第二章研究了环岛的岸滩演变情况,本节针对2014年6—8月期间台风“威马逊”登陆前后的岸滩变化做进一步的分析,并结合上述的水动力条件探讨台风影响下岸滩变化在沿岸方向上的差异及其原因。
基于环岛调查数据获取的岸线变化和海滩体积变化序列进行小波分析,得到台风影响下的岸线和海滩体积变化在不同空间尺度下的沿岸分布,如图4-7所示。首先,小波系数在沿岸方向上有一个比较明显的韵律变化(尺度系数=3时),岸线和海滩体积以30 km左右(6条剖面)长度的岸段为单元、表现出小波系数正负交替变化,以东南部海岸(剖面N40~N70,即万泉河口至鹿回头)最为显著。其次,2014年6—8月这两个月间,除了活跃的东南岸段,海南环岛岸滩都有所变化,这是因为台风“威马逊”在南海的北部和北部湾海域都引起了较强的风暴浪,对海南岛大部分岸滩都产生了影响。其中,剖面N89~N120所在岸段(莺歌嘴至兵马角)的海滩体积变化小波系数在尺度系数等于8时有比较明显的波动,但是岸线变化的幅度并不明显。在海南岛的北部和东北部海岸,即剖面N120~N132~N24的岸线位置和海滩体积都有强烈的变化,在剖面N1~N24(海口湾—铜鼓岭)最为明显,表现为大范围的MSL以上岸滩体积的减小。因此,对岸滩形态变化最强烈的区域(即琼州海峡南岸至景心角部分)岸段的岸滩变化应做进一步分析。
图4-7 2014年6—8月台风“威马逊”登陆前后海南岛岸线和海滩体积变化的小波变换结果(小波系数的正值表示岸线向海淤进、海滩体积增大,负值则表示岸线向陆蚀退、海滩体积减小)
如图4-8所示,从剖面所在位置的地质条件来看,海滩朝向的变化与水下坡度的变化有明显的对应关系:海滩朝向出现拐点的地方,水下坡度也相应地明显变大。这是因为海滩朝向出现变化一般发生在海湾两侧的岬角岸段,而岬角两侧沿岸的海岸方向差别较大,所以岬角分隔开的两侧海湾的海滩朝向在岬角附近会出现拐点;与此同时,岬角岸段通常是波浪能量辐聚冲击、海流湍急等动力因素较强的岸段,水下坡度因而较为陡峭。图4-8所示的岸段区域内主要有南渡江、海南角、景心角在沿岸方向上产生分隔,其中海南角、景心角对海滩朝向及水下坡度有较大影响。水下坡度通过影响波浪在向岸传播过程中的能耗,从而影响台风过程中岸滩形态变化的沿岸差异:剖面N1和N11附近是水下坡度较陡的岸段,也是台风过程中岸线发生蚀退的主要岸段,且海滩体积减小的比例偏大;而南渡江以东的铺前湾其水下坡度平缓,是台风期间岸线位置向海移动、海滩体积减小比例较小的剖面主要分布的岸段。
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图4-8 台风“威马逊”登陆前后(2014年6月至2014年8月)琼州海峡南岸至景心角的岸滩形态、海滩表层沉积物粒径及其变化
在海南角的两侧,由MSL向陆水平延伸10 m的滩面坡度在台风前后的变化是相异的:海南角西侧至海口湾的滩面坡度由台风前的5°以上减小到5°以下,而海南角东侧到景心角甚至再往南的部分岸段其滩面坡度由5°以下增加到台风后的5°以上。在台风前后,岸线位置的变化基本在正负20 m范围内,岸线位置向海移动的剖面略多于岸线蚀退的剖面;其中,岸线位置向海移动的岸段与滩面坡度变缓的岸段相对应,岸线位置向陆移动的岸段与滩面坡度变陡的岸段相对应,但对应关系并不十分严格。而在此期间,区域内海滩MSL以上的体积则普遍有所减少,减少比例最多超过台风前海滩体积的50%。
在南渡江口外两侧约15 km范围内的岸滩上,沉积物粒径在台风过后明显变粗,而其他岸段的滩面沉积物粒径则基本没有变化:在台风前,南渡江东侧的剖面N4表层沉积物颗粒较粗(1Φ左右),附近其他岸段的滩面沉积物粒径则都在2Φ左右;而台风过后滩面沉积物最粗的小于1Φ,位于南渡江西侧的N2剖面,以此剖面为中心、沉积物粒径向两侧沿岸逐渐变细。这主要是由于台风引起了南渡江流量暴涨、径流的挟沙力大大增强,大量粗颗粒的泥沙随径流进入河口区域,在台风登陆前期由自东向西的沿岸流携带到海口湾,在台风登陆后期由自西向东的沿岸流搬运到铺前湾,并最终沉积在海口湾和铺前湾内。因此,N2剖面所在位置,即海口湾的东部岸段是台风期间南渡江入海泥沙的沉积中心。
从具体的岸滩剖面形态的变化可以更详细地了解以上指标在不同岸段的表现。如图4-9(b)所示,位于海口湾的剖面N1上的海滩表层沉积物在台风过后整体明显变粗,MSL位置和水下沙坝附近的沉积物粗化尤为显著。在近乎垂直于岸线的暴风浪的作用下,滩面大量沉积物被冲刷至剖面下部,在平均水位以下的低潮带沉积,形成沙坝。至2014年8月,海滩表面形成了较明显的滩肩,但水下的沉积物还没有完全被运回滩面,MSL以上的海滩体积损失较大,MSL位置也发生了幅度较大的向陆移动。海南角两侧的典型剖面N9与N12[图4-9(e)和(h)],沉积物粒度的变化相对较小,局部沉积物发生了再分选,表现为滩肩顶的沉积物变粗、水下的沉积物变细。在台风前两条剖面的MSL附近坡度都较为平缓,台风后MSL上部都变为陡峭的滩肩。虽然两条剖面的面积在台风后都表现为减小,但是台风前的剖面形态并不相同:N9在台风前较为平直、整体坡度较为一致,滩肩不明显;N12在台风前则有较多起伏、坡度变化大,有多个滩肩。从剖面的高程可以看出,海南角西侧剖面受到台风影响的高程变化低于海南角东侧的剖面,这是因为海南角东侧在台风期间的风暴潮位和风暴浪都更高、对岸滩产生影响的高程范围也更大。N9和N12剖面的上部虽然也受到了冲刷侵蚀,但在2014年8月调查时,被冲刷的沉积物主要堆积在前滨位置,因此,岸线小幅度地向海移动。
图4-9 台风“威马逊”登陆前后(2014年6—8月)岸滩剖面的形态、海滩表层沉积物粒径分布及现场照片(其中,剖面N1位于海口湾、在南渡江西侧;剖面N9位于南渡江东侧、海南角西侧的海南湾;剖面N12位于海南角与景心角之间的岸段。剖面上的圆圈大小表示沉积物粒径)
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