1、本科毕业论文（20 届）磨刀门河口拦门沙的形成与演变机制所在学院 专业班级 海洋技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 中文摘要目 录中文摘要 .I英文摘要 .II前 言.11 磨刀门河口概况 .21.1 地质地貌特征 .21.1.1 地质基础 .21.1.2 地貌特征 .21.2 水动力特征 .41.2.1 径流动力特征 .41.2.2 海洋动力特征 .51.3 泥沙来源与特征 .91.3.1 泥沙来源 .91.3.2 泥沙运动特征 .92 磨刀门河口拦门沙的形成机制 .112.1 拦门沙的形成条件 .112.2 河口环流 .112.3 河口最大浑浊带 .112
2、.3.1 最大浑浊带含沙量的变化 .122.3.2 最大浑浊带的移动规律 .123 磨刀门河口拦门沙的演变过程 .133.1 拦门沙的季节演变 .153.2 拦门沙的年际演变 .153.3 拦门沙的演变趋势 .16结 论 .18参考文献 .19本科毕业论文 中文摘要磨刀门河口拦门沙的形成与演变机制摘要 拦门沙是由于河海交互作用在入海河流的河口形成的一种堆积体。河口拦门沙常处在河流入海的咽喉部位，是海陆相互作用的产物，也是河口水沙与河床作用最剧烈的地带。拦门沙淤积的原因很多，其丰富的来水来沙是最根本的因素，其次是有海陆相互作用下的动力条件以及细颗粒泥沙絮凝环境等。磨刀门河口是西江主要出海口门，径
3、流作用强烈，以径流输沙为主。根据实测水文、地形资料和历史资料，研究磨刀门拦门沙区域的动力沉积过程和地貌演变特征。结果表明：在丰富的径流来沙作用下，在径流动力与潮汐、高盐陆架水及沿岸海流等海洋动力综合作用下，造成了拦门沙处泥沙的淤积。而且径流作用的外移和加强是拦门沙内坡冲刷外移和深槽加速向外推进的主要原因；波浪在拦门沙地区的折射与绕射往往使拦门沙迎浪侧的泥沙遭受侵蚀，而侵蚀所产生的泥沙一方面横向搬运，使拦门沙位置加高，另一方面又纵向输移，改变拦门沙的平面形态。河口的深槽外移扩展，一主一支分汊明显；拦门沙内坡冲刷外移，外坡变化不大，纵向宽度变窄；拦门沙西区淤积，拦门沙中心区和拦门沙东区冲刷；地貌轴
4、线总体向南和西南方向偏转。关键词 磨刀门河口；拦门沙；最大浑浊带；河口环流 本科毕业论文 英文摘要IIThe Mechanism of the Development and Evolution of the Mouth Bar in the Modaomen EstuaryAbstract The sandbar-dotted is due to interactions in into the rivers of hohai the estuary of the formation of a stained。Estuary in the sandbar-dotted often river
5、 into the sea, the throat chakra is the result of interaction of the sea-land estuarine water, but also the most drastic sand and riverbed role of zone. The sandbar-dotted deposition for many reasons, its rich coming water and sediment is the most fundamental factors, it is to have the sea land inte
6、raction dynamic conditions and fine sediment flocculation environment, etc. Sharpening door estuary is xijiang main blooms, door, runoff in runoff lose function strong sediments. According to the measured hydrology and topographic data and historical material, research whet knife gate the sandbar-do
7、tted regional power sedimentary processes and morphological evolution characteristics. The results show that in the rich runoff and sediment role in runoff, power and the tides, high salt oil-bearing water and coastal current etc, Marine dynamic comprehensive action has caused the sandbar-dotted pla
8、ce of the sediment deposition. And the offshoring and strengthen the role of runoff is within the sandbar-dotted slope erosion acceleration outward and the main reasons; The sandbar-dotted region waves at the refraction and diffraction often make the sandbar-dotted meet the wave side, and sediment s
9、uffered from erosion produced on silt erosion of transverse handling, make the sandbar-dotted position, on the other hand, heightening the longitudinal lose move, change the sandbar-dotted graphic form. Estuarine of outward expansion, a Lord pp.207-216, whose streams is obvious; The sandbar-dotted s
10、lope erosion within cities, big changes in the slope, narrow longitudinal width; The sandbar-dotted west deposition, the sandbar-dotted centres and the sandbar-dotted east flushing; Landform axis to south and southwest general direction deflection. key words Sharpening door estuary; The sandbar-dott
11、ed; Maximum turbidity belt; Bayou circulation 本科毕业论文 前言1前 言河口拦门沙是径流泥沙输移过程中，由于能量释放，在河流、海洋双向水流的相互顶托作用下，径流势能锐减、咸淡水混合、泥沙絮凝沉积而发育隆起于口门的沙体(叶青超，1996) 1。由此可见，它是陆海动力相互作用的产物。钱宁（1964）曾将入海河口分为三角洲和三角江两大类 2。这样分类表面看来仅是基于河口的平面形态，但实际上还是反映了陆海两种势力相互抗衡的内在联系，其差别就在于河口段成型淤积体部位的不同。三角江河口由于潮流强、径流弱且含沙量小，成型淤积体深入河口以内，常称为沙坎；三角洲河口
12、一般径流强且来沙量较大，潮流较弱，成型淤积体则位于河口口门附近，这就是拦门沙。 珠江磨刀门口出海航道，内联西江，外接南海，是珠江三角洲东侧各工业城市的主要出海通道之一。随着外向型经济的快速发展，西江已成为我国连接大西南和沿海港澳地区的一条水运大通道，而磨刀门水道是西江的主干出海水道，其洪泄量和输沙量约占西江口的 1/3，因此磨刀门水道航道的整治已经成为一项十分重要的任务。磨刀门拦门沙主要是洪季河流提供泥沙淤积而成。拦门沙形成后，对河口动力及地貌演变有重要的影响。拦门沙的形成促使河口分汊，拦门沙淤积增高并最终成陆，对河口分汊有稳定作用。目前，拦门沙中心区为磨刀门拦门沙的主体，外型呈三角形，其稳定
13、十分重要，如其发生摆动，则势必影响东、西汊的稳定。洪季磨刀门由具有惯性湍流和摩擦湍流特性的下泄喷射流控制，其携带泥沙随湍流扩散，淤积于扩散末端位置附近。从上世纪 80 年代中后期开始，磨刀门内海区实施了大规模围垦，内海区水流集中，动力作用加强，口门位置也相继随导堤的“约束”而外推，现已移到交杯沙-石栏洲一线附近，拦门沙位置也相继发生向外的移动。曾有许多学者和工程技术人员对其进行了卓有成效的研究工作。西江（磨刀门）河口拦门沙淤积，不仅使河口主河道失去舟揖之利，也严重影响西江浅洪排涝，成为珠江日门整治规划的重大问题，所以，深刻了解河口拦门沙的形成和演变机制，可以更好的对磨刀门河口拦门沙的治理以及加
14、强对航道的整治。本科毕业论文 磨刀门河口概况21 磨刀门河口概况1.1 地质地貌特征1.1.1 地质基础地貌和地质构造背景是河口发育的基础。从静态分析，在水动力特征类似的情况下，宏观地貌的差异，会影响河口三角洲的正常发展，微地貌则主要影响河口地貌的形成。若从动态考虑，剧烈的构造变动不仅贯穿在河口发育的全过程，而且对它们的演变有时会起重要的作用。珠江三角洲基底地貌的特征是，在西、北江三角洲有北西向的五岭五谷，在东江有北东向的一岭两谷，主要河道就沿这些岭间谷地发育。在西、北江三角洲，除北西向的断裂带之外，还受北东向断裂的影响。因此，它的基底地貌表现为棋盘状格局，后者成为谷地的“门槛” 。当河流遇到
15、这些“门槛”时，切穿之处就成为口门，未能切穿之处则河道分汊。河流冲开缺口之后，堆积成扇形的三角洲，地理界称之为“冲缺三角洲“。珠江三角洲就是由多个冲缺三角洲叠置组合而成的复合冲缺三角洲。这种构造与地貌格局造成了珠江河网三角洲发育的基础，而珠江三角洲的径流含沙量小和比降平缓的特性，则保证了河网的稳定发展。磨刀门及其临近地区作为华南准地台的一部分，中生代燕山运动发生断裂和大规模的岩浆活动，构造受北东南西和北西南东向两组断裂系交叉支配，以后在喜马拉雅运动时，又受差异振荡运动的影响，发生块断隆起或陷落，造成许多块状山丘和盆地。冰后期海侵及珠江冲积的结果，形成了具有棋盘状的山丘。岛屿、低地和水网特色的珠
16、江三角洲。而磨刀门水道则是在北西向的西江断裂的基础上发育起来的 3。1.1.2 地貌特征磨刀门是西江的主要入海口门，也是珠江三角洲的主要泄洪通道（图 1） 。河口地形滩槽分异明显。磨刀门水道自然向海外延伸，口内有一系列的山丘、海岛，自东而西有忙洲、横琴岛、石栏洲、鹤洲、横洲、马鬃岛、大、小冈岛和三灶岛等。岛屿之间有洪湾水道，磨刀门水道，白龙河水道和龙屎窟水道等。磨刀门水道主槽位于鹤洲与横琴岛之间，呈北西南东走向自然向外海延伸，槽床呈冲刷状态，至石栏洲岛以南河槽形态发生分汊，原有主槽向西南偏移，由于拦门沙东翼的推进，在拦门沙与石栏洲之间形成一条东南方向发展的深槽。三灶岛与鹤洲围垦区之间的白龙河水
17、道是西垦区的排水通道，经龙屎窟出海，因来水来沙较少，淤积较快，浅滩较多，龙屎窟下段因涨潮流作用强，仍具有较深的深槽，但深槽长度较以前有所缩减。拦门沙东西两翼分别与横琴岛边滩和交杯沙浅滩衔接，呈新月形沙坝向海突出。本论文的研究范围，主要为磨刀门河口段、口外海滨段及部分原磨刀门浅海区（图 2） 。本科毕业论文 磨刀门河口概况3图 1 磨刀门河口在珠江三角洲中的位置Fig.1 Sharpening door the position in the pearl river delta river图 2 磨刀门河口地形图Fig.2 Sharpening door estuary topographic
18、map 本科毕业论文 磨刀门河口概况41.2 水动力特征1.2.1 径流动力特征根据资料分析与数据统计，西江径流以马口站为例，多年平均流量 7490m3/s，汛期流量11735m3/s，枯期流量 3359m3/s，多年平均径流总量 2360 亿 m3，约占珠江水量的 74。西江径流年内分配不均，4-9 月份洪季径流量约占全年的 80，最大月径流量占全年的 18.7，径流年际变化最大值约是最小之值的 3 倍，年径流量变差系数为 0.21，均小于北江、东江，与北方河流相比变率更小。珠江流域多暴雨，降雨强度大，时间长。汛期内一般每年有 5 次洪峰，若遇上大潮顶托和台风增水，水位很高。西江马口站洪峰流
19、量远高于北江、东江洪峰流量，通常西江洪水涨落相对较慢，洪水经过三榕峡、大鼎峡、羚羊峡等峡谷的调节，洪峰较缓和。但集水面积大，洪水量多，洪峰仍很高，沿程各大支流汇入，使干流洪水过程呈多峰臃肿的形式。相比之下，北江洪水涨落较快，峰高而量相对较小。西江干流南下经各汊道分水，其中磨刀门水道分流量占绝对优势。磨刀门多年平均径流量为 923 亿 m3，其年内径流流量分配情况（马口站）如图 3。磨刀门泄洪流量约占马口站流量的三分之一，占西、北江径流量的四分之一，居珠江三角洲八大口门之首（图 4） ，为珠江主要泄洪通道。图 3 磨刀门河口平均流量年内变化Fig.3 The average flow years
20、 shapening door estuary changes本科毕业论文 磨刀门河口概况5图 4 珠江河口八大口门径流量变化Fig.4 Pearl river estuary channel runoff eight changes 磨刀门河口径流量与进潮量比值为 5.78，径流占主导地位。据资料分析 4，除龙屎窟外，各口断面的径流始终占主导地位。径流量和进潮量的比值0.1 者，一般在口外形成拦门沙 5。磨刀门径流很强，拦门沙处于河口外。汛期洪水分别从龙屎窟、洪湾水道和磨刀门水道排出，洪季小潮或大潮中水位以下时，磨刀门河口段由径流控制，下泄喷射流表现为惯性湍流扩散和摩擦湍流扩散特点。下泄喷射
21、流扩散进入拦门沙范围，因河床摩擦影响，流速减慢；过拦门沙后，出口水流漂浮在高盐陆架水之上，此时表层下泄流几乎不受床底摩擦影响，表层冲淡水可扩散到口外海滨较远区域。枯季和平水期，磨刀门下泄喷射流在拦门沙内外坡表现为漂浮扩散水流的特点。由于受西南向沿岸流的影响，磨刀门入海径流向偏西方向扩散。1.2.2 海洋动力特征（1）潮汐磨刀门河口附近灯笼山站的潮性系数为 1.5，属于不规则半日混合潮，日潮不等现象显著。每个太阴日发生两次涨潮两次落潮，每一个半日潮历时约 12 个小时 25 分钟，潮型一般是以高高潮低低潮低高潮高低潮的形式出现，大约经过 12 天或 13 天，潮型变为低高潮高低潮高高潮低低潮的形
22、式。冬、春之间高高潮多处现在夜间，低低潮多出现于白天，夏、秋季则相反。磨刀门河口平均潮差不足 1m，属弱潮河口，据灯笼山站 19591998 站潮位资料统计，磨刀门多年平均潮差为 0.84m，最大涨潮潮差为 2.98m，平均最大潮差为 1.73m；最大落潮潮差为2.74m，平均最大落潮潮差为 2.06m。与鸡啼门、虎跳门比较，磨刀门潮差较小。枯水期，由于鸡啼门、虎跳门及崖门潮水上溯，在磨刀门水道附近汇潮，使干流汇潮区附近产生横比降，右岸水位高于左岸。汛期，西江强大洪流经鸡啼门、虎跳门及崖门分流，又导致左岸水位高于右岸。磨刀门主流水道横比降的存在，将对泥沙输移及河道冲淤产生重要的影响。磨刀门河口
23、潮波在上溯过程中变形，潮差自外海向陆沿程递减。据统计，三灶站多年平均潮差为 1.08m,口门附近灯笼山站多年平均潮差为 0.83m,上游的竹银站则减小为 0.66m，天河站减小为 0.46m。潮差向上游沿程减小，主要是受河床和径流摩擦阻力的影响，潮波的能量逐渐消耗所致。磨刀门河口潮汐在运动过程中，一方面受上游来水来沙阻拦，另一方面受岸线和水下地形本科毕业论文 磨刀门河口概况6的影响，在由外海向口门推进时，其前波增大，后波减缓，从而导致涨潮历时向上游逐步减小，落潮历时逐渐增加，落潮历时大于涨潮历时。据大横琴站和灯笼山站 2003 年 9 月 26 日27 日的逐时潮位资料统计，大横琴站涨潮历时为
24、 11h，落潮历时为 14h，落潮历时比涨潮历时长 3h。灯笼山站涨潮历时为 10h，落潮历时为 15h，落潮历时比涨潮历时长 5h。（2）潮流据实测数据和资料分析，磨刀门属于强径流弱潮流、洪潮混合影响的口门，山潮比为5.77。当上游马口站流量大于 10000m3/s 时，径流影响明显加强；当马口站流量小于 6000m3/s 时，以潮流作用为主。磨刀门灯笼山站年平均涨潮量为 160 亿 m3，占八大口门总涨潮量 4.25；落潮量为 1083 亿 m3，占八大口门总落潮量 15.4。磨刀门河口不同区域潮流流向差异较大。在纵向上，自拦门沙外坡至口内，潮流流向具有旋转流半旋转流往复流的过渡变化特征。
25、口外主要潮流方向为西北东南向，涨潮流为西北向，落潮流为东南向，转流时作顺时针旋转。根据 2003 年 9 月 2627 日再磨刀门进行的水文同步测验资料分析，拦门沙外坡 10m 水深处，受潮波相互迭加、海底摩擦和海岸反射影响，中、底层基本上都为旋转流，水流呈顺时针方向旋转，表层潮流受西向沿岸流影响，表现为往复流特性；在拦门沙顶部，潮流已转变为半旋转特性；而在大井角附近，由于受径流和河槽地形影响，潮流表现为往复流特性，落潮流向明显，涨潮流向比较复杂。落潮时磨刀门水道径流主流分别从横洲和龙屎窟出口，一分支经洪湾出澳门。潮流界取决于上游来水量和口门的涨潮量，季节变化较大。枯水期潮流界可达永安高要之间
26、，洪水期一般可推至口门附近。当马口站枯水流量约为 2500m3/s 时，潮流界在三榕峡附近。由于河口潮差小，潮流量受潮差的制约不大。影响河口潮流量的主要因素是径流的枯丰，上游来水来沙量的多寡直接左右河口涨潮量变化。磨刀门河口潮流量变化总趋势是，汛期的落潮流量比枯季大，枯季的涨潮流量有明显的变化。潮流流速受径流的影响变化较大。据磨刀门河口实测结果（2003 年 9 月 2627 日） （图5） ，垂线平均最大涨潮流速为 0.68m/s，垂线平均最大落潮流速为 1.13m/s，远小于潮优型河口（钱塘江河口） 。潮流动力在磨刀门拦门沙区域存在差异，总体而言是落潮动力大于涨潮动力。大井角附近，落潮时，受径流影响，落潮流速较大，表层最大流速为 1.72m/s，底层为0.88m/s，落潮平均流速垂向变化与河流相似，由表层至底层逐渐较小。涨潮时，受径流阻挡的影响，涨潮流速普遍小于落潮流速。靠近拦门沙顶，流速小于大井角附近，实测最大落潮流速为 1.66m/s，最大涨潮潮流速为 0.70m/s，落潮流速大于涨潮流速。垂向分布上，由表层至底层逐渐减小。在口外海滨，流速明显较小，实测流速均在 0.30m/s 以下。就整个河口来说，落潮流速大于涨潮流速，表层流速大于中、底层流速。
