基于多波束信息的水下岸坡微地貌特征分析.docx

基于多波束信息的水下岸坡微地貌特征分析 0 长江口水下冲淤情况 河口-海岸地区的聚集和侵蚀是国际流域-海岸相互作用的关键之一。它也是当前海岸带管理中存在的重要地质环境问题之一，直接关系到沿海地区的资源开发和工程安全。近年来，由于长江入海泥沙锐减，长江三角洲前缘处于从淤涨向侵蚀的转变期，长江口海岸带近期冲淤监测和研究引起了广泛关注，研究表明河口边滩、浅滩以及海床沙波的近期演化均响应了流域来沙的减少[10,11,12,13,14,15,16]。与长江口毗邻的杭州湾，其内分布了大量的重大涉海工程，由于湾内泥沙来源受长江口泥沙输运的影响，减沙背景下的岸带和海床冲淤变化同样应予足够重视。茅志昌等研究显示近年来由于南汇边滩促淤圈围及长江来沙量减少，杭州湾北岸岸滩冲刷带发生了向西的移动。目前，对于杭州湾水下岸坡近期的冲淤情况还未有过报道，尤其是金山深水槽对周边水域海床稳定性的影响更需要动态地进行观测。 微地貌（micro-relief）是指规模比较微小的地形，通过微地貌的观测可以进一步揭示宏观地形的形成过程。水下微地貌是研究海岸带动力地貌过程的常用指标，在一定程度上反映了流场水动力和泥沙条件的变化。水下微地貌形态的变化一般会伴随着水下地形的改变，已被广泛的用来探讨水下岸坡、海床的稳定性。总结长江口海岸带冲淤研究成果，结合水深测量、浅地层剖面和旁侧声纳扫描图像已被广泛地应用于揭示水下微地貌形态和微地貌参数（例如文献）。 本文利用2010年上海市地质调查研究院在金山深槽及周边水域开展的地球物理和底质调查成果，报道水下地貌形态，初步分析其形成机制。在此基础上，分析海床冲淤规律，探讨水下微地貌对海床稳定性的指示意义，为金山深槽及周围海域工程安全评价提供地质环境条件依据和评价指标参考。 1 深槽地形地貌 杭州湾属强潮海湾，形态上明显地表现为典型的漏斗状，湾内宽度由澉浦向东不断加宽，南汇嘴到镇海一线，湾口宽达100.6k m（图1A）。杭州湾流场以M2分潮流占优势，基本呈东西向往复流动。其中嵊泗以北的能流一部分进入北岸，由于受地形制约，大部分在大金山与王盘山之间的水域聚集，然后转向西南，并且能流输移方向与涨潮流一致（图1A）。经大小金山之间水道约束增能的较强潮流，沿着第四系的地层断错破碎带长期冲刷，形成了金山深槽，深槽坡折线外缘为潮滩和水下堆积平地，坡折线以内的洼地中有沙波、冲沟分布（图1B）。 杭州湾的形成与长江三角洲的伸展密切相关。长江泥沙部分通过落潮科氏力的作用带入杭州湾后，在强劲的涨落潮作用下沿杭州湾北岸自东向西输移，沿南岸自西向东输出。泥沙反复进出杭州湾，全潮进出杭州湾泥沙总量约1亿吨/天，但泥沙净进、净出量较小，约几百万吨/天。由于杭州湾北岸涨潮流流速大于落潮流流速，而南岸涨潮流流速小于落潮流流速，杭州湾这种水动力条件加上本身的地貌形态，造成了泥沙北进南出的特征，导致北岸以侵蚀为主，南岸以淤积为主（图1A）。尤其是近几年来，长江入海泥沙减少，杭州湾北岸侵蚀进一步加强。 在长江口泥沙扩散、湾内动力条件共同作用下，杭州湾底质以细颗粒沉积物为主，以粉沙和泥质粉沙分布范围最广。只是在局部地区由于水下地形和水流的显著变化，而导致沉积物类型的变化，其中在杭州湾北部金山—乍浦海域，由于强烈的潮流冲刷，沉积物组成较粗，以细砂—粗粉砂为主（图1B）。在金山深槽中，水流冲刷切穿晚更新世地层，使滨海相砂露，从而深槽中沉积物类型相对复杂。 2 监测点、监测线和测点布置 2010年在金山深槽及附近水域布设了5条综合监测剖面，分别编号为P3-1、P3-2、P3-3、P3-4、P3-5，其中P3-5沿纵向横穿金山深槽，其他剖面接近垂直于岸线，分布在金山深槽的外缘。结合全球定位系统（D G P S，采用W G S84大地坐标和北京坐标），对监测剖面进行了高分辨率旁侧声纳扫描、底质采样和多波束水下地形测量。测区水深(数据来源于上海市地质调查研究院《上海市海岸带地质环境监测公报(2009)》)、测线和采样点分布如图2所示。走航时间为5月（长江枯季）。 结合水下地形，对旁侧声纳扫描图像进行了解译，描述了水下微地貌的类型和组合；对底质进行了沉积物定名和粒度分析；收集已有的流场、泥沙场研究成果，分析水下微地貌形成机制、指示意义以及海床冲淤特征。 3 水下微地形特征 3.1 海底形微地貌图3 (1）光滑海底（SSF) 声纳记录上为无任何特殊声学反射的均匀图像，反映表面较为光滑，海底无起伏或起伏较小，而且沉积物组分均匀，类型较为单一（图3:S1-B,S4-C）。光滑海底表示弱能稳定的动力环境，属于长期稳定的微地貌类型。 (2）冲沟（SC) 声纳图像显示呈狭长弯曲形态的微地貌形态，走向基本一致。规模较小的冲沟，一般宽度3～5m（图3:S2-B,S3-C），深度50cm左右（图4:S2-