3.2 废黄河口附近海域潮汐与潮流特征
废黄河三角洲海岸所在的南黄海北部海域受南黄海西北部旋转性驻波系统控制,M2无潮点位于距海岸近百公里的34°30'N、121°10'E的位置上,近岸为非正规半日浅海潮型。在这一潮波系统控制下,该海区的潮流场分布特征表现为在无潮点附近潮差小,2m等潮差线在本区及附近岸边通过,从无潮点附近起潮流自海向岸由旋转流逐渐过渡为往复流。在近岸-5～-10m海域,潮流椭圆长轴方向与等深线走向趋于一致。潮流强度的区域分布为水下三角洲南侧明显大于北侧,南侧近岸最大流速可增高至2.0～2.5m/s。整个水下三角洲海底,底层最大流速普遍较中上层低0.5m/s左右。
根据废黄河三角洲拐角岸段的翻身河闸下1990—1991年的实测逐时潮位统计(统计结果见表3.1),该海域的潮位较低,平均潮位0.13m(废黄河基面),平均潮差1.98m。需要指出的是,翻身河口的实测潮位(特别是低潮位)有时受到河闸排水的影响,致使高低潮位的变化幅度和累积频率差异明显(表3.1、图3.4)。不过由于该河口处于强烈侵蚀的废黄河三角洲拐角岸段,闸下河道较短且无明显淤积,并建有5000t级码头。如无排水影响,验潮点的水位变化可以与外海保持基本一致。
图3.4 翻身河闸下高、低潮位频率分布(废黄河基面)
表3.1 翻身河闸下特征潮位 单位:m
续表
据1993年5月和1994年1月该海区-15m以浅3个断面共8条垂线的两次水文测量,此岸段除-2m以浅近岸浅滩外,潮流均表现出明显往复流性质,流向受地形影响显著。废黄河三角洲拐角岸线以南潮流主轴方向160°～340°,以北120°～330°,流向与等深线走向趋于一致。从潮位过程与流速过程对比看出,在平均潮位以上主要为东南流,平均潮位以下主要为西北流。涨潮期间,潮流由西北转向为东南的时间在低潮位后1～2h,落潮期间潮流由西北转为东南的时间在高潮后1～2h(图3.5),流向发生转换的时间均自岸向海推迟。靠近无潮点(驻波波节点)流向转换发生在中潮位时,靠近波腹点的流向转换发生在最高或最低潮位阶段(图3.6),辐射沙洲区潮流流向转换即发生在高潮位和低潮位时。
图3.5 废黄河三角洲岸外大潮流速、流向和潮位过程曲线
注:测点位于废黄河三角洲拐角岸段外废黄河基面-14m水深处,起始时间为1994年1月13日14:00,流速和流向均为垂线平均,潮位测点位于拐角岸段-2m水深处,距离流速流向测点约4km。
整体而言,废黄河三角洲岸段涨潮以东南流为主,落潮以西北流为主。从流场区域分布特征看,岸线转折的废黄河尖部岸段以北的新淮河口附近为旋转流,其余海域以往复流为主,流向与岸线大致平行。水质点轨迹多为不封闭的椭圆,大潮时长、段轴长度约10km和2km。
该海区潮流流速较大。现场测量期间,大、中、小潮垂线平均流速分别约为1.2m/s、1.0m/s和0.7m/s。各测点大、中潮垂线平均流速0.6～0.7m/s,小潮垂线平均流速约为0.4m/s。潮流流速由外海向近岸随着水深变浅而逐渐减小,其中拐角两侧海岸由于坡度相对平缓,流速减小明显,拐角岸段由于坡度较陡,流速在靠近-5～-10m水深的水下陡坡迅速减小,其余部位变化不很显著。
2011年滨海港防波堤工程实施后,在现岸线突出的拐角部位进一步向海延伸4.6km至-14m水深附近,工程附近流场有一定变化。根据2012年7月防波堤工程实施后防波堤内外6条垂线大、中、小潮同步水文测量(图3.6)。其中E号、F号分别位于南防波堤和北防波堤外侧,C号、D号位于进港航道的口门处,A号、B号位于港池内部。表3.2所列为上述测点的垂线平均与垂线最大流速。E号由于受北防波堤的挑流影响,流速较大,平均流速和最大流速可达1.13m/s、2.48m/s。航道口门处D号、C号点平均流速分别为0.9m/s、0.3m/s,至港内平均流速仅为0.1m/s左右。可见,防波堤建设后,堤头附近由于受防波挡沙堤的挑流影响流速较大,由口门进入内港池后,流速逐渐减小(图3.7)。调查海域的大潮流速大于中潮,中朝大于小潮。其中小潮期间,由口门至港内(D号、E号、B号、A号)平均流速分别为0.84m/s、0.22m/s、0.13m/s、0.08m/s。
图3.6 2012年7月废黄河三角洲海岸水流泥沙测点位置及流矢图
表3.2 2012年7月各垂线平均最大流速 单位:m/s
图3.7 2012 年7月测点大潮流速及位过程图
图3.8 2012年实测地形和水流资料验证后潮流数值模拟结果
在上述2012年实测地形和水流资料验证后的潮流数值模拟结果显示(图3.8),滨海港防波挡沙堤工程实施后,在其挑流影响下,近岸掩护区域涨落急流速明显减小,但外围区域的顺岸水流格局未发生明显变化。其中涨潮期间(东南流阶段)受防波挡沙堤挑流影响,挡沙堤南侧形成明显的回流区。防波挡沙堤工程实施后,近岸流速减小,对废黄河三角洲尖部岸段的近岸区域的潮流冲刷应有明显的防护效果。