受自然侵蚀的影响, 水下岸坡继续向岸内移, 目前最强侵蚀区已内移至–8~ –12 m水深的水下岸坡; 近年来自然侵蚀明显减弱, 年均侵蚀速率约为前10年的1/4; 受防波堤挡流效应的影响, 口门南侧已由往复流转变为旋转流; 目前已出现三大淤积区域, 其中以口门处淤积最严重, 最大淤积厚达3.5 m, 已造成口门处水深不足–10 m; 防波堤对周边海域直接影响范围约13.4 km2, 最远可达废黄河口。分析认为, 防波堤建设是引起港区海底冲淤格局发生变化的主因。该研究为防波堤的后续维护及滨海港区30万t级航道工程论证提供了基础资料。

滨海港区; 防波堤; 冲淤变化; 废黄河三角洲

苏北废黄河三角洲沿岸为开敞淤泥质海岸, 由黄河1128~1855年南徙时带来的巨量泥沙堆积而成[1-5]。供沙条件变化是海岸淤蚀的主要原因之一[6-8], 自1855年黄河改道之后, 泥沙供应大幅减少, 废黄河口也开始了自然侵蚀的进程[8-11]。在经过100多年的侵蚀后, 海岸线已后退约30 km[6, 8], 岸线快速后退的同时水下三角洲至今已侵蚀殆尽[3, 7-8], 而且这一蚀退过程仍在继续。随着底部泥沙粗化和老淤泥的出露, 抗冲刷能力增强, 近期侵蚀速率明显趋缓, 表现为侵蚀陡坎整体内移[2, 6-8]。以往研究结果表明[10-15],侵蚀主要发生在–10 m水深以浅的近岸区, 而–15 m附近及其以下部分海床处在经常性波浪作用的范围之外。

随着护岸工程和港口建设等人类工程的实施, 废黄河口不仅受自然侵蚀的影响, 而且也受到了人类工程活动的影响[16-17]。盐城市滨海港区防波堤于2008年12月开工, 至2011年建成。以往有关防波堤建成后对周围海底地形产生的影响研究多集中于堤内[12, 17], 李安龙等[17]认为防波堤建成后, 堤内出现淤积, 其中65%的淤积物质来自于堤外, 但对于防波堤外部的影响尚不清楚。本文根据研究区建堤后(2014年)区域水下地形数据与建堤前(1994年、2004年)资料的对比分析, 研究了防波堤建设对水下地形的影响, 并探讨了海底冲淤对港区的影响。该研究为防波堤的后续维护及滨海港区30万t 级航道工程论证提供了基础资料。

1 研究资料与工作方法

1.1 研究区概况

研究区位于苏北废黄河口(图1), 以废黄河口北突咀为拐点, 岸线走向由NW-SE向转为S-N向, 属侵蚀性淤泥质粉砂海岸。波浪以风浪为主, 常浪向为NEE向, 强浪向为NE向[18-20]。潮汐为规则半日潮, 以往复流为主, 涨潮主流方向为SE向, 落潮主流方向为NW向, 潮差为江苏沿海最小的地区之一, 平均潮差1.98 m[21]。港池口门面向SE, 分为南、北两堤, 出水口门宽800 m, 南堤长1 735 m, 堤头水深–8.5 m左右, 北堤起始段长2 356 m, 至–8 m水深附近南偏35°后延伸至–12 m[21]。2007年(防波堤建堤前)滨海港区6站位(A—F)夏季全潮水文观测站位如图1所示, 2014年(建堤后)选择了导堤口门南侧的F站位进行观测。

1.2 调查资料与方法

本文于2014年5月利用中海达HD-380双频测深仪对港区周围约120 km2范围进行了1: 5万水深测量。测深仪测深范围为0.5~ 300 m, 工作频率为20 kHz (低频)和200 kHz, 测量盲区为0.3 m。具体测量方法为: 测深仪安装于前甲板船舷(距船头约为1/3 船长), 探头入水深度为0.5 m, 信标机安装于其正上方; 本次测深工作频率选用高频(200 kHz), 水深点采集间隔设定为1 s(即1 s采集1 个水深数据)。正式作业前, 首先进行了仪器现场调试和校准, 用声速剖面仪测定测区的声速值, 经测定本次声速采用1 500.8 m/s;其次在翻身河附近5 m水深处进行了120 min的停泊稳定性试验, 与比对盘相比误差均小于4 cm, 满足测深要求; 再次, 在滨海港池外侧进行了航行稳定性试验, 测量船以低速(2~3 n mile)、中速(5~6 n mile)和全速(10~12 n mile)进行测深试验, 试验中测深仪工作正常稳定。定位仪使用美国天宝公司SPS361 DGPS信标机, 精度为亚m级, 导航系统使用中海达公司的Haida V6.21。测量过程中水深测量数据为数字记录和模拟显示, 在导航定位的同时, 计算机通过设备驱动程序给测深记录定点打标, 将序号、日期、时间、经度、纬度、坐标和水深数据一同存入计算机中。外业采集的原始数据经过预处理后, 通过滨海港验潮站实测潮汐数据进行了水位改正, 基准面采用当地理论深度基面。

2014年6月28日和7月4日利用劳雷RTDP600 ADCP和AML Plus-X CTD在口门南侧进行了1 个站位(F站位)夏季大、小潮25 h定点全潮水文观测。测量期间, 海况良好, 东北风5~6 级, 浪高0.1~0.5 m。测量过程中, 定位仪和ADCP采用固定安装, 换能器安装在船舷中部, 吃水固定在1~1.5 m之间。采样间隔设置为3 min (即每3 min采集1 个数据), 单元层厚度为0.5 m, 盲区为0.5 m。温盐深剖面仪的施工方法为: 将温盐深仪固定在多功能支架中, 支架悬挂于绞车钢缆之上, 由海面按一定速率释放至海底, 进行剖面连续观测, 每2 h观测1 次; 整机调试至正常工作状态后开始投放仪器, 将水下单元吊放至海面以下, 使传感器浸入水中感温3~5 min; 然后开始投放, 速度控制在1.0 m/s左右; 取仪器下放时获取的数据为正式观测值, 仪器上升时获取的数据作为处理时的参考值。

本文同时收集了1994年(比例尺1︰5万)、2004年(比例尺1︰2.5万)2期的水深数据(均为当地理论基面)及2007年夏季6个站位的水文观测资料。受限于3个时期水深数据范围不一致, 所以本研究在进行相关对比分析时仅限于3者之间的重合部分, 借助ArcGIS和Surfer平台对各期水深数据进行相关处理并生成水深DEM。

2 结果与分析

2.1 防波堤建成前后的海流特征

2014年观测站位和2007年夏季6 个站位流矢图如图2所示, 2014年夏季大小潮水流剖面如图3所示。2007年夏季6个站位同步水文观测结果显示[21-22], 6个站位海流均具有明显的往复流特性, 海流涨潮主流向在SE-SSE附近, 落潮主流向在NW-NNW附近。2014年港池口门南侧的F站位涨落急流向与等深线走向基本一致, 呈NW-SE向, 大、小潮流涨潮主流向在S附近, 落潮主流向在NNW-N附近。2014年测的F站位已具有旋转流的特性, 而2007年该站位为往复流, 表明该站位附近海域潮流已发生改变, 其主要原因可能为2011年防波堤的建成改变了该海域的流场。由于该海域涨潮为SE-S向, 防波堤建成后涨潮流受到北堤阻挡, 而变成沿堤水流, 水流方向发生改变; 落潮为NW-N向, 港池口门SE向, 港池内的落潮流被北堤反射流出口门[21]。因此, 无论是涨潮还是落潮均影响了潮流转向过程, 导致本站的潮流转变为旋转流, 该海域流场的变化势必造成港池南部冲淤的改变。

2.2 防波堤建成前后的海底地形特征

根据本文实测水深数据和收集的资料, 分别编制了防波堤建成前(2004年)和建成后(2014年)的海底地形图(图4)。从图上可以看出, 建堤前研究区海底地形可分为–5 m以浅的近岸浅滩、–5~ –15 m的水下岸坡和–15 m以深的海底平原。浅水区等深线基本上平行岸线; 水下岸坡区等深线十分顺直, 坡度较陡, 平均约为9‰, 其中在岸线拐角凸出部位坡度可达20‰; 海底平原等深线与岸线形态相反, 坡度较小, 一般在1‰以内。

建堤后变化最大的为水下岸坡, 等深线已没有2004年顺直, 尤以口门附近变化最为剧烈, 其中口门南侧800 m范围内–5 m线与–10 m线变化趋势相反, –10 m线往东北向凸出, 而–5 m线向西凸进, 这反映出该区域–10 m线受到了一定的淤积, 而–5 m线受到了冲刷。造成这种现像的原因可能与口门及导堤的方位密切相关, 口门面向东南, 区内侵蚀而来的泥沙会自口门进入, 而受北堤挡流作用的影响, 口门内的泥沙不易搬运出去, 故而导致口门处出现泥沙堆积, –10 m线也因此而向海凸出; 受南堤导流效应的影响, 涨落潮时南堤南侧会形成沿堤水流, 而近岸处因水深较浅受到的波浪作用较强, 在波浪掀沙、潮流输沙的作用下, 南堤南侧局部区域的泥沙会往口门处堆积, 故而在南堤南侧的–5 m线会出现一定的侵蚀。此外, 该时期在北堤东侧已形成面积约1 km2的–15 m线包络区, 而在废黄河口东北侧–8~ –13 m等深线已向岸凸进, 表明区内仍受到了一定的冲刷。

图5为1994~2014年典型水深等深线的对比图。从图上可以看出, 1994~2004年, –5, –10和–15 m等深线整体向岸内移, 尤以岸线拐角东南侧的–10和–15 m线为甚, 最大内移分别约1 300 和2 000 m, 反映出水下岸坡与海底平原接触部位受到强烈的侵蚀。2004~2014年, 除口门附近外, 典型等深线总体上继续向岸内移, 但内移明显减缓。受防波堤建设的影响, –5 m线的南堤至废黄河口段和–10 m线的口门往南1 km段向海外移, 这也表明防波堤对等深线的影响一般在数公里范围内。此外, 在口门以南, –15 m线向北移动, 最大北移约1 800 m, 这可能为防波堤间接影响的结果。总的来看, 研究区等深线整体上以向岸内移为主, 但相对前10 年来说, 近10 年内移已明显趋缓; 受防波堤建成的影响, 口门附近区域等深线出现外移, 但影响范围并不大。

2.3 海底冲淤变化特征

2.3.1 总体冲淤变化特征

利用1994年、2004年和本文实测的水深数据, 运用ArcGIS软件建立了水深DEM, 并进行一系列定量化计算分析, 在ArcGIS软件中创建这3个时段的冲淤变化图(图6)。受限于水深测量过程中的误差, 本研究将两期数据叠加误差定为±0.5 m。

2.3.1.1 1994~2004年冲淤变化特征

1994~2004年除局部区域外, 大部分受到侵蚀。翻身河口至废黄河口附近及–14 m以深大部分区域, 冲淤量小于0.5 m。该时期侵蚀最强烈的区域位于–10 ~ –14 m, 尤以港池口门东南侧最为严重, 4 m以上的侵蚀区面积达1.2 km2, 最大侵蚀高达5 m。该时期研究区海底地形总体上受自然侵蚀的影响, 主要侵蚀区位于水下岸坡与海床接触部位。

正值为淤积, 负值为冲刷

“﹢” deposition , “–” erosion

2.3.1.2 2004~2014年冲淤变化特征

该时期, 研究区大部分区域仍处于侵蚀状态, 最强侵蚀区与1994~2004年类似, 但侵蚀位置与强度稍有变化: 最强侵蚀区已移至翻身河口沿线区域, 水深也转移至–8~ –12 m, 最大侵蚀厚度也减弱至3.5 m。由此可见, 近年来研究区最强侵蚀区具有向岸内移的趋势, 且侵蚀强度逐渐变弱, 这也反映出随着侵蚀作用的持续, 水下岸坡的坡度也日趋稳定, 自然侵蚀也开始逐年减缓。

但该时期还有一个显著的变化, 即在防波堤建成之后, 口门附近和北堤北侧及研究区东南部已出现三大淤积区, 其中口门处的淤积厚高达3.5 m。这很可能为防波堤建设造成的影响, 因此, 该时期海底地形冲淤变化受自然侵蚀和人类工程活动的双重影响, 但在此过程中自然侵蚀已逐渐变缓, 而受防波堤影响的淤积变强。

总体上来看, 该时期研究区仍以自然侵蚀为主, 侵蚀作用仍大于淤积作用, 这也反映出防波堤的建设虽然改变了局部区域的冲淤, 但整体上并未改变区内的自然侵蚀环境, 因此, 在一定程度上来说, 人类工程活动对该区域的影响也相对较为有限。

2.3.1.3 两时期冲淤变化对比

两个时期的冲淤变化相比, 2004~2014年已出现三大淤积区域, 而1994~2004年淤积区极少, 反映出人类活动对该区域的影响十分明显。近10年来侵蚀最为强烈的区域位于港池南侧–8~ –12 m, 而1994~ 2004年期间在–10~ –14 m, 表明主要侵蚀区向岸内移, 侵蚀强度较前10年有所变小。近20年以来海底地形冲淤变化剧烈, 一方面可能是受海岸带海岸工程建设活动的影响, 另一方面受现代海洋动力作用与海岸地貌形态之间的不断自适应调整, 使得海底地形处于一种动态变化过程中[9-10]。

2.3.1.4 冲淤量的计算结果

利用3D Analyst中体积和面积的计算工具, 计算不同时期整个区域的冲淤变化指标, 计算结果表明(表1), 1994~2004年, 研究区冲刷量达105.82×106m3,淤积量仅为冲刷量的0.98%, 净冲刷量约为104.78× 106m3, 年均净冲刷速率为12.7 cm/a。2004~2014年, 冲刷量约为53.55×106m3, 淤积量为冲刷量的40%, 净冲刷量为31.60×106m3, 年均净冲刷速率为3.0 cm/a。与前10年相比, 近10年净冲刷量大幅减少, 约为前者的1/3; 淤积面积大幅增加, 至2014年已达冲刷面积的50%; 年均净冲刷速率大幅减小, 约为前者的1/4。据废黄河口相关研究表明, 黄河改道后废黄河口侵蚀的泥沙往其东南和西北两侧运移, 净输沙为东南方向, 年输净沙能力在10万m3以上[12], 这在一定程度上也验证了本文的计算结果。

2.3.2 典型断面变化特征

3条典型断面水深变化如图7所示(断面位置见图1, 0为起点, 1为终点)。DM-Ⅰ位于废黄河口南侧, 长约8 km; DM-Ⅱ位于南防波堤南侧, 翻身河北侧, 长约8.5 km; DM-Ⅲ位于废黄河口凸出部位, 现穿过北堤, 长约6.5 km。

1994~2004年, 3条断面总体上都受到了侵蚀, 侵蚀最为严重的区域一般位于水深–6~ –14 m的水下岸坡, –15 m以深的区域则相对稳定。2004~2014年, DM-Ⅰ距岸4 400 m以内, 坡度继续减小, 平均侵蚀量约0.8 m, 较前10年明显减缓; 通过计算, 该剖面水下岸坡坡度逐年变缓, 三时期的坡度分别为11.5‰、5.1‰和3.1‰。DM-Ⅱ在港池口门附近出现淤积, 其他区段总体上为受到侵蚀, 受防波堤建成的影响, 在正对口门的区域淤积最为明显, 最大淤积厚达3.5 m; 在4 000 m以远, 也即–16 m以深, 水深变化在0.5 m以内, 也反映出近期水下岸坡侵蚀的下限在–16 m水深附近。DM-Ⅲ在距堤200 m以内出现淤积, 而在距堤200 m以外, 受到一定的侵蚀, 但侵蚀量较小,一般小于1 m, 至–16 m水深左右基本达到冲淤平衡。

表1 滨海港区1994~2014年冲淤计算表

综上所述, 在防波堤建成之前, 滨海港区已达到了准平衡状态, 水下岸坡与海底平原两种地貌分界较为明显, 水下岸坡较为陡峭, 海底平原十分平缓, 侵蚀最为剧烈的区域为水下岸坡与海床接触部位, 冲淤平衡点已由建堤前的–14~ –15 m下移至建堤后的–16 m左右; 受防波堤建设的影响, 在防波堤附近, 尤其口门附近出现较为明显的淤积。

3 讨论

3.1 冲淤变化原因初步探讨

3.1.1 建堤前冲淤变化原因探讨

1994~2004年研究区侵蚀强烈的区域主要在口门–10~ –14 m等深线附近, 也即岸线拐角外侧水下岸坡海域。以拐角为界, 该时期南部侵蚀作用也略强于北部, 这与南部岸线与常风浪方向夹角大, 受波浪作用强有关[18-20]。该时期翻身河至废黄河口近岸浅水区处于弱侵蚀状态, 这可能为该时期主要侵蚀区离岸较远有一定的关系, 此外, 拐角北部的岸线泥沙运移也有一定的掩护作用[10]。总体上来看, 该时期主要是受黄河改道的影响泥沙来源几乎断绝, 水动力的改造开始起主导作用[1-3, 23], 处于自然侵蚀状态。

3.1.2 建堤后冲淤变化原因探讨

2004~2014年期间侵蚀最为强烈的区域与1994~ 2004年类似, 但侵蚀位置与强度稍有变化, 该时期最强侵蚀区稍有南移, 已移至翻身河口沿线区域, 水深也转移至–8 ~ –12 m。该时期形成的三大淤积区域与废黄河口所处的以侵蚀作用为主的大背景明显相反, 这可能与滨海港防波堤建成之后该区域的流场发生改变有关[21], 这也与本文水文观测结果一致。

据以往研究结果表明, 防波堤的建成后产生了口门回流、沿堤水流和口门横流[21]。在港池口门附近, 涨潮时以SE流为主, 潮水自口门进入港池, 产生顺时针回流, 南堤南侧水流流向浅水区; 落潮时, 潮流往NW向, 潮水自口门流出港池, 受南堤阻挡, 在口门南部产生逆时针方向的回流, 浅水区流水沿南防波堤流向深水区; 与此同时在口门附近产生横向水流, 在上述流场的作用下, 侵蚀带来的泥沙逐渐在口门南部悬浮再沉积, 故而造成口门南部的淤积。

总之, 在长期的侵蚀过程中, 海底形态要与海洋动力趋于适应, 直至达到新的平衡状态[8], 这个演变过程与波浪、潮流等动力要素的强度分布密切相关。区内自然侵蚀逐渐向岸内移, 且随着水下岸坡逐渐变缓, 侵蚀作用也逐渐变弱, 再加之防波堤建设引起的淤积, 最终形成了现在的冲淤分布格局。

3.2 防波堤对周边海域影响范围

以往研究成果表明, 自黄河改道以来废黄河口长期处于侵蚀状态[1-2, 20], 但在防波堤建成之后, 已出现三大淤积区, 因此从某种程度上来说, 淤积现像的出现为防波堤影响的结果。至于防波堤附近侵蚀区域, 可能为自然侵蚀的结果, 也可能为防波堤影响的结果, 故而不好判别, 因此, 本文主要分析防波堤建成之后对周边海域产生的淤积(图8)。

从图8可以看出, 防波堤建成之后, 对周边海域直接影响范围面积约13.4 km2, 其中北堤北侧和东侧影响范围较小, 最大影响范围约为2 km; 而南堤南侧影响较大, 最大可至废黄河口, 距港池口门约5 km。根据区内淤积情况, 可分为三大淤积区。

Ⅰ区: 位于南堤南侧, 为区内最主要的淤积区, 尤以港池口门附近最为严重, 往南延伸至翻身河, 距港池口门约4 km, 宽度自北向南逐渐变窄。0.5 m以上淤积面积约为4.7 km2, 其中淤积2 m以上为2.2 km2。该区域的淤积对南堤有一定的防护作用, 但也易造成口门堵塞。

Ⅱ区: 位于北堤东北部, 分布范围较小, 0.5 m以上淤积面积约为1.1 km2, 其中1.5 m以上约为0.45 km2, 最大淤积厚度可达2.5 m。该区域分布较小, 且远离航道区, 对港区影响较小。

Ⅲ区: 位于东南部, 分布范围较大, 但淤积厚度较小, 可能为防波堤间接影响区域, 0.5 m以上淤积区面积约为9.6 km2, 其中1 m以上为1.7 km2, 最大淤积厚度约为1.4 m。该区域东侧为宽坦的海底平原, 远离航道, 因此该区域的淤积对港区的影响有限。

3.3 冲淤变化对港区的影响

泥沙淤积或冲刷是一柄双刃剑, 如泥沙淤积对于防波堤的根部有一定的防护作用, 但冲刷则是有害的; 另一方面, 对港池航道而言, 泥沙淤积易堵塞航道, 而冲刷则是有利的。因此, 海底冲淤变化对港区而言不可避免会造成一些影响。基于前文分析将海底冲淤变化对港区的危害分为淤积和冲刷两类。

一类: 位于港池口门附近区域, 主要表现为泥沙淤积对港池口门产生的危害, 目前急需采取相关措施进行治理。近10 年该区域淤积较为严重, 最大淤积厚高达3.5 m, 口门处水深已不足–10 m, 极易造成航道堵塞。

二类: 位于北堤东侧, 主要表现为泥沙冲刷对防波沙堤产生的影响。该区域近10年来–1 m侵蚀线离防波堤仅数10 m, 有冲刷防波堤根部的风险。通过前文分析结果可知废黄河口主要侵蚀区有向岸内移的趋势, 因而该段防波堤很有可能会因侵蚀内移而受到冲刷。

文中的研究结果目前暂未考虑正在建设的港区北部物流园和南部中海油的LNG码头的影响。

4 结论

1) 防波堤建成之前滨海港区以自然侵蚀为主, 达到了准平衡状态, 水下岸坡和海底平原分界较为明显, 水下岸坡为侵蚀最为剧烈的区域, 海底平原处于相对稳定的状态。

2) 受自然侵蚀的影响, 水下岸坡继续向岸内移, 目前最强侵蚀区域已内移至–8~ –12 m, 冲淤平衡点已由建堤前的–14~ –15 m下移至建堤后的–16 m左右; 近10年侵蚀速率明显减缓, 年均净冲淤速率约为前10 年的1/4。

3) 受防波堤挡流效应的影响, 滨海港区口门南侧已由往复流转变为旋转流, 防波堤周边流场变化是引起海底冲淤格局重新分布的主因。

4) 在自然侵蚀和防波堤挡流效应双重影响下, 在港池口门南侧、北堤北侧和东南部已出现三大淤积区域, 尤以口门附近淤积最大, 最大淤积厚达3.5 m。防波堤对周边海域直接影响范围约13.4 km2, 其中主要分布于港池南侧, 最大影响范围可达废黄河口, 影响距离可达5 km。

5) 海底冲淤变化对港区的危害主要为口门淤积和北堤局部冲刷, 其中口门附近淤积已造成口门处水深不足–10 m, 北堤有因侵蚀内移而受到冲刷的风险, 建议后期加强重点淤积和侵蚀区域的监测和防护工作。

[1] 李元芳. 废黄河三角洲的演变[J]. 地理研究, 1991, 10(4): 29-38. Li Yuanfang. The development of the abandoned Yellow River Delta[J]. Geographical Research, 1991, 10(4): 29-38.

[2] 虞志英, 陈德昌, 金镠. 江苏北部旧黄河水下三角洲的形成及侵蚀改造[J]. 海洋学报, 1986, 8(2): 197-206. Yu Zhiying, Chen Dechang, Jin Liu. Construction and erosion of the abandoned Yellow River submerged delta in northern of Jiangsu Province[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1986, 8(2): 197-206.

[3] 任美锷. 江苏省海岸带和海涂资源综合调查报告[M]. 北京: 海洋出版社, 1986: 517-519. Ren Mei’e. The Report of Integrated Survey for Coastal Zone and Tidal Flat in Jiangsu Province[M]. Beijing: China Ocean Press, 1986: 517-519.

[4] 张林, 陈沈良. 苏北废黄河三角洲沉积物的时空变化特征[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2012, 32(3): 11-18. Zhang Lin, Chen Shenliang. Spatial and temporal variation in sediment distribution in the abandoned Yellow River Delta of north Jiangsu[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2012, 32(3): 11-18.

[5] 卢健, 李安春. 南黄海表层沉积物粒度特征季节变化及其影响因素[J]. 海洋科学, 2015, 39(3): 48-58. Lu Jiang, Li Anchun. Seasonal variations and influencing factors of the grain size characteristics of surface sediments in the South Yellow Sea[J]. Marine Sciences, 2015, 39(3): 48-58.

[6] 陈可锋, 王艳红, 陆培东, 等. 苏北废黄河三角洲侵蚀后退过程及其对潮流动力的影响研究[J]. 海洋学报, 2013, 35(3): 189-196. Chen Kefeng, Wang Yanhong, Liu Peidong, et al. Research on the abandoned Huanghe River Delta erosion process and impact on tidal current dynamic characteristic of the Huanghai Sea off the coast of North Jiangsu, China[J]. Acta Oceanologica Sinica (in Chinese), 2013, 35(3): 189-196.

[7] 高抒. 废黄河口海岸侵蚀与对策[J]. 海岸工程, 1989, 8(1): 37-42. Gao Shu. Erosion of old Yellow River Delta in Northern Jiangsu and coast protection[J]. Coastal Engineering, 1989, 8(1): 37-42.

[8] 张忍顺, 陆丽云, 王艳红. 江苏海岸侵蚀过程及其趋势[J]. 地理研究, 2002, 21(4): 469-478. Zhang Renshun, Lu Liyun, Wang Yanhong. The mechanismand trend of coastal erosion of Jiangsu Province in China[J]. Geographical Research, 2002, 21(4): 469-478.

[9] 闫秋双, 刘荣杰, 马毅. 1973年以来射阳河口附近海岸蚀淤变化遥感分析[J]. 海洋科学, 2015, 39(9): 94-100. Yan Qiushuang, Liu Rongjie, Ma Yi. Remote sensing analysis of shorline changes along the coast near the Sheyang River Estuary of Jiangsu Province since 1973[J]. Marine Sciences, 2015, 39(9): 94-100.

[10] 虞志英, 张国安, 金镠, 等. 波流共同作用下废黄河河口水下三角洲地形演变预测模式[J]. 海洋与湖沼, 2002, 33(6): 583-590. Yu Zhiying, Zhang Guoan, Jin Liu, et al. Evolution prediction of the abandoned Yellow River Submerged Delta under wave and current[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2002, 33(6): 583-590.

[11] 徐敏, 陆培东. 波流共同作用下的泥沙运动和海岸演变[M]. 南京: 南京师范大学出版社, 2005: 232-235. Xu Min, Lu Peidong. Sediment movement and coastal evolution under wave and current[M]. Nanjing: Nanjing Normal University Press, 2005: 232-235.

[12] 裴义亭, 陆培东. 滨海港区海岸稳定性及深水航道工程对其的影响研究[J]. 现代交通技术, 2011, 8(6): 87-91. Pei Yiting, Lu Peidong. Study on the coastal stability of Binhai Harbour and it’s impact from Deep Waterway Project[J]. Modern Transportation Technology, 2011, 8(6): 87-91.

[13] 哈长伟. 江苏淤泥质海岸侵蚀与沉积特征研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2009. Ha Changwei. Erosion processes and sedimentary features along the muddy coast in Jiangsu Province[D]. Shanghai: East China Normal University, 2009.

[14] 管君阳, 谷国传. 废黄河口海岸的期侵蚀特征与机理[J]. 海岸工程, 2011, 30(2): 50-61. Guan Junyang, Gu Guochuan. Recent erosion characteristics and mechanism of Old Yellow River Estuarine shoreline[J]. Coastal Engineering, 2011, 30(2): 50-61.

[15] 王志一, 徐素宁, 姜艳辉, 等. 苏北废黄河三角洲岸线变迁与海岸冲淤动态遥感监测[J]. 南水北调与水利科技, 2013, 11(1): 136-139. Wang zhiyi, Xu Suning, Jiang Yanhui, et al.Remote sensing based dynamic monitoring of coastline change and coastal erosion and deposition of the abandoned Yellow River Delta in northern area of Jiangsu Province[J]. South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology, 2013, 11(1): 136-139.

[16] 刘佰琼, 徐敏, 刘晴. 港口及临港工业围填海规模综合评价研究[J]. 海洋科学, 2015, 39(6): 81-87. Liu Baiqiong, Xu Min, Liu Qing. Study on sea reclamation scale evaluation for port and fac-ing-port industry[J]. Marine Sciences, 2015, 39(6): 81-87.

[17] 李安龙, 杨肖迪, 罗小桥, 等. 防波堤建设前后废黄河水下三角洲冲淤变化特征与成因研究[J]. 中国海洋大学学报, 2015, 45(6): 85-90. Li Anlong, Yang Xiaodi, Luo Xiaoqiao, et al. The study on characteristics and mechanisms of erosion/accumulation in the abandoned Huanghe River Subaqueous Delta before and after breakwater construction[J]. Periodical of Ocean University of China, 2015, 45(6): 85-90.

[18] 周良勇, 陈斌, 刘健, 等. 江苏废黄河口外夏季悬浮泥沙运动[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2009, 29(6): 21-28. Zhou Liangyong, Chen Bin, Liu Jian, et al. Observation of currents and suspended sediment concentration off northern Jiangsu Coast, China[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2009, 29(6): 21-28.

[19] 陈斌, 周良通, 刘健, 等. 废黄河口海域潮流动力与悬沙输运特征[J]. 海洋科学, 2011, 35(5): 73-81. Chen Bin, Zhou Liangyong, Liu Jian, et al. The relationship between the suspended sediment movement and tidal current dynamic characteristic in Old Yellow River Delta[J]. Marine Sciences, 2011, 35(5): 73-81.

[20] 王林, 杨建洪, 李冠男, 等. 江苏近岸海域HJ CCD 影像悬浮泥沙遥感反演[J]. 海洋科学, 2016, 40(2): 77-83. Wang Lin, Yang Jianhong, Li Guannan, et al. Retrieval of suspended sediment concentration from HJ-CCD imagery in Jiangsu coastal sea[J]. Marine Sciences, 2016, 40(2): 77-83.

[21] 中交第一航务工程勘察设计院有限公司. 盐城港滨海港区10万吨级航道工程可行性研究报告[R]. 天津: 中交第一航务工程勘察设计院有限公司, 2008. China Communications Construction First Harbor Consultants CO., LTD. Feasibility study report on 100, 000 ton Waterway Engineering at Binhai Port[R]. Tianjin: China Communications Construction First Harbor Consultants CO., LTD, 2008.

[22] 中交第一航务工程勘察设计院有限公司. 江苏滨海十万吨级航道工程水文测验报告[R]. 天津: 中交第一航务工程勘察设计院有限公司, 2008. China Communications Construction First Harbor Consultants CO., LTD. Marine hydrological observation report on 100, 000 ton Waterway Engineering at Binhai Port[R]. Tianjin: China Communications Construction First Harbor Consultants CO., LTD, 2008.

[23] 薛春汀, 刘健, 孔祥淮. 1128—1855年黄河下游河道变迁及其对中国东部海域的影响[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2011, 31(5): 25-36. Xue Chunting, Liu Jian, Kong Xianghuai. Channel shifting of lower Yellow River in 1128—1855AD and it’s influence to the sedimentation in Bohai, Yellow and East China[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2011, 31(5): 25-36.

(本文编辑: 刘珊珊)

The influence of breakwater construction on the underwater terrain in the Binhai Port, Yancheng City

LIU Qiang, YAN Yu-ru, XIANG Li-hui, ZHANG Xiao-fei, PENG Xiu-qiang

(Institute of Geochemical Exploration and Marine Geological Survey, East China Mineral Exploration and Development Bureau, Nanjing 210007, China)

A bathymetric survey and fixed-point observation of marine hydrology at the Binhai Port was conducted using thedual frequency sounder and acoustic Doppler current profiler. The characteristics of erosion and deposition before and after breakwater construction were analyzed by comparing with data obtained from previous studies. The results showed that offshore slope was the major area of erosion, whereas sea-bottom plain was relatively stable in the last 20 years. Offshore slopes have a tendency of moving toward the shore. The area with the highest amount of erosion has a depth of around −8 m to −12 m. The rate of natural erosion has significantly lowered in recent times, and the average annual erosion rate is approximately 1/4 times of that observed in the last 10 years. The rectilinear flow was changed to rotating flow at the southern entrance, and it was influenced by the baffle effect of the breakwater. Three deposition areas have been identified in recent years, the most serious area being the one at the harbor entrance; the maximum deposition in this area was 3.5 m in thickness and −10 m in depth. The breakwater construction influenced approximately 13.4 km2of the surrounding area, including the Yellow River Estuary. We observed that the construction of breakwater was an important factor for the redistribution of sediments. The study provided the basic data for the maintenance of the breakwater and the subsequent establishment of a 300 000 ton waterway project on the Binhai Port.

theBinhai Port; breakwater; erosion and deposition; abandoned the Yellow River Delta

Sep. 4, 2016

[Marine Geology Security Project of Geological Survey of China, No. GZH201200506; Comprehensive Geological Survey Project of Jiangsu Coastal Area, No. [2014]47]

P714.7

A

1000-3096(2017)03-0080-09

10.11759/hykx20160904002

2016-09-04;

2017-01-11

中国地质调查局海洋地质保障工程专项(GZH201200506); 江苏沿海地区综合地质调查专项(苏国土资发[2014]47号)

刘强(1985-), 男, 江西高安人, 硕士, 工程师, 主要从事海洋地质调查研究工作, E-mail: lauqung@qq.com, 电话: 13951625243