潮流沙脊的水力学问题探讨

借用河流水力学顺直河道中有两个次生横向环流的假说来解释潮流沙脊的成因，水槽实验和实际观察也支持了这一观点。正是这一次生的纵轴横向环流（即螺旋流）将泥沙从沟槽带向脊顶，建造了大致与潮流方向平行的潮流沙脊。根据底质粒度成份和分布特点，可分为粗底质沙脊和细底质沙脊两类。前者组成物质偏粗，底质分布为脊细槽粗，后者组成物质偏细，底质分布为脊粗槽细。这是因为影响颗粒起动流速的主导因素不同，前者以重力为主，后者     

辽东浅滩潮流运动特征与沉积物输运

渤海东部的辽东浅滩是由一系列大致平行的线性沙脊和沙脊间沟槽共同组成的现代潮流地貌。根据辽东浅滩海域表层沉积物、脊-槽海流与悬浮泥沙同步观测和水深地形测量等资料,研究了沙脊和沟槽表层沉积物分布、海流及悬浮泥沙分布特征,分析了沉积物输运趋势,探讨了沙脊-沟槽地貌分布对潮流的响应。结果表明:辽东浅滩沙脊脊部表层沉积物为砂,沟槽表层沉积物为砂质粉砂和粉砂质砂,具有脊部粗、沟槽细的分布特征。受脊槽地形的控制,沙脊区潮流流速由表层至底层逐渐减小,沙脊脊部表层流速小于沟槽表层流速,而近底层则相反,沙脊脊部底层流速大于沟槽底层流速,其变化的临界深度约0.7 H(H为水深值)。沙脊区沉积物运移方向为NNE向,在一个潮周期内,沙脊脊部表层沉积物约有8.5~10.5h可以被起动,而沟槽内沉积物只在高低潮流速较大的1h期间可以被起动。在长期的往复潮流作用下,沙脊脊部遭受侵蚀,沟槽淤积,沙脊逐渐退化,脊-槽高差减少,脊-槽地形趋于夷平,但沙脊退化的过程是缓慢的,目前的脊-槽地貌格局仍具有一定的稳定性。     

南黄海太阳沙西侧潮流脊槽的沉积物分布特征和沉积环境演变

对南黄海太阳沙西侧潮流脊槽区进行了底质调查,采用密集站位的振动活塞柱状沉积物采样器取样。根据粒度分析结果,比较精细地研究了厚度约2～3 m浅表层沉积物的空间分布特征。结果表明:表层沉积物中,细砂主要分布在潮流脊和岸滩上,其它较细的沉积类型主要分布于潮流槽内,呈显“脊砂槽泥”的沉积地貌基本特征。同时,沙脊上的表层细砂的分布范围明显与沙脊至海岸的距离有关,除了潮流的影响外,主要与外侧沙脊的消浪作用有关。另外,根据表层沉积物分布的沉积地貌特征,探讨了潮流脊槽的沉积环境演变。     

中国基岩海湾潮流地貌模式及其沉积动力特征

对我国基岩海湾内的潮流沉积和地貌进行了系统研究。根据潮滩、潮流水道、潮流沙脊等地貌单元的组合特征，概括出3种潮流地貌模式：潮滩型、滩-槽型和滩槽-脊型。通过各模式海湾环境特征的对比分析，设定紊动射流系数Rbjet做为判别潮流水道形成发育程度的水动力参数，发现潮流水道较为发育的滩-槽型和滩-槽-脊型海湾往往开敞度较小，纵深较长，而平均潮差较大，Rbjet大于45。潮流沙脊是区分滩-槽型和滩-槽脊型潮流地貌模式的标志地貌，粗颗粒泥沙来源是其发育的必备条件：残留沉积、海岸侵蚀来沙丰富的海湾内潮流沙脊发育；河流来沙则可以改造形成小规模现代潮流脊；而靠近大河河口，细颗粒来源丰富的海湾则不利于潮流沙脊发育，湾内形成滩-槽型潮流沉积。     

潮流脊的形成机制和发育条件

本文重点讨论了潮流脊的形成机制和发育条件.1-3.5节的往复潮流和丰富的松散沉积是潮流脊发育的动力和物质条件,它形成的动力机制类同于顺直河流.在脊间槽道中,潮流以双向螺旋流的形式运动,即在水体向前运动的同时,于槽道中央下降刷深沟槽,而在两侧上升堆积沙脊,直至地形、动力和物质三者取得平衡为止,潮流脊通常分布在河口、海湾及海峡口等水深浅于35米的浅海近岸地区.     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３￣２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２￣１．６ｋｎ，Ｍ２分分潮椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测     

闽江口外潮流沙脊群特征与成因

中国沿海很多陆架受潮流水动力的控制,发育了沙脊、沙席和沙波(沙丘)等潮流沉积地貌。闽江河口外首次发现有潮流沙脊群,沙脊群由数条大小不一呈SW—NE向的线状沙脊体组成,局部沙脊连片成为浅滩,相邻沙脊间为侵蚀沟槽,形成脊槽相间排列的地貌形态,沙脊东南翼较西北翼陡,表明沙脊有向东南方向迁移的趋势。通过对沙脊群和闽江口水下三角洲地形地貌、沉积物以及潮流场环境特征的综合分析,认为闽江口外潮流沙脊群是以古闽江口三角洲物质为基础,在全新世海侵过程中,沙脊群区处于近岸河口湾环境下发育,并在现代水动力的作用下形成与潮流方向相吻合的地貌体。     

渤海东部潮流动力地貌特征

渤海东部发育了典型的潮流动力地貌体系，它由老铁山水道冲刷槽、辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成。前者为潮流侵蚀区，后两者为潮流沉积区。老铁山水道表层最大流速可达５ｋｎ，潮流强烈侵蚀海底；辽东浅滩表层最大流速１．３～２．３ｋｎ，Ｍ２分潮椭率绝对值小于０．４，潮流往复性强，形成潮流沙脊；渤中浅滩表层最大流速为１．２～１．６ｋｎ，Ｍ２分期椭率绝对值大于０．４，潮流旋转性强，形成潮流沙席。６号沙脊南端详测区的旁侧声纳镶嵌日显示的微地貌形态有海底沙丘、沙条、彗星尾标志和冲刷沟，表明沙席和沙脊均是现代潮流作用形成的底形。该潮流动力地貌体系中，净沉积物搬运从老铁山水道至两潮流浅滩；在详测区净沉积物搬运从南向北。     

舟山群岛册子水道现代潮流沙脊的初步研究

Geopulse甚高分辨率浅地震剖面记录和水深测量结果显示,在舟山群岛册子水道北部东侧发育有一条现代潮流脊,宽度约1~1.2km,研究部分长度超过2km(沙脊两端超出研究海域),脊顶水深50~60m,外翼高20~25m,水深65~85m,内翼高约10m,水深50~70m;脊内层理发育,以向海倾斜为主,表明潮流脊是由岸向海方向堆积发育的。根据地震剖面记录特征和沉积环境,推断潮流脊以细砂和粉砂为主组成,来源于册子水道轴部晚更新世陆相地层的侵蚀物质;由落潮流向东南搬运,再由涨潮流向西北搬运,在潮流脊上沉积而成。潮流脊的发育可能与外钓山岛和舟山本岛在研究海域向西突出有关,造成册子水道显著缩窄、流速加大、底质变粗。     

辽东浅滩海域潮流运动特征及其与潮流脊发育的关系

本文基于多站海流周日连续观测资料，分析了辽东浅滩海域海域流场状况，尤其是潮流运动的特征。并初步探讨了潮流运动与辽东浅滩潮流脊发育的关系。结果表明，该区潮流运动的下列特征，对于潮流脊的形成和发育起着最重要的作用。（１）辽东浅滩海域以潮流为主的流场，基本呈北一南向的往复运动。（２）潮流流速一般为０．５－１ｍ／ｓ，且分布不均匀。有从南向北递减之趋势。但在沙脊北部，流速有所增加。（３）该区潮流为非正规半日     

南黄海辐射沙洲附近海域悬浮体的研究

对2003年春季(3—4月)和秋季(9月)南黄海辐射沙洲附近海域的悬浮体样品进行了空间分布特征、有机无机组成、粒度特征及其季节变化分析。结果表明:(1)2003年春季研究区内悬浮体浓度要普遍高于秋季的悬浮体浓度。悬浮体浓度最高值区位于长江口-老黄河口之间的近岸区。陆源物质为主的无机组分是悬浮体的主体成分,特别是在近岸浅水区和接近海底的底层水中尤为突出;(2)研究区海水中的悬浮体主要来源于辐射沙脊区(老黄河-长江复合三角洲)沉积物再悬浮;(3)悬浮体分布是风浪、潮流及沿岸流等多种因素综合作用的结果,而风浪和潮流是影响本区悬浮体分布的主要因素,巨大的风浪和强大的潮流造成辐射沙洲海底的沉积物再悬浮、搬运和再沉积,并在苏北沿岸流的作用下向沙洲外缘输运。     

悬浮体粒度特征所反映的南黄海辐射沙脊群泥沙扩散趋势

基于大量的悬浮体现场粒度和浓度数据,借助细颗粒悬浮体作为示踪物,分析了潮流作用下南黄海辐射沙脊群海底沉积物的再悬浮和扩散特征,并探讨了沙辐射沙脊群以北泥质区的形成机制。研究结果表明：（1）在辐射沙脊群以北,近岸悬沙在离岸方向上的扩散受到限制,向南又被辐射沙脊群中心浅滩所阻挡,只能在辐射沙脊群与废黄河口之间形成沿岸分布的高浓度浑水团。（2）辐射沙脊群以北的往复潮流对海底沉积物有分选作用,倾向于把海底沉积物中的粗颗粒分选搬运至沙脊群,把细颗粒沉积物向北输送,从而在沙脊群以北形成泥质区。（3）在正常海况下,沙脊表层沉积物再悬浮作用十分微弱,沙脊上覆水体中的悬沙主要来自于临近沟槽海底沉积物的水平扩散。     

Surficial grain-size statistical parameters of a North Sea shoreface-connected ridge: Patterns and process implication

No study on shoreface-connected ridges to date offers insight on surficial grain-size patterns in longitudinal and cross-shore sense. Results from the southern North Sea indicate the cross-ridge mean size variation to be temporally the most consistent. Seaward flank sediments are the finest and best sorted, whereas the converse is revealed in the troughs and on the landward flanks. Longitudinally, ridge crest and trough sediments showed a marked distally (northwesterly) fining pattern, thus suggesting that the major storm and net tidal current flows in the study area, which are easterly to southeasterly directed, are inconsequential to ridge genesis.     

潮流场对渤、黄、东海陆架底质分布的控制作用

运用二维潮流数学模型，模拟了渤、黄、东海陆架的M2潮汐、潮流。结果表明，渤、黄、东海陆架的潮流有强弱之分以及往复流和旋转汉之别。在此基础上，计算了8种粒径沙的湖平均悬移输沙率、潮平均推移输沙以及相应的输沙率散度。根据输沙率散度的正负，划分了海底冲刷区与淤积区。根据不同粒径泥沙输沙率散度的相对大小，确定出海底的主要底质类型为砂质沉积、粉砂质泥沉积和以粉砂为主的混合沉积。计算结果表明，海底3种主要底负类型的分布格局与海底的冲淤格局以及与输沙率矢量的发散和聚合状况基本一致。在渤、黄、东海陆架，沙脊主要在强往复流区形成，沙席主要在强或较强的旋转流区形成，泥质沉积主要在弱潮流区形成。砂质沉积、泥质沉积以及混合沉积这3种主要底质类型并非孤立存在，而是受渤、黄、东海陆架潮流场控制而形成的一个完整的潮流沉积体系。渤、黄、东海陆架的砂质沉积与泥质沉积并非残留沉积，而是潮流沉积。在没有冷涡的情况下，黄、东海陆架的典型泥质沉积在弱潮流环境中同样可以形成，因此，认为冷涡并非黄、东海陆架典型泥质沉积形成的必要条件。     

胶州湾口潮流沙脊特征

胶州湾内外的涨、落潮三角洲上发育有一定规模的潮流沙脊体系,通过多波束调查采集数据和浅剖、沉积物资料的分析,对沙脊特征进行了研究。湾内涨潮三角洲上分别分布有冒岛沙脊、中央沙脊和岛耳河沙脊;湾外落潮三角洲上分别发育了潮流沙脊大竹、南沙、北沙和位于主潮流通道末端的弧状沙脊。潮流沙脊体系的演变具有较为明显的继承性。沙脊以海侵时期发育的沙体为内核,沉积物组成以粒度较粗的砂质沉积物为主,物源基础为低海平面时期胶州湾盆地内堆积的河流三角洲相沉积物。据分析,沙脊现代物源较为匮乏,整体目前处于冲刷不淤的状态。在现代潮流水动力条件下,研究区潮流沙脊处于活动状态。     

南黄海辐射沙脊群潮汐水道的悬沙输运特征

根据南黄海辐射沙脊群定点站位的流速和浊度数据,利用通量分解方法,分析了潮汐水道的悬沙输运特征和输运机制。结果表明,辐射沙脊群海域潮汐水道中潮流为往复流,悬沙浓度较高,属于强潮流控制的悬沙浓度相对较高的陆架浅海环境;悬沙输运主要受欧拉余流和潮汐捕捉效应控制,再悬浮的沉积物通过平流作用进行输运。其中,陈家坞槽和西洋水道的悬沙输运以潮汐捕捉效应占优,沉积物向潮汐水道外输运,处于冲刷状态;苦水洋水道以欧拉余流输运为主,水道内的再悬浮的沉积物在强潮流作用下向陆输运,主要堆积在蒋家沙和西洋西侧岸滩等浅滩和潮间带上。由此可见,在陆源物质供应减少背景下,南黄海辐射沙脊群内部的物质充当了新的物源,短期内能够维持近岸潮滩和沙脊的持续增长。     

Ridge and swale topography of the Middle Atlantic Bight,Nnorth America: Secular response to the Holocene hydraulic regime

The ridge and swale topography of the Middle Atlantic Bight was originally interpreted as a relict strand plain whose ridges reflect stillstands of the returning Holocene sea. However, close examination indicates that the ridges appear to be instead longitudinal bed forms, responses to a regime of intermittent, south-trending storm currents. Ridges may be initiated on the shore face and detached as the coast retreats to form fields of isolated ridges, or they may be molded into the shelf-transverse sand massifs that mark the retreat paths of littoral-drift depositional centers at estuary mouths and off cuspate forelands. The ridge and swale topography is thus a stable end configuration toward which a variety of near-shore constructional topographies have converged during the Holocene transgression.Morphologic evidence for readjustment of ridge topography to the deepening shelf flow field during the Holocene transgression is discernable. However, the extent to which the offshore topography continues to respond to hydraulic regime is unclear. The role of helical flow structure in the storm flow field remains to be documented. Resolution of these problems will require more detailed information of hydraulic process and substrate response on storm-dominated shelves.     

胶州湾湾口海底沙波地形地貌特征及其活动性研究

利用多波束、侧扫声纳以及单道地震资料对胶州湾湾口潮流作用下形成的典型海底沙波地貌的平面形态、剖面特征和分布特点进行了分析研究。根据实测的水文资料计算了不同潮流流速下沙波的瞬时移动速度,推测了直脊型沙波和新月型沙波的形成]化过程:区内新月型沙波在西向优势流的作用下大约以50m/a的速度向西迁移,直脊型沙波则在两端方向不一致的优势流长期作用下,发生逆时针旋转,同时在往复流的作用下以一个平衡位置左右摆动;就地貌形态而言,新月型沙波是不稳定的,直脊型沙波达到相对平衡状态。     

FORMATION MECHANISM AND DEVELOPMENTAL CONDITIONS OF TIDAL CURRENT RIDGES

This paper discusses mainly the formation mechanism and developmental conditions of tidal current ridges. The tidal current velocities of 1-3.5 knots and the supply of abundant loose sediments are the prerequisites for the formation of the tidal current ridges. The hydrodynamic mechanism is similar to that of straight rivers. In the trough between two ridges the tidal current moves forward in the form of two helical flows. The two flows converge and sink in the centre of the trough, and erode the trough deeply; they diverge and rise on the two sides of the trough, and accumulate the ridges. When the supply material and relief come to the dynamic equilibrium, the development of ridges keeps steady.