水下沙丘形态演化的数值模拟试验海洋学报.pdf

第 卷 第 期 海 洋 学 报 ， ３４ ４ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．４ 　　 　　 　　 　 年 月 ＡＣＴＡＯＣＥＡＮＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ ２０１２ ７ Ｊｕｌ２０１２ ｙ 水下沙丘形态演化的数值模拟实验 １ １ 杜晓琴 ，高抒 （ 南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 ） １． ２１００９３ 摘要：水下沙丘在海洋、湖泊、河流等浅水砂质沉积区广泛分布。基于过程的数值实验方法探讨了 沙丘形态演化问题，试图解释在沙丘形成过程中各因素的作用及它们之间的关系。模拟中考虑了 以下的变量：水深、沉积物粒度、沉积层厚度以及台风作用。模拟结果显示，沙丘的空间分布控制了 空间流场的参数 ，沙丘波高受水深、沉积物粒度以及沉积层厚度等因素的影响，沉积层厚度决定 ｋ ２ 了沙丘的形态是否饱满。在台风作用中，沙丘波峰的沉积物被侵蚀，高程降低，波高渐小；台风作用 后，沉积物被重新输运至波峰，沙丘高度逐渐恢复。因此，沙丘的高度取决于台风作用的时间以及 ２次台风作用之间的间隔。沙丘形态和尺度在台风作用前后变化较小，但沙丘演化的速度却有所 提高。根据台湾浅滩和北海南部地貌系统数据的验证，模拟具有较好的效果。 关键词：床面形态；水下沙丘；沉积物输运；潮流作用；过程模拟；陆架环境 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） Ｐ７３６．２１ Ａ ０２５３４１９３２０１２０４０１２１１４ 　　　 截然不同于潮流波长，这说明沙丘和潮流脊的形成 １ 引言 　 或可解释为动力地貌系统的自由不稳定性，即潮流 海底沙丘是浅海水域普遍存在的床面形态，其 和海底床面相互作用导致了这些床面形态的演化。 形成和演化主要受潮流作用影响。沙丘脊线走向垂 ［１１－１２］最先对这 假设进行了模拟研究。 Ｈｕｔｈｎａｎｃｅ １ ［ ］ 直于优势流 １－２ ，一般形成于砂质底床上，可与沙 他的模型由平均水深的浅水方程、沉积物物质守恒 纹、潮流脊等床面形态伴生，波长变化为 ０ 公式和一个沉积物输运公式组成，其主要缺点是只 １０～ ［ ］ ３ －１ １ １３ １０ｍ，波高为 １０ １０ｍ。沙丘的发育和运移以 能预测潮流脊动态而不能预测沙丘 。之后，又有