江苏盐城大丰港西洋深槽冲淤变化特征

张 刚, 杨轮凯， 闫玉茹， 范彦斌， 赵 刚

(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)

江苏盐城大丰港西洋深槽冲淤变化特征

张 刚, 杨轮凯， 闫玉茹， 范彦斌， 赵 刚

(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)

西洋深槽是大丰港赖以生存的重要航道。在野外地质调查实测资料的基础上，结合以往的地形资料，从典型断面、等深线、区域等不同角度综合分析了近年来西洋深槽的地形冲淤变化特征，发现西洋深槽近期整体处于基本稳定状态。调查成果已转化应用，为大丰港区港航规划和可持续开发建设提供了基础数据。

西洋深槽；冲淤变化特征；稳定状态；大丰港；江苏盐城

0 引 言

目前，江苏辐射沙洲岸段港口主要利用天然潮流通道作为进港航道，例如大丰港、洋口港等，其稳定性对港口的建设和发展至关重要。西洋深槽作为大丰港赖以生存的主要航道，在建港初期经前人论证，表明西洋深槽处于动态平衡状态(朱大奎等，1986)。

随着沿海大开发的积极推进，大丰港港区建设、风电开发、围海造地工程等人类活动开发力度加大，可能对西洋深槽的稳定性产生一定的影响，特别是条子泥大规模滩涂围垦，一定程度上改变了周围的水动力系统，有可能打破西洋深槽基本稳定状态。因此，利用近年来的实测数据，从不同角度对西洋深槽的稳定性进行分析评价，为大丰港区深水航道建设提供技术支撑。

1 研究区概况

1.1 西洋深槽地理位置

江苏辐射沙脊群是中国南海南部近岸海陆相互作用的产物，黄海南部近岸曾是古长江和古黄河泥沙的倾泻场，沉积物种类多，数量大，为辐射沙脊的发育提供了物质基础。典型潮流是辐射沙脊形成的主要动力，东海的前进潮波和南黄海逆时针旋转潮波两大独特的南黄海潮波系统在江苏东部海域辐聚现象的存在，使江苏沿岸具有潮汐特点，为滩槽相间的辐射沙脊形成提供了必要条件。

1855年黄河北归后，断绝了辐射沙脊北部的大量泥沙来源，江苏近岸主要受海洋环流的影响，由于江苏岸外第一沙洲“东沙”作为屏障，南下潮波不仅没有将槽中泥沙移远，还将大丰区域的海床由北而南冲开西洋东槽和西槽两部分，两槽中间留下1座暗沙——小阴沙。

西洋潮流通道是王港外辐射沙洲区内侧的水道深槽,平面上呈向NNW开口的喇叭形(尤坤元等，1998)，为江苏近海面积最大的沙洲东沙岛与陆岸之间的一条主要深水潮汐通道。西洋深槽靠岸,水深浪小,最大水深近40 m,槽内以小阴沙和瓢儿沙为界分为东西两通道。西通道中,王港外不远的南部深槽,水深较深，均值约25 m, 并有13 m深的通道贯通外海；东侧小阴沙形成天然屏障，避风防浪，常年不冻，为大丰港深水海港建设提供了优越条件。

为了研究近年来大丰港西洋深槽冲淤变化特征，本次主要通过水深测量调查手段，查明研究区地形地貌特征，分析了近年来西洋深槽的稳定性。研究区范围见图1。

图1 西洋深槽区地形测量航迹图Fig.1 Map showing flight path of regional topographic measurement at Xiyang deep groove

1.2 西洋深槽的演变历史

西洋深槽的演变与黄河迁移密切相关，在黄河全流夺淮以前，明朝初期，利用西洋，漕船可直抵盐城。1494年黄河全流夺淮后，这条水道成为黄河入海泥沙南下的渠道，后由于泥沙沉积，形成的沙洲不断并陆，隔断了这条水道，使南下的近岸泥沙流不能顺利抵达江苏南部海岸(张忍顺等，2003)。

1855年黄河北归，西洋不再直接受黄河入海大量泥沙的影响，在强劲的潮流冲刷下，水道不断加深加长，向南延伸。据1937年日测海图，西洋深槽11 m深度线已南抵今龙王庙正东。据1947年版海图，14.6 m深槽已南伸至今四卯酉河口，水道亦不断侵蚀加宽。1957年的渔场图表明，在50年代,西洋水道已将四卯酉—笆斗山以前并滩沙洲及临近的暗沙冲刷殆尽，水道已延伸到笆斗山附近(王颖，2002；黄海军，2004)。1964年以后测量的海图资料表明，西洋水底仍在遭受冲刷并加深扩大，沙脊高度刷低，面积在缩小。

2 材料与方法

2013年8月，利用中海达HD-380双频测深仪对大丰港区周围约340 km2范围进行了1∶5万水深测量，同时针对2条穿过西洋深槽的航道断面开展监测工作，水深数据均通过大丰港验潮站实测潮位改正到当地理论基准面，同时收集了研究区2009年水深数据(1∶5万，当地理论基准面)。2期数据校正到同一基准面(均为WGS-84坐标系，高斯-克吕格投影，当地理论基准面)，借助ArcGIS和Surfer平台，对各期水深数据按统一网格间距建立统一比例尺下的数字高程模型(DEM)，并在Surfer软件中创建这2期冲淤变化图。2013年8月和12月,利用劳雷RTDP600 ADCP和AML Plus-X CTD对小阴沙两侧3个站位进行夏、冬季大小潮25 h定点全潮水文观测，同时采集了45个站位的表层样；2015年8月对2条航道断面开展定期监测工作，测量数据利用大丰港验潮站实测潮位改正到当地理论基准面，可与2013年的实测数据进行对比分析。

3 西洋深槽地形特征

根据本次研究实测水深数据，编制了2013年西洋深槽1∶5万水下地形图(图2)。研究发现，调查区内水深最浅处位于小阴沙和漂儿沙沙脊上， 最大处位于大丰港南部沟槽区域，水深近40 m。

图2 2013年西洋深槽水下地形图Fig.2 Underwater topographic map of the Xiyang deep groove in 2013

西洋深槽的北段地形变化比较平缓，水深由岸向海逐渐加深。从近岸到东部水域，水深从9 m逐渐加深到13 m，等深线较平滑，局部有宽约2 km、长约7 km的南北向沟槽(人工槽)，沟槽水深值为12.0～13.5 m。

西洋深槽的南段地形变化复杂，槽沟非常发育，水深变化剧烈，在100 m范围内，水深最大变化值达16 m。潮沟宽约2～5 km，长度从南到北约5～10 km，潮沟水深值为13.6～39.8 m，平均水深为25 m。此外，沟槽东部靠近小阴沙和漂儿沙浅滩，水深迅速减小。

小阴沙、漂儿沙浅滩区域水深较浅，个别突起的地段在退潮时形成出露水面的砂坝或砂坨。小阴沙和漂儿沙被1条水深4～5 m的通道分开，使得西洋深槽东、西通道相连，也为大丰港后期发展深水航道提供了基础条件。

4 西洋深槽沉积环境特征

西洋深槽海洋水动力主要为波浪和潮流，沿岸多为小型河流，对区域沉积物的贡献较小。西洋深槽潮流以典型往复型强潮流为主(主流向大致与岸线平行)，涨落潮流速都较大，且涨潮流流速大于落潮流流速，落潮历时大于涨潮历时，最大流速均发生在中潮位时刻，最小流速均发生在高潮或低潮时，潮波性质属于驻波。除憩流期外，流速的垂向分层较为明显，由海底至海面逐渐增大，高流速主要出现在水层中、上部。夏季潮流流速明显大于冬季，大丰港区西洋深槽西通道中的流速大于小阴沙东侧东通道中的流速(图3)，西洋深槽西通道北部潮流流速大于其南部的潮流流速。波浪作用不强，以风浪为主，浪向频率与风向频率基本一致。就全年而言，常浪向为偏北向，强浪向为NE向，ESE、SE和偏东向风浪由于受岸外沙脊的屏蔽而很小(王颖，2002)。

底质取样调查区位于大丰港码头附近海域，覆盖小阴沙两侧。为了阐明沉积物粒度与水动力条件之间的相互关系，沉积物分类和命名采用Folk等1970年提出的沉积物分类三角图解法。

研究区表层沉积物类型主要包括砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂4种成分(图4)。其中，小阴沙东侧东通道砂质粉砂含量较高，小阴沙西侧西通道粉砂质砂含量较高，小阴沙区域砂含量较高。粉砂呈较为狭窄的带状、斑点分布的特点，分布区域较广。

研究区西洋西通道近岸区域，沉积物组分相对较粗，主要在靠近陆域的地方水深较浅，波浪对海底的扰动效应明显，表层沉积物易受扰动而悬浮，使细颗粒泥沙不易停积，较粗的物质则相对容易沉积。小阴沙沙脊受潮流与波浪的冲蚀，细颗粒泥沙不易沉积，使沉积物的组分较左右两侧潮流通道内沉积物略粗。西洋西通道北部水浅，波浪扰动效应明显，沉积颗粒较粗；南部深水区波浪扰动弱，细颗粒沉降增多。当水深达一定深度即波基面时，波浪作用很难再对海底沉积物产生作用，使该区域两北两侧存在明显的沉积分异，同时也反映潮流通道内虽以潮流为主要动力，但波浪的扰动作用仍十分强烈。

小阴沙东侧西洋东通道内沉积物略细于西通道，主要受控于2个通道内水动力条件的差异。本次水文观测结果显示，东通道潮流作用弱于西通道，沉积物受到的冲刷搬运强度低于西通道。

小阴沙东侧东通道内沉积物主要以粉砂级颗粒为主，但在靠近亮月沙沙脊内端区域，分布着颗粒较粗的细砂级沉积物，可能与此处水深较浅、波浪扰动强烈有关。小阴沙西侧西洋西通道内端沉积物以粉砂质砂为主，较西通道中端细，主要受控于区域水深条件的差异。

5 西洋深槽冲淤变化分析

5.1 等深线分析

利用2009年和2013年2期实测水深数据进行关键等值线对比(图5)，-10 m等深线对比图显示工区北部等深线向海推进，表明工区北部近岸区域有一定的淤积现象；从-12 m等深线对比图上可以看出，2期等深线形态基本吻合，局部略有变化；-15 m等深线范围主要分布于西洋深槽南部沟槽区域，范围在沟槽西侧外围靠近码头区域明显变小，说明沟槽西侧外围区域处于弱淤积状态。

5.2 区域分析

首先将2013年和2009年2期地形数据校准在同一理论基准面上，并建立数字高程模型(DEM)，再进行叠加分析，获得2期地形演变情况，即可从区域上分析西洋深槽的冲淤变化特征。

图3 西洋深槽东通道(FSW01站)与西通道(FSW02站)夏、冬季大小潮水流速剖面图Fig.3 Profiles showing water velocity of summer and winter spring-neap tide in east channel (FSW01 Station) and west channel (FSW02 Station) at Xiyang deep groove

图4 大丰港区表层沉积物底质类型平面分布图Fig.4 Planar distribution of substratum types for surface sediments in Dafeng Port

图6为西洋深槽2009年与2013年冲淤变化图。4年期间，大丰港西洋深槽整体区域处于动态平衡状态(-0.5～0.5 m之间)。大丰港西洋深槽南部槽沟地形变化较大，冲淤变化值介于-3.5～2.5 m之间，南部沟槽不断切深，深槽外围及小阴沙区域有淤浅趋势，这主要受西洋深槽横向环流的影响，底层水流从深槽中心流向沙脊上部，槽底的泥沙带向沙脊上部堆积，使沙脊增高、深槽刷深，形成深槽两侧淤积、深槽不断切深的格局(夏东兴等，1984；诸裕良等，1998；陈可锋等，2010)。另外，小阴沙南部不断淤积，使小阴沙和漂儿沙之间的通道变窄、变浅，后期深水航道建设需进一步加强此区域的监测和研究。西洋深槽近岸区域也存在一定的淤积现象，主要是近岸区域岸流减弱，有利于泥沙的沉积(李占海等，2007)。大丰港一期码头东南侧，即南部槽沟的西北外围区域，出现明显的淤积现象，可能与码头建设有关，码头建设改变了此处的水动力条件，促使此区域的淤积。研究结论与韩玉芳等(2010)研究成果一致，再次验证了大丰港一期码头南侧存在一定的淤积现象，建议后期加强港区监测和码头维护工作。

图5 西洋深槽区域2009年与2013年不同等深线对比图Fig.5 Comparison of different isobaths in 2009 and 2013 at Xiyang deep groove

图6 西洋深槽2009年与2013年冲淤变化图Fig.6 Siltation movement in 2009 and 2013 at the Xiyang deep groove

5.3 典型断面分析

为进一步了解西洋深槽稳定性情况，开展了西洋深槽断面定期检测工作，利用2013年和2015年2期实测监测数据，开展监测断面地形冲淤变化的对比分析。

DM01断面位于西洋深槽中部，自西向东依次为三丫子港口、西洋深槽西通道、小阴沙、西洋深槽东通道。通过2期断面数据对比(图7)发现：2期地形数据基本重合，变化不大；近岸区域与小阴沙区域较2013年有所变浅，说明存在一定的淤积现象；西洋深槽西通道2期数据吻合较好，表明西洋深槽西通道中部处于稳定状态，西洋深槽东通道区域处于微冲刷状态。

DM02断面位于西洋深槽南部，自西向东依次为大丰港、西洋深槽西通道、漂儿沙、西洋深槽东通道。对比该断面2期数据，总体吻合较好(图8)，但局部略有变化。漂儿沙区域较2013年有所变浅，存在一定的淤积现象；近岸与西洋深槽西通道局部略有变深，存在一定程度的侵蚀现象，十分有利于大丰港主要航道的稳定和发展；西洋深槽东通道区域较2013年不断变深，说明此区域处于弱侵蚀状态，深槽东通道不断拓宽变深，规模不断扩大，可为大丰港后期深水航道开发建设提供基础条件。

总之，小阴沙两侧较强的潮汐动力将不断携带的泥沙向小阴沙和近岸区域进行运移，造成小阴沙区和近岸区域呈现淤积现象。而在西洋深槽航道中具有强劲的往复流来回冲刷作用，以及往复流作用产生的横向环流不断切深航道，将泥沙从航道底部运移到沙脊或近岸水深较浅处进行沉积，西洋深槽这种冲刷和切深作用正好与沿岸流携带的泥沙在航道中的淤积作用基本平衡，使西洋深槽基本处于动态平衡状态，可能局部会存在一定的淤积或侵蚀现象，但整体上西洋深槽航道处于稳定状态。研究结果表明南部条子泥围垦对港口建设并未产生明显的影响，随着后期围垦工程的推进，是否会改变西洋深槽的稳定状态还需继续开展监测和研究工作。

图7 西洋深槽DM01断面2013年与2015年地形变化对比图Fig.7 Comparison of topographic changes for DM01 Section in Xiyang deep groove in 2013 and 2015

图8 西洋深槽DM02断面2013年与2015年地形变化对比图Fig.8 Comparison of topographic changes for DM02 Section in Xiyang deep groove in 2013 and 2015

6 结 论

(1) 西洋深槽基本处于动态平衡状态。西洋深槽西通道中北部处于稳定状态，南部沟槽局部不断切深，处于微冲刷状态；而西洋深槽东通道不断拓宽变深，规模逐渐扩大，十分有利于大丰港航道的稳定和发展。

(2) 小阴沙和漂儿沙处于淤积状态，两沙呈聚拢趋势，使得两沙之间的通道不断变窄变浅，不利于西洋深槽东通道的开发和利用，建议后期加强此区域的监测和研究，并采取相应的措施，稳定小阴沙和飘儿沙，实现“固沙畅流”，为大丰港后期深水航道开发建设提供基础条件。

(3) 大丰港一期码头东南侧出现明显的淤积现象，且深槽区域处在冲刷状态，无论侵蚀状态还是淤积状态都会对港区的建设有所影响，建议后期加强重点淤积和侵蚀区域的监测和防护工作。

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Variation characteristics of siltation movement at the Xiyang deep groove of Dafeng Port in Yancheng, Jiangsu Province

ZHANG Gang， YANG Lunkai, YAN Yuru， FAN Yanbin， ZHAO Gang

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

The Xiyang deep groove is an important channel for the survival of Dafeng Port. Based on the first-hand survey data and previous topographic data, this work comprehensively analyzed the characteristics of the recent siltation movement at Xiyang deep groove from different aspects of typical section, fathom line and regional situation. It is found that the Xiyang deep groove in the near future is generally in a stable state. The survey results have been actually applied, and have provided basic data for port planning and sustainable development of Dafeng Port construction.

Xiyang deep groove; variation characteristics of siltation movement; stable state; Dafeng Port; Yancheng in Jiangsu Province

10.3969/j.issn.1674-3636.2016.04.683

2016-09-02；

2016-11-13；编辑：侯鹏飞

江苏省地质勘查基金项目江苏沿海地区综合地质调查“江苏省盐城地区海岸带地质环境调查与评价”(苏国土资函[2013]255号)

张刚(1984— )，男，工程师，硕士，地球探测与信息技术专业，主要从事海洋地质调查工作，E-mail： zhanggang_1984@163.com

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A

1674-3636(2016)04-0683-07