1　前　言

　　广东省西部电白县境的水东湾地区是一个典型的沙坝舄湖海岸体系，该体系由沙坝、舄湖、泥坪、潮汐通道、涨潮三角洲和落潮三角洲等地形单元组成。舄湖湾口即潮汐通道，宽700~1 000m，水深l0~l2m。通道外侧的扇形浅滩区，包括通道外向海一侧的深槽及其末端的拦门沙，统称为落潮三角洲。落潮三角洲区域水深小于5m的拦门沙段长2km，航道最浅点水深仅1.9m，成为该港湾开发利用的重要障碍。为了探讨该港湾拦门沙成因及其开挖的可能性，作者等于1982~1985年间在该区进行了广泛的研究调查。本文依据有关调查资料，重点对该海岸体系的潮汐通道与落潮三角洲的动力地貌过程进行讨论，并对该处建港最关切的两个问题——通道稳定性和拦门沙开挖可能性提出初步看法。

　　2　通道动力特征

　　本区域无大河注入，影响本岸段的主要动力因素是潮汐和波浪。海岸体系的动力结构是：通道内侧的舄湖湾，主要由潮汐动力控制；通道口外两边的沙坝沿岸带主要由波浪动力控制；通道口及其外侧的落潮三角洲区域受潮汐和波浪的交互作用，为混合能作用范围。以下首先讨论影响通道的潮汐和波浪动力特点。

　　2.1 潮差与纳潮量相对较大，潮汐动力较强

　　华南大部分沙坝舄湖海岸平均潮差1m左右，舄湖湾纳潮面积一般20km2。大潮纳潮量500~3600×104m3。而水东地区年平均潮差1.75m，大潮潮差2.6m，最大潮差大于4m，纳潮水域32km2。1982年7月在通道咽喉断面实测小潮纳潮量3752×104m3 （14~15日），大潮纳潮量5 941×104m3 （20~21日）。可见本港潮汐动力相对较强，纳潮量甚大。

　　2.2 潮波变形明显 

　　水东通道的潮波变形现象表现在：①通道两端潮时延滞约35min，潮相角为17.4；②通道实测最大潮振幅2.15m，比口外小l0cm；③涨潮历时延长，落潮历时缩短，通道口实测涨、落潮历时分别是6h51min~15h47min；④潮波具驻波特性，最高与最低潮位时憩流，流速峰值出现在中潮位附近。

　　2.3 通道流速大，且具突变性和不对称性

　　通道实测涨、落潮最大流速分别是1.20m/s和l.44m/s。如图1所见，涨潮至中潮位以上的一定时刻陡然出现最大值，然后迅速减小；落潮至中潮位或中潮位略下时出现流速最大值，以后迅速减小。这就是流速的突变性。中潮位以上涨潮流速的突然加大，与涨潮水流淹没广大泥坪后纳潮面积骤增有关；中潮位略下落潮流速的陡然加大，是通道外侧潮道边缘浅滩（tidal channel margin bars）出露后水流归槽使然。流速面积主要分布在右侧落潮区域，即落潮平均流速较涨潮平均流速大；涨潮流速分布偏于中潮位以上区域。这些都是流速不对称现象。

　　2.4 常浪向为ESE，沿岸净输沙方向向西

　　本区以风浪影响为主，涌浪为次。据晏镜岭测波站1987年实测资料，平均波高0.66m，最大波高4.42m，平均周期4s。常浪向为ESE，其频率为82.6％；另有SE向浪，频率17.2％，SSE向浪，频率0.2％。波浪作用下造成了沿岸泥沙输移。选用美国CERC公式［2］和赵今声公式［3］计算的通道沿岸总输沙量很相近，大约每年28×104m3；净输沙方向向西，每年约18×104m3。

　　3　落潮三角洲区域的动力与泥沙运动

　　落潮三角洲是通道外侧的浅滩区。就动力及泥沙运动特性来说，此区与通道狭口是不同的。

　　3.1动力特性

　　（1）中心区为落潮优势，具湍流喷射扩散特性： 从图2看出，通道外侧的潮道深槽涨潮流速很小（20~30cm/s），落潮流速大（50~113cm/s），单宽落潮总量较单宽涨潮总量大1倍，明显为落潮优势。这种动力特性主要与通道口的射流效应有关。

　　水东通道夏、冬两季实测盐度分别为19~25和30~32，通道外侧垂向盐度差一般在1左右，故可视为均质水体。据研究［4］，对均质水体来说，水流结构取决于惯性力和粘滞力之比，

　　，h0和b0分别为口门深度和宽度，γ是运动粘滞系数。据Pearce（1966）研究［5］，R>3 000时为完全湍流喷射。水东通道喷射口在中潮位时的平均水深为10.2 7m，断面宽425m，平均流速1.04m/s，将这些数据代入（1）式知喷射口的R值为4.86×107，此值远大于3 000，故落急时水东通道外泄水流为完全湍流喷射扩散。参照有关方法［6］计算绘制的水东通道外泄湍流扩散的概化模式见图3。据此模式对射流区22站（Ⅰ区）和21站（Ⅱ区）计算得出的流速值及实测值列于表1。从表看出，计算值与实测值接近，说明完全湍流喷射模式［4］适合于本港通道的扩散水流。喷射流扩散分两区：邻近口门的潮道区主要为轴向喷射（I区）；拦门沙区水深小，阻力大，主要为平面喷射（Ⅱ区）。这种动力状况基本与地形相符，如Ⅰ区计算得出的长度Xe为1 945m，恰好属潮道深槽区（水深>5m）范围，深槽两侧发育沙咀或称“潮道边缘浅滩”，沙咀尖端不超出I区，即I、Ⅱ区交界处为沙咀向海延伸的极限点，此处扩散宽度（be）为1247m；第Ⅱ区由于水流平面扩散，挟沙能力降低，有利于泥沙沉积，促进拦门浅滩扩大。拦门沙顶位于口外3 020m，计算此处横向扩散宽度为3 493m。

　　（2）喷射流两侧属补偿流影响区，为涨潮优势： 在通道外侧，当以潮道为中心的喷射流发展时，其两侧存在补偿流。初涨时，涨潮流主要经由两侧浅滩贴岸进入通道，此时深槽仍为落潮流。由图2看出，潮道两侧浅滩区的3、4站的涨潮时间较深槽的2站提早1~2h，这与射流中心的2站为落潮优势呈鲜明对照。

　　（3）射流末端即拦门沙区存在“岬角效应”：  波浪动力从相反的方向起着抑制湍流喷射的作用。落潮中潮位后，通道喷射流泄入海中起着“岬角”作用，外海波浪传播至此将产生“岬角效应”［4］：入射波波能在射流末端辐聚，其两侧波浪折射辐散。实际上，整个落潮三角洲堆积体向SE方向突伸于海中，本身就起着岬角作用，因此即使在射流很弱或不存在的情况下，落潮三角洲前端即拦门沙浅滩区也是波能辐聚，而其两侧波能辐散。射流末端（Ⅱ区）由于动量减弱，平面扩散图形易受波能作用而变形。本岸段常浪向为ESE和SE，所以总的来看，拦门沙地区落潮流的扩散方向右偏，此区测站实测余流方向偏西即是证明。

　　3.2 泥沙运动

　　落潮三角洲区域的泥沙运动受波浪和潮流的共同作用。波浪作用主要沿岸搬运泥沙（漂沙），搬运的物质主要是细砂。潮流作用主要沿潮道搬运泥沙，本港因无大河注入，潮流挟带的悬浮泥沙很少，潮道中的泥沙运动以底砂运移为主。潮道中的底质有细砂和粗砂，但现通道内侧和上游河流均无这种泥沙来源。从根本上来说，潮道中的细砂物质是沿岸漂沙落入形成，它们虽可再次被落潮流起动后向拦门沙转运，但从性质和来源来说可将之一并作为沿岸输沙来处理。而潮道底部少量的中粗砂属残留砂性质。以下具体分析落潮三角洲不同区段泥沙运动的特点。

　　（1） 通道东侧： 在常波向浪作用下，通道东侧沿岸泥沙主要向西搬运。因波浪在通道东侧沙坝的堤头绕射折射，部分沿岸运移的泥沙向陆推移进入湾口，在通道口东边贴岸形成涨潮沙咀；而落潮时，通道东侧沿岸漂沙可在落潮流的牵引下向海搬运，于潮道东侧堆积形成东沙咀。东沙咀前端近乎与常波向垂直，该处泥沙主要作横向搬运，部分泥沙可推移落入潮道中。由于潮道延伸方向（SSE）与岸线走向（E—W）呈鋭角相交，不利于通道东侧沿岸漂沙直接经外坝（即东沙咀）推移转运至拦门沙。

　　（2）通遭西侧： 通道西侧浅滩区，ESE常波向浪在此发生绕射折射，沿岸泥沙主要自西向东形成“反向沙咀”。由图4A看出，通道西侧贴岸有两条自西向东伸延的沙咀，其前端向北弯转指向通道口，它们主要是中潮位以上时刻的沿岸泥沙搬运形成，可称为“高位反向沙咀”。另有一沿潮道方向向海延伸的“低位反向沙咀”（即西沙咀），它是中潮位以下时刻绕射折射的波浪与落潮流共同作用形成，前已指出，西沙咀的向海发展以射流I区和Ⅱ区的交界处为限。

　　（3）拦门沙地区：Bruun和Gerritsen（1960）提出通道外侧沿岸泥沙转移有两种方式［7、8］，即潮流转运（tidal flow bypassing）和外坝转运（bar bypassing），其判别指标r=M/Qmax（M为沿岸输沙量，Qmax为通道最大流量），当10<r<20时，以潮流转运为主；r=200~300时，以外坝转运为主。水东潮汐通道的r值为83.3，属混合转运，但明显偏于潮流转运优势。这就是说，水东通道外侧，不论从东向西（这是主要的）或是从西向东进入通道的沿岸输沙，主要通过落潮喷射流（I区）搬运转移到拦门沙。至喷射流Ⅱ区即拦门沙地区后，潮流运来的泥沙才逐渐改为外坝转运。本区常波向为ESE及SE，所以拦门沙泥沙外坝转运方向主要向西。因拦门沙具有“岬角效应”，此处波能辐聚，泥沙横向搬运，拦门沙顶形成若干水深仅0.5m的、呈E—W走向并向陆凹入的新月形浅滩（图4A）。这种新月形浅滩即所谓“冲流坝”（swash bars），它是外坝泥沙向下波侧转运并横向向陆运动的产物［9］。

　　4　拦门沙成因及落潮三角洲近期冲淤动态

　　4.1 拦门沙的物质组成及形成演变  

　　①拦门沙的核心为基岩风化殻。基岩风化殻上依附发育了一套较紧实的灰黑色粘土和砂质粘土，此为古坝后舄湖沉积，14C测出其年龄为距今17000至6800年，它们共同构成明显的隆突体横栏于通道口外。②隆突体之上，覆盖着一套中粗砂、细砂和砂质淤泥等松散沉积，厚3~5m，此为古拦门沙沉积体——古通道冲出物。其中覆于隆突体外坡的砂质淤泥14C年龄为距今5 020 ± 130年，覆于隆突体内坡的中粗砂内的贝殻14C年龄为距今4 156±65年。这套沉积物在垂向层序上粒度自下往上从细变粗，在水平方向上则从陆向海由粗变细，表示它们是一套海退前展型沉积，因而可判断是隆突体阻滞古通道水流，使古通道向海搬运的泥沙从细到粗依次沉积形成的。③若干钻孔中的表层沉积可见薄薄的细砂覆盖层，厚度一般不足1m，此即拦门沙上的现代沿岸漂沙沉积。④拦门沙前缘斜坡的坡面（即地形面）与拦门沙物质的沉积面呈不整合关系斜交接触，说明拦门沙前缘存在冲刷面，反映拦门沙现在在侵蚀后退。据上得出结论：水东港拦门沙的形成在很大程度上与历史沉积过程有关，而不仅仅是沿岸漂沙淤积所致，拦门沙在全新世中期曾淤积前展，但现今在侵蚀退缩。

　　4.2近期拦门沙与落潮三角洲冲淤动态

　　曾收集1967年和1978年水深、地形测量资料进行对比，算出落潮三角洲区域11年间共淤积泥沙200×104m3，平均每年淤积泥沙18.2×104m3。（表2）。从表2看出，通道口、潮道、西沙咀、西浅滩和拦门沙顶部淤积较明显，而落潮三角洲前缘斜坡及东沙咀却呈现为冲刷。这体现了沿岸泥沙总体从东向西搬运的特点。潮道淤积与落潮三角洲向陆退缩（通过前缘斜坡和东沙咀的侵蚀表现出来），反映了近十多年来通道外侧潮汐动力减弱和波浪动力相对增强的变化。但沿岸供沙不足，为了满足一定的输沙能力以达平衡，落潮三角洲只得通过自身（东沙咀和拦门沙前缘斜坡）的侵蚀来补充部分泥沙来源。

　　5　讨论与结论

　　水东潮汐通道和落潮三角洲研究的主要目的是要回答：建港位置即通道口的稳定性能如何和拦门沙有无开挖的可能性。下面试对这两个问题进行讨论。

　　5.1 通道稳定性问题

　　通道是否稳定，主要看其平面位置是稳定抑或频繁摆动，通道断面的几何形态是稳定抑或极易骤冲或骤淤。

　　（1）从通道两侧堆积体的性质和地貌标志来看：据Hubbard等（1979）［9］研究，波能和潮汐能的相对重要性控制着通道口向陆或向海一侧砂体的分布，波浪作用为主型的通道，沿岸漂沙主要通过通道口进入舄湖，在口内形成涨潮三角洲，通道断面宽深比大且为多汊道；潮汐作用为主型通道，沿岸漂沙主要在口外形成落潮三角洲，口外潮道两旁发育边缘浅滩，通道断面窄深和稳定；而过渡型通道界于上述两者之间，其砂体堆积在口子上，浅滩宽度大，航道浅而多变。因此就通道稳定性来说，波浪型最劣，过渡型较差，潮汐型较好。水东潮汐通道就其潮汐与波浪条件以及通道侧翼砂体堆积的部位来看，显然为潮汐作用为主型，故本通道稳定性是较好的。

　　（2）从潮汐能和波能相对重要性的数量分析来看：通道稳定性取决于潮差、纳潮面积与形状、海底泥沙特性、运动泥沙的沿岸能量、外海进入的波能与泥沙源地等多种因素，这些因素可概括于两个因素中，即代表潮汐能的大潮纳潮量Q（或P）和代表波能强度的沿岸泥沙运动总量M，前者有利于通道保持畅通，后者易使通道趋于封闭［8］。Bruun等认为［11］，若P/M>200，通道是稳定的。因纳潮量与流量（Q）和通道断面面积（A）有良好相关关系，故Q/M或A/M亦可作为判断通道稳定性的参数。按水东通道大潮纳潮量（P）、大潮流量（Q）、通道断面面积（A）以及沿岸输沙总量M等参数求得的该通道的稳定数据及标准判据列于表3。由表看出，水东通道的稳定性是良好的。

　　式中T为潮周期， a0为口外潮振幅，Ac为通道咽喉断面面积，AB为舄湖面积，g为重力加速度，F是能量损失总和。Oliveria（1970）证明［13］，通道稳定状态下K>0.8，不稳定时K<0.64。按（2）式计算的水东通道的K值是1.41，可见本通道处于稳定状态。

　　当然，任何稳定的概念都是相对的。由于目前本区沙坝海岸在侵蚀后退，通道位置亦在向陆退缩，通道两侧由沿岸输沙形成的涨潮沙咀还乘机沿岸边推移侵入到通道中来［1］，加之自1958年以来盲目围垦湾内泥坪使海湾纳潮量减少了   20％，潮汐动力较前削弱，这些都是使通道向不良方向发展的非稳定性因素，值得引起足够的重视。

　　5.2拦门沙开挖可能性问题

　　5.2.1.拦门沙“稳定性”问题

　　近年来，若干成果在讨论华南一些港口拦门沙开挖可能性问题时，常常使用拦门沙“稳定”、“稳定性较差”或“不稳定”的概念。其“稳定性”判据仍套用通道稳定性的判据指标，即P/M、Q/M和Qmax/M，或增加一个指标τmax/M（τmax为最大底应力）。这样，一个明显的问题出现了：不论拦门沙的断面形态和平面位置是多么地稳定，由于经由其上的纳潮量P、流量Q和底应力τmax总是小于或大大地小于通道的P、Q、τ值，在不变换分母M的情况下仅变换分子P、Q、τ值，所得的“判据”总是要较通道的相应判据小或小得多，结果拦门沙只能是所谓的“稳定性较差”或“不稳定”。我们认为，这样的讨论方法是值得商榷的。这是因为，通道峡口（gorge）与拦门沙入口（entrance）“总的来看是两个不同的问题”，它们的“条件显然不能等同，这是许多试图解释通道稳定性而产生的基本误解”［14］。具体地讲，除了拦门沙的P、Q、τ值较通道的P、Q、τ值小之外，沿岸输沙也未必全部进入拦门沙，何况拦门沙的形成并非仅仅与P、M值有关，有时还受其他因素的重要影响。因此采用通道稳定性判指据标论证拦门沙的“稳定性”及其开挖的可能性，不符合实际情况，也难达到良好的应用效果。

　　5.2.2水东港拦门沙开挖可能性问题

　　我们认为，水东港拦门沙开挖成功的可能性是存在的。主要理论依据是：水东港拦门沙的形成，并不完全取决于现代沿岸漂沙的沉积，拦门沙的主要物质由历史沉积作用和过程产生，挖除这些物质，去其梗塞后再难得到同样物质的补充，拦门沙开挖有可能取得成效。以下作一些论证。

　　Bruun等（1978）认为［11］，纳潮量P与沿岸输沙量M的比率是确定口外拦门沙在平均潮位以下深度的非常主要的参数。他们得到的统计规律是：P/M≤60，拦门沙深1~3m；100≤P/M≤150，拦门沙深3~6m；P/M≥150，拦门沙深5~9m。华南一些港口拦门沙的深度与P/M的关系列于表4。

　　由表看出，神泉、甲子、汕尾和新村等港的P/M值与拦门沙深度的关系，基本与Bruun的统计规律相符；而水东、汕头和防城三港的拦门沙高程，则偏于淤浅或大大浅于应该具有的指标值（5~9m）。这究竟是为什么?我们分析认为，这主要是由于后三个港口拦门沙的形成并不只与纳潮量P和现代沿岸输沙量M所代表的因素有关。如水东港拦门沙即主要属历史沉积过程之产物，其情况已如上述；防城港拦门沙的物质亦主要是古河口沉积物［15、16］，而不是现代沿岸漂沙；汕头港拦门沙现代沿岸漂沙的沉积仅限于表层lm，其主要基础也是古海岸沙坝［17］或古通道冲出物［18］。三港之拦门沙既与历史沉积过程有关又受现代沿岸泥沙输移的影响，其发育自然要较单纯只受现代沿岸漂沙影响的拦门沙更淤浅。由此可以反推：如果水东、防城等港拦门沙不存在古沉积物（例如挖除），在各自现有潮汐动力和沿岸输沙条件下，它们的拦门沙高程是否会应低于现在的水平?结论应该是肯定的。防城港拦门沙开挖的成功即证明瞭这点。汕头港拦门沙“试挖”之不成功，除了与该港波能较强和沿岸输沙量较大有关外，另一个重要原因是太过于浅挖，即只浚深1m，根本未能触及古沉积物。所以从水东港拦门沙特性及华南有关港口拦门沙开挖的经验教训来看，水东港拦门沙只要采取深挖措施，挖除一部分古沉积物，而且开挖方向较合理，是有可能取得成效的。

　　以上主要是从拦门沙成因上探讨水东港拦门沙开挖的可能性。实际回淤分析计算亦证明，本港拦门沙航道开挖浚深后回淤量不大和较易维持，有关情况拟另文介绍，存此不予赘述。

　　

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　　原载:《海洋工程》,1990,8（2）:78-88;China Ocean Engeering,1991,5（1）:85~98.合作者:应秩甫,杨干然,田向平.）