滨海水文
基本内容
研究海岸带水域中海水的各种运动,包括海浪、潮汐、近岸流及泥沙运动的特徵、分布及变化规律。海岸带是指陆地与海洋相互作用、相互交界的地带。按地貌分类,包括海湾、河口、海滩等边缘海区。海岸带自陆地向海分为海岸、潮间带和水下岸坡三部分。海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带,它的陆向岸线是波浪作用的上限。潮间带是界于高潮线与低潮线之间,在高潮时淹没,低潮时露出的交替地带。水下岸坡是低潮线以下直至波浪的有效作用于海底的下限地带。一般海滨地区,波浪有效作用的下限水深可达-20~-40米左右。海岸带受潮汐升降和风暴的作用,能发生移动,在垂直方向海面的升降幅度可达10~15米,在水平方向的进退有时可达几十公里。
海浪也称波浪,是海洋中複杂的波动现象,引起的原因很多,如风、大气压力、海底地震等。海浪一般是指由风引起的风浪,风停止或减弱、转向后产生的涌浪以及涌浪传向海岸时所形成的近岸波的统称。海浪的特徵以波高、波长、周期、波速等要素表示。风浪的大小取决于风速、风时、风区等因素。中国沿海海浪盛行浪向和盛行风向较为一致,冬春季多北向浪,夏秋季多南向浪。波高,北部小南部大,渤海沿岸约为0.3~0.6米,渤海海峡、黄海沿岸为0.6米,南海沿岸为1.0米;在颱风、寒潮的强风作用下,渤海海峡曾出现8.0米大浪,台湾海峡9.5米,南海沿岸最高达9.8米。当海浪由外海向近岸传播中,由于地形变化而引起折射、绕射、反射的影响,波浪发生变化到一定水深后,波陡(波高与波长之比)迅速增大,最后卷倒或崩塌而破碎,并产生波浪流,因此,波浪在浅水地区变化极为複杂。
海浪具有巨大的能量,对海岸的侵蚀非常厉害,可击毁海洋工程,掀起海底泥沙冲动海滩卵石,淘刷岸滩,击落表层岩块,因此,对港口工程建筑物的使用年限、安全度计算和海岸保护等有十分重要的意义。海岸工程中有关波浪要素的推算,波浪对海工建筑物的作用,以及折射、绕射、反射等计算,一般採用随机波理论,并通过物理模型和数学模型等方法验证。
主要特徵
潮汐海水在月球和太阳引潮力的作用下产生的周期性运动,包括海面周期性垂直涨落(称天文潮)以及海水周期性的水平流动(称潮流)。潮汐以潮高、潮差、历时、间隙等表示其特徵。潮汐在大洋中较弱,潮差不超过1米,在近岸表现十分显着。由于颱风、寒潮等灾害性天气系统带来大风,气压剧变,引起潮位异常上升现象,称风暴潮。中国是世界上多风暴潮灾害的国家之一。风暴潮引起增水相当可观,是海岸工程中不可忽视的水文资料,中国北部海区,一般受冬季寒潮大风,春、秋季冷空气和气旋配合的大风影响,形成强大的寒潮、气旋型风暴潮,如莱州湾羊角沟于1969年4月曾出现3.55米的增水。东海、南海多颱风影响形成颱风暴潮,如雷州半岛1980年7号颱风引起5.94米特大增水。
海流在海岸工程中有十分重要的作用,有关港址选择,水工建筑物和航道布置,抛泥区选择,水流力和船舶系泊力的确定以及沿岸泥沙沖淤等问题,均与海流有密切关係。海岸工程中通常把实测海流减掉周期性潮流后剩余的流动称为余流。余流是海岸带各种水流共同作用的综合性流,它标誌水体最终运动的方向。
泥沙运动海岸底质在波浪、潮汐、近岸海流、风等动力因素作用下产生的运动,泥沙运动通常发生在沙质海岸和淤泥质海岸,运动可分为:悬移运动、推移运动和底部流移运动。泥沙运动方向有沿岸的纵向运动和垂直于海岸线的横向运动。泥沙粒径、含沙量、含盐度和沿岸输沙率是研究泥沙运动的主要特徵参数,有关航道、港内水域淤积量、防波堤拦沙量等计算都必须考虑这些参数。
泥沙运动决定着海岸演变的全过程,它与海岸工程、港口建设、航道维护有十分密切的关係。关于这方面的研究,一般採用实地观测、理论分析、物理模型和数学模型试验,以及放射性示蹤技术,利用卫星照片进行相关模拟等手段。
展望海滨是国防的屏障,蕴藏着丰富的自然资源,是人类活动最频繁的场所,在距海岸200公里的地区集中了世界人口的一半,百万人以上的港口和城市占73%。海滨地区各种地质因素作用显着,水文特徵变化複杂,为了给海岸工程规划、建设提供可靠的依据,建立海滨水文观测网,认真进行水文观测(包括潮汐、海流、波浪、水温、盐度、含沙量、冰况等)、长期积累水文资料,分析、整理、研究水文现象的分布及其变化规律,是海岸工程勘测中重要的组成部分,也是海洋物理、海洋生物等学科所关注的一门科学。
参考书目
陈宗镛:《潮汐学》,第1版,科学出版社,北京,1980。
薛鸿超等:《海岸动力学》,人民交通出版社,北京,1980。
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