朱士兵, 李志強(qiáng)

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雷州半島南部海灘對(duì)1720號(hào)臺(tái)風(fēng)(卡努)的響應(yīng)研究

朱士兵, 李志強(qiáng)

廣東海洋大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院、海洋工程學(xué)院, 廣東 湛江, 524088

海灘風(fēng)暴響應(yīng)的觀測(cè)和研究有助于加深對(duì)海灘過(guò)程的認(rèn)識(shí)。2017年10月16日臺(tái)風(fēng)“卡努”在廣東徐聞縣沿海登陸, 對(duì)雷州半島南部海灘造成了顯著影響。文章通過(guò)海灘剖面觀測(cè)和沉積物采樣, 探討了該區(qū)域海灘對(duì)臺(tái)風(fēng)“卡努”的響應(yīng)特征, 得出以下主要結(jié)論。1) 臺(tái)風(fēng)浪作用下, 海灘表層沉積物變粗, 分選性變差。海灘狀態(tài)朝著更加消散的狀態(tài)轉(zhuǎn)化, 以緩沖和適應(yīng)高強(qiáng)度波浪的能量。2) 受到岬角和灣口朝向、大小等因素影響, 各海灘及同一海灘的不同岸段剖面變化表現(xiàn)出差異性。臺(tái)風(fēng)作用后海灘可能形成水下沙壩, 或者在海灘上部形成灘肩等特征地形。因此, 研究海灘風(fēng)暴響應(yīng)時(shí), 要注意到區(qū)域地質(zhì)地貌的影響。3) 水下礁坪、巨型砂質(zhì)岬角等因素影響了臺(tái)風(fēng)過(guò)程燈樓角海灘的變化。對(duì)這種海灘－珊瑚礁坪系統(tǒng)的風(fēng)暴效應(yīng), 還需要進(jìn)行進(jìn)一步探討和更詳細(xì)的觀測(cè)和研究。

雷州半島; 臺(tái)風(fēng); 海灘響應(yīng); 海灘剖面; 地形動(dòng)力狀態(tài)

臺(tái)風(fēng)引發(fā)的增水和大浪會(huì)造成海灘地貌發(fā)生大尺度的變形以及沉積物結(jié)構(gòu)和分布的顯著改變(Coco et al, 2013)。全球變化背景下, 臺(tái)風(fēng)頻率有逐年增加的趨勢(shì)(Gornity et al, 1982), 因此海灘風(fēng)暴響應(yīng)越來(lái)越引起研究者的注意。美國(guó)近岸過(guò)程研究小組(The Nearshore Processes Community)在總結(jié)過(guò)去40年海灘近岸過(guò)程研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上, 將風(fēng)暴前后海灘的侵蝕和恢復(fù)過(guò)程作為下一個(gè)10年的重要研究命題之一(The Nearshore Processes Community, 2015; Holman et al, 2015)。

歐美國(guó)家一直比較注重海灘地貌風(fēng)暴響應(yīng)的模式研究(Cooper et al, 2004;Backstorm et al, 2008; Gervais et al 2012; Haerens et al, 2012), 但這些模式在預(yù)測(cè)風(fēng)暴導(dǎo)致的海岸響應(yīng)結(jié)果上仍不準(zhǔn)確(Forbes et al, 2004; Anthony, 2013)。如Basco(1996)觀測(cè)37 個(gè)海灘對(duì)風(fēng)暴的響應(yīng)時(shí), 發(fā)現(xiàn)不同位置的海灘由風(fēng)暴引起的侵蝕和風(fēng)暴后的恢復(fù)情況均不相同。Costas等(2005)通過(guò)觀測(cè)伊比利亞半島西北部的羅達(dá)斯海灘, 發(fā)現(xiàn)風(fēng)暴條件下灘面主要表現(xiàn)為平行后退。Coco等(2014)研究海灘對(duì)系列風(fēng)暴響應(yīng)后認(rèn)為, 波高對(duì)海灘的侵蝕作用有限, 需要考慮更多因素, 不能放大單個(gè)風(fēng)暴的影響。

國(guó)內(nèi)海岸研究者也越來(lái)越重視海灘的風(fēng)暴響應(yīng)觀測(cè)和研究。陳子燊(1995)、童宵嶺等(2014)探討了臺(tái)風(fēng)大浪期間弧形海灘不同岸段的侵蝕方式差別; 蔡鋒等(2004)、彭俊等(2008)研究了臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向兩側(cè)海灘的風(fēng)暴效應(yīng)差異性; 陳子燊等(2009)觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)增水對(duì)海灘剖面變化的影響; 蔡鋒等(2002, 2006)研究了臺(tái)風(fēng)作用下不同海灘的變形特征和侵蝕狀態(tài); 邵超等(2016)討論了海灘風(fēng)暴響應(yīng)特征及其與珊瑚礁發(fā)育之間的聯(lián)系; 龔昊等(2017)對(duì)比分析了2014年臺(tái)風(fēng)“威馬遜”和“海鷗”登陸前后2個(gè)海灘地形和沉積物的動(dòng)態(tài)響應(yīng), 認(rèn)為海灘的不同走向及臺(tái)風(fēng)的風(fēng)向變化是造成海灘響應(yīng)差異的重要原因; 黎樹(shù)式等(2017)觀測(cè)了北海銀灘對(duì)2014年臺(tái)風(fēng)“威馬遜”的沉積響應(yīng)過(guò)程。

受風(fēng)暴過(guò)程復(fù)雜性和觀測(cè)條件惡劣性的限制, 目前對(duì)風(fēng)暴狀態(tài)下海灘演變的詳細(xì)過(guò)程和內(nèi)在機(jī)理研究還處于起步階段, 還需要大量的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)(Forbes et al, 2004; Anthony, 2013; Holman et al, 2015)。2017年10月16日, 1720號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”在廣東徐聞縣沿海登陸, 登陸后臺(tái)風(fēng)由東向西穿過(guò)雷州半島。臺(tái)風(fēng)造成海面急劇增水, 強(qiáng)烈的風(fēng)浪直接侵襲海灘后濱, 短時(shí)間內(nèi)對(duì)海灘地貌造成顯著影響, 為分析研究區(qū)海灘對(duì)風(fēng)暴的響應(yīng)提供了很好的條件。本文基于現(xiàn)場(chǎng)地形觀測(cè)和沉積物采樣, 探討臺(tái)風(fēng)“卡努”作用下的海灘響應(yīng)特征。

1 區(qū)域環(huán)境背景與臺(tái)風(fēng)“卡努”概況

1.1 區(qū)域環(huán)境背景

研究區(qū)域位于雷州半島南部、瓊州海峽北側(cè)(圖1)。該海岸帶地質(zhì)構(gòu)造上屬于瓊雷坳陷。受基巖岬角控制, 沿岸岸線呈鋸齒狀, 岬角、海灘相間, 海岸地貌類(lèi)型多樣。

圖1 臺(tái)風(fēng)路徑及研究區(qū)位置圖(T1—T10為剖面位置)

研究區(qū)的波浪主要由外海經(jīng)瓊州海峽傳入, 其次為瓊州海峽本身產(chǎn)生的有限風(fēng)區(qū)波浪。受海域開(kāi)敞性差異影響, 海峽西部平均波高為0.6m, 中部為0.4m, 東部為0.9m(海南省地方志辦公室, 2006)。受季風(fēng)影響, 波浪條件的變化具有顯著的季節(jié)性。

瓊州海峽沿岸自東向西潮汐類(lèi)型分別為不規(guī)則半日潮、不規(guī)則全日潮和規(guī)則全日潮3種。潮差沿程變化大, 東段平均潮差為0.8—1.1m, 西段平均潮差為1.5m(王寶燦等, 2006)。

1.2 臺(tái)風(fēng)“卡努”概況

2017年10月12日臺(tái)風(fēng)“卡努”正式形成, 10月16日凌晨在廣東徐聞縣東部沿海地區(qū)登陸, 中心附近最大風(fēng)力28m·s-1(10級(jí))。10月14至16日, 南海北部和中部海域、北部灣、瓊州海峽海域有8~10級(jí)大風(fēng), 臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)過(guò)的附近海域風(fēng)力可達(dá)11~12級(jí), 陣風(fēng)13~15級(jí)。

臺(tái)風(fēng)登陸前后氣象特征和海區(qū)波浪特征分別見(jiàn)表1和表2。

表1 臺(tái)風(fēng)“卡努”經(jīng)過(guò)瓊州海峽時(shí)氣象數(shù)據(jù)

注: 數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)天氣臺(tái)風(fēng)網(wǎng), http://typhoon.weather.com.cn。

表2 臺(tái)風(fēng)“卡努”過(guò)境期間研究區(qū)域附近波高情況(單位: m)

2 研究方法

2.1 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與沉積物樣品分析

2017年10月8日(臺(tái)風(fēng)前)和2017年10月22日(臺(tái)風(fēng)后)對(duì)雷州半島南部的燈樓角、白沙灣、青安灣、赤坎、大塘等5個(gè)海灘的10條剖面進(jìn)行觀測(cè)(圖1)。其中, 燈樓角東西兩側(cè)各1條剖面(T1、T2), 白沙灣3條剖面(T3、T4、T5), 青安灣3條剖面(T6、T7、T8), 赤坎1條剖面(T9), 大塘1條剖面(T10)。剖面測(cè)量?jī)x器為南方測(cè)繪的NTS-352 型全站儀。后濱選取固定點(diǎn)打樁, 垂直于岸向海對(duì)海灘剖面進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)間選擇在最低潮, 向海測(cè)量至徒步涉水最深處, 測(cè)量點(diǎn)間距約3m, 對(duì)剖面地形變化位置加密測(cè)量。

臺(tái)風(fēng)前后在每個(gè)剖面的潮上帶、潮間帶和潮下帶固定點(diǎn)采集表層泥沙樣品。沉積物取樣過(guò)程中首先去除表面腐殖質(zhì)和垃圾, 將表面5cm左右沉積物進(jìn)行摻勻采樣。對(duì)各海灘泥沙樣品采用振動(dòng)篩進(jìn)行篩分, 篩分粒徑范圍為-2.25至4(=-log2,為中值粒徑), 篩分間隔為0.25。篩分后, 采用Collias矩法來(lái)計(jì)算沉積物的粒度參數(shù): 平均粒徑(Md)、分選系數(shù)(QD)、偏態(tài)系數(shù)(SK)、峰態(tài)系數(shù)(MO)。

2.2 海灘狀態(tài)參數(shù)

海灘狀態(tài)變化是地形與水動(dòng)力相互作用的三維地形動(dòng)力問(wèn)題, 海灘狀態(tài)特征是海灘地形動(dòng)力的反映, 本文將探討臺(tái)風(fēng)作用下海灘狀態(tài)的變化。Wright 等1984 年提出通過(guò)無(wú)量綱沉降速率()來(lái)劃分小潮海灘的類(lèi)型(Wright et al, 1984,1985):

=b/s(1)

式中,b是破波波高(m),s是泥沙沉降速率(m·s-1),是波浪周期(s)。因臺(tái)風(fēng)過(guò)程中破波波高資料不易得到, 可通過(guò)海灘坡度、波浪、粒徑等有關(guān)的參數(shù)間接求得。Sunamura(1984)通過(guò)因次分析得出海灘坡度計(jì)算:

式中s=2650kg·m-3為沙的密度,=1025kg·m-3為海水的密度,為沉積物中值粒徑,為溫度,為沉降速率(cm·s-1)。對(duì)以上3個(gè)公式聯(lián)立可求得:

根據(jù)值定義了2種極端海灘類(lèi)型和4 種中間海灘狀態(tài), 6 種海灘狀態(tài)類(lèi)型和基本特征是(Wright et al, 1984, 1985):

當(dāng)>6 時(shí), 海灘為消散型。主要特征 是灘面比較平緩, 沉積物多為細(xì)砂, 高波能, 常出現(xiàn)短周期波浪。

當(dāng)<1 時(shí), 海灘為反射型。灘面坡度較陡, 沉積物多為中到粗砂, 發(fā)射性海灘一般為低波能的涌浪剖面。

當(dāng)Ω介于 1~6 之間時(shí), 海灘為過(guò)渡型海灘。根據(jù)Ω的增加, 過(guò)渡型海灘可分為低潮臺(tái)地、橫向沙壩和裂流、韻律沙壩和海灘、沿岸沙壩槽谷四種類(lèi)型。

3 結(jié)果

3.1 海灘剖面形態(tài)的變化

研究區(qū)海灘剖面的變化, 可以直觀地反映臺(tái)風(fēng)“卡努”對(duì)研究區(qū)岸灘造成的影響。圖2為臺(tái)風(fēng)前后研究區(qū)5個(gè)海灘10條剖面的形態(tài)變化圖。

圖2 臺(tái)風(fēng)前后各海灘剖面變化

3.1.1 燈樓角西剖面

受1720號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”的影響, 燈樓角西剖面(圖2 T1)剖面的響應(yīng)表現(xiàn)為: 海灘的坡度變小, 灘面部分侵蝕, 水下部分略微堆積, 灘肩稍微后移, 海灘上部發(fā)生較大淤積, 海灘后濱有堆積沙丘形成。其中灘面的合計(jì)侵蝕單寬體積為6m3, 灘肩和后濱沙丘的合計(jì)淤積單寬體積約為10m3。

3.1.2 燈樓角東剖面

燈樓角東剖面(圖2 T2)形態(tài)發(fā)生了較大的變化, 主要變現(xiàn)為后濱沙丘侵蝕、灘肩部分堆積、前濱灘面部分嚴(yán)重侵蝕。其中后濱沙丘的合計(jì)單寬侵蝕量為2m3, 灘肩合計(jì)單寬淤積量為2.5m3, 前濱灘面合計(jì)單寬侵蝕量為13m3。灘肩基本消失, 海灘形態(tài)發(fā)生了由灘肩剖面向沙壩剖面的轉(zhuǎn)換。

3.1.3 白沙剖面

白沙所選的3個(gè)海灘剖面(圖2 T3、T4、T5)坡度均變小。東剖面(T5)從后濱的向海一部分開(kāi)始發(fā)生侵蝕, 侵蝕單寬體積為13m3, 向岸一側(cè)發(fā)生淤積, 淤積單寬體積約為8m3。侵蝕的泥沙一部分被波浪沖向后濱作為后濱淤積的供給, 一部分被帶回海內(nèi)。灘肩遭受強(qiáng)烈侵蝕, 后退10m, 長(zhǎng)度縮小5m。西側(cè)剖面(T3)發(fā)生堆積和侵蝕分界點(diǎn)的位置和東側(cè)剖面基本一致。中間岸段海灘處在弧形海岸的開(kāi)敞區(qū), 在臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí)遭受的波浪強(qiáng)度更大。從圖2中的T4剖面可以看出, 高能量的波浪直接將灘肩侵蝕掉, 并且越浪到達(dá)后濱更遠(yuǎn)的地方, 侵蝕了部分后濱沙丘, 其中后濱部分合計(jì)淤積單寬體積約為7m3, 前濱灘面合計(jì)侵蝕單寬體積約為7m3。

3.1.4 青安剖面

青安灣3個(gè)剖面(圖2 T6、T7、T8)對(duì)臺(tái)風(fēng)“卡努”做出了急劇的地貌響應(yīng), 除了西側(cè)岸灘后濱略有淤積, 3個(gè)剖面整體發(fā)生了嚴(yán)重的侵蝕, 合計(jì)單寬沖蝕量20m3。從臺(tái)風(fēng)前后剖面變化曲線可以看出, 東側(cè)剖面(T8)靠近前濱灘面的灘肩被沖蝕, 靠近后濱的灘肩侵蝕后退達(dá)20m, 中間剖面(T7)灘肩后退40m, 西側(cè)剖面(T6)灘肩被完全侵蝕并在后濱有所堆積。

3.1.5 赤坎剖面

從赤坎海灘臺(tái)風(fēng)前后的剖面形態(tài)(圖2 T9)可以看出: 經(jīng)過(guò)臺(tái)風(fēng)作用后, 海灘坡度總體變小, 灘肩被完全侵蝕, 水下部分淤積, 海灘由灘肩剖面轉(zhuǎn)化為沙壩剖面。岸灘后濱岸堤附近的沙丘被侵蝕掉堆積在灘肩部分。前濱水下部分合計(jì)單寬淤積量為5m3, 前濱水上部分至灘肩合計(jì)單寬侵蝕量為11m3, 灘肩后半部分至后濱沙丘前段合計(jì)單寬淤積量為5m3, 后濱沙丘合計(jì)單寬侵蝕量為1m3。

3.1.6 大塘剖面

大塘剖面(圖2 T10)在“卡努”影響下形態(tài)變化不大, 主要表現(xiàn)為臺(tái)風(fēng)過(guò)后灘面坡度變小, 自平均低潮線以上至后濱沙丘被部分沖蝕, 向海運(yùn)動(dòng)的泥沙在水下部分堆積, 整個(gè)海灘呈現(xiàn)略微侵蝕狀態(tài)。

3.2 表層沉積物粒度特征值及對(duì)臺(tái)風(fēng)響應(yīng)情況

粒度參數(shù)蘊(yùn)含了豐富的沉積運(yùn)移、沉積環(huán)境、沉積動(dòng)力條件等方面的信息, 沉積物粒度特征及其分布規(guī)律是分析沉積動(dòng)力的關(guān)鍵。表3為在臺(tái)風(fēng)前后的各剖面潮間帶沉積物平均粒度參數(shù)值。

表3 臺(tái)風(fēng)前后表層沉積物特征參數(shù)

臺(tái)風(fēng)前, 除T1、T2剖面外各個(gè)剖面在海灘潮上帶和潮下帶泥砂類(lèi)型均為細(xì)砂; 臺(tái)風(fēng)過(guò)后, 泥砂普遍變粗, 平均粒徑Md值減小。潮下帶尤為明顯, Md范圍從原來(lái)的2.49~3.28變?yōu)?.44~2.73, 且變化差異較大。在臺(tái)風(fēng)前, 各個(gè)泥沙樣品的分選系數(shù)集中在1.41~4.35之間, 以分選性較差(1

3.3 海灘地形動(dòng)力狀態(tài)變化

海灘地形動(dòng)力狀態(tài)的改變是海灘響應(yīng)極端波況的結(jié)果, 剖面形態(tài)的變化是最直觀的表現(xiàn)。在1720號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”的影響下, 各個(gè)剖面臺(tái)風(fēng)前后海灘地形動(dòng)力狀態(tài)特征值見(jiàn)表4。

表4 臺(tái)風(fēng)前后海灘狀態(tài)類(lèi)型

極端波況作用下, 原本屬于消散型的T6、T7、T8、T9、T10剖面值都變大, 海灘變得更加消散, 其中T9、T10變化幅度最大; 過(guò)渡型的T3、T4、T5剖面轉(zhuǎn)變?yōu)橄⑿秃? T2剖面由反射型轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)渡型海灘; T1剖面海灘類(lèi)型不變, 均為過(guò)渡型, 但有所增加。

臺(tái)風(fēng)當(dāng)天雷州半島東部海域浪高7~10m, 瓊州海峽浪高5~7m(表2)。大塘和赤坎海灘處于雷州半島東南部, 瓊州海峽東側(cè)口門(mén)附近。臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí), 兩地剖面波浪強(qiáng)度最強(qiáng), 沙灘迅速響應(yīng), 導(dǎo)致了值增量最大, 海灘呈現(xiàn)出更加消散的狀態(tài)。臺(tái)風(fēng)期間, 海面急劇增水, 白沙灣海灘剖面做出的響應(yīng)是灘肩被侵蝕, 海灘坡度減小, 原來(lái)過(guò)渡型的沙灘在臺(tái)風(fēng)侵蝕下變得消散以緩沖大浪攜帶的能量。青安灣海灘的值在臺(tái)風(fēng)前后都最大, T6、T7、T8剖面侵蝕也最加嚴(yán)重。臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí), 赤坎、大塘地區(qū)波浪作用強(qiáng)度最大, 但是由于剖面分布方向和臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向夾角很小, 導(dǎo)致入射波垂向分量很小, 赤坎、大塘岸灘剖面侵淤?gòu)?qiáng)度最小。

4 討論

4.1 海灘位置與環(huán)境對(duì)剖面形態(tài)變化的影響

角尾剖面T1和T2位于巨型沙質(zhì)岬角上(趙煥庭等, 2007), 海灘剖面下部為珊瑚礁和火山碎屑組成的礁坪, 上部為砂質(zhì)海灘(王麗榮等, 2002; 趙煥庭等, 2002), 這導(dǎo)致了該處海灘兩側(cè)有不同的地貌特征。角尾的T1、T2剖面測(cè)量時(shí)使用的是同一個(gè)木樁起點(diǎn), 方向相差約90°, 而兩個(gè)海灘剖面對(duì)臺(tái)風(fēng)作用的響應(yīng)差異很大。T1剖面沒(méi)有岬角的遮蔽, 直接深入瓊州海峽, 比其他海灘更直接受到瓊州海峽傳入波浪的作用。臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí), T2剖面正面接受東向傳入的臺(tái)風(fēng)浪侵襲, 灘面發(fā)生嚴(yán)重侵蝕。T1剖面對(duì)臺(tái)風(fēng)響應(yīng)并沒(méi)有那么強(qiáng)烈, 一是因?yàn)樵赥1剖面背靠沙質(zhì)岬角, 遮蔽效應(yīng)大大削減了波浪的強(qiáng)度; 二是T1剖面除了遭受來(lái)自東向來(lái)自瓊州海峽傳入的波浪, 還受到來(lái)自北部灣的西向波浪頂托作用, 削弱了波浪強(qiáng)度。

青安灣和白沙灣海灘在地理位置上屬于兩個(gè)相鄰的岬灣弧形海岸, 中間以排尾角分隔。在臺(tái)風(fēng)“卡努”的作用下, 兩個(gè)弧形海灘做出了完全不同的響應(yīng)。造成這種差異現(xiàn)象的主要原因是由于臺(tái)風(fēng)氣旋作用方向和岬灣灣口的朝向所致。臺(tái)風(fēng)經(jīng)過(guò)時(shí), 青安灣灣口向瓊州海峽東口開(kāi)敞, 根據(jù)臺(tái)風(fēng)“卡努”的前進(jìn)方向, 由臺(tái)風(fēng)形成的東向大浪作用正面作用青安灣海灘, 而白沙灣受到岬角的遮蔽效應(yīng), 大部分波浪被阻擋不能直接傳遞至灣口剖面, 波浪經(jīng)過(guò)繞射能量被耗散, 導(dǎo)致剖面響應(yīng)不如青安灣劇烈。

大塘和赤坎海灘所處地理位置和臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向基本平行, 臺(tái)風(fēng)大浪自東向西穿過(guò)瓊州海峽, 波浪經(jīng)過(guò)折射、繞射后斜向作用于海灘, 垂向作用于岸灘的波浪能量被大大消減; 加上大塘海灘位于雷州半島東南方向, 受到瓊州海峽自身的波浪作用較研究區(qū)其他岸灘較小。受兩者綜合因素影響, 造成了臺(tái)風(fēng)期間兩個(gè)海灘的侵淤變化量并不是很大。

4.2 水下礁坪對(duì)海灘風(fēng)暴響應(yīng)的影響

珊瑚礁海底與一般的礁石或泥沙海底結(jié)構(gòu)相差很大, 波浪衰減特性也相差較大(黎滿球等, 2003), 不少現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究表明珊瑚礁對(duì)波浪傳播過(guò)程會(huì)產(chǎn)生顯著的影響(Lugo-Feránhdez et al, 1994; 黎滿球等, 2003; 姚宇等, 2015)。燈樓角水下礁坪寬度約為500~1000 m(王麗榮等, 2002; 趙煥庭等, 2002), T1和T2剖面對(duì)風(fēng)暴的響應(yīng)也會(huì)受到礁坪的顯著影響。姚宇等(2015)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 珊瑚礁坪上的增水隨著入射波高和周期的增加而增加。黎滿球等(2003)通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn), 波浪在礁坪上傳播過(guò)程中, 高頻損失的能量多于低頻, 譜能量向低頻轉(zhuǎn)移。臺(tái)風(fēng)“卡努”登陸時(shí), 雷州半島東岸沿海出現(xiàn)約2m的風(fēng)暴增水。臺(tái)風(fēng)影響下, 入射波高加大, 波周期變大, 礁坪上增水加大; 同時(shí), 高能風(fēng)暴浪作用期間, 低頻波占據(jù)控制作用, 導(dǎo)致了大量泥沙垂向輸運(yùn)到近岸海區(qū), 造成海岸嚴(yán)重侵蝕(Russell, 1993; Ruessink, 2000)。因此, T2剖面的嚴(yán)重侵蝕除與上述的地貌背景有關(guān)外, 還與臺(tái)風(fēng)期間增水導(dǎo)致的水下礁坪消浪作用顯著減小、低頻長(zhǎng)重力波引起泥沙垂向輸運(yùn)到近岸海區(qū)有關(guān)。但這種海灘-珊瑚礁坪系統(tǒng)的風(fēng)暴效應(yīng), 還需要將海灘特征和珊瑚礁耗能作用相結(jié)合做進(jìn)一步探討。

4.3 未來(lái)研究

本次調(diào)查和研究?jī)H對(duì)一次臺(tái)風(fēng)過(guò)程前后雷州半島南部若干海灘進(jìn)行了觀測(cè), 主要方法是通過(guò)海灘剖面和沉積物粒度參數(shù)變化來(lái)研究海灘的風(fēng)暴響應(yīng)。觀測(cè)的結(jié)果雖然可以探究部分海灘對(duì)風(fēng)暴響應(yīng)的現(xiàn)象, 增加對(duì)海灘風(fēng)暴響應(yīng)的認(rèn)識(shí), 但由于風(fēng)暴期間各岸段的詳細(xì)波浪、潮汐、增水等水動(dòng)力過(guò)程和動(dòng)力參數(shù)難以獲得, 使得對(duì)海灘對(duì)風(fēng)暴影響的研究還不是很全面。下一步的工作需要進(jìn)行更多次的海灘對(duì)風(fēng)暴響應(yīng)詳細(xì)觀測(cè)和研究。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)1720號(hào)臺(tái)風(fēng)“卡努”登陸前后雷州半島南部5個(gè)海灘10條剖面觀測(cè)和表層沉積物采樣, 探討該區(qū)域海灘的風(fēng)暴響應(yīng)特征, 得出以下主要結(jié)論。

1) 總體來(lái)看, 臺(tái)風(fēng)浪作用下雷州半島南部海灘表層沉積物變粗, 潮下帶尤為明顯, 平均粒徑范圍由原來(lái)的2.49~3.28變?yōu)?.44~2.73。泥沙分選系數(shù)由1.41~4.35變?yōu)?.98~6.52, 各樣品分選系數(shù)都有增加, 分選性變差。各海灘剖面的無(wú)量綱沉降速率()值都增加, 表明海灘狀態(tài)會(huì)朝著更加消散狀態(tài)轉(zhuǎn)化, 以緩沖和適應(yīng)高強(qiáng)度波浪的能量。

2) 受到岬角和灣口朝向、大小等因素影響, 雷州半島南部各海灘及同一海灘的不同岸段剖面變化表現(xiàn)出差異性。臺(tái)風(fēng)作用下海灘可能形成水下沙壩, 或者在海灘上部形成灘肩等特征地形。研究海灘對(duì)風(fēng)暴作用的響應(yīng)時(shí), 要注意到海灘地質(zhì)地貌背景的影響。

3) 燈樓角海灘的變化受到了水下礁坪、巨型砂質(zhì)岬角等因素的影響。分析后認(rèn)為, 臺(tái)風(fēng)影響下, 入射波高、周期和礁坪上增水加大, 低頻波占據(jù)控制作用, 導(dǎo)致了大量泥沙垂向輸運(yùn)到近岸海區(qū), 造成海岸嚴(yán)重侵蝕。海灘-珊瑚礁坪系統(tǒng)的風(fēng)暴效應(yīng), 還需要進(jìn)一步探討。

4) 雖然可以通過(guò)海灘剖面和沉積物粒度參數(shù)變化來(lái)研究海灘的風(fēng)暴響應(yīng), 但將來(lái)還需要對(duì)海灘風(fēng)暴響應(yīng)做更詳細(xì)的水動(dòng)力、地形和泥沙要素觀測(cè)和深入研究。

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Study on beach response to Typhoon Khanun (No. 1720) along southern Leizhou Peninsula

ZHU Shibing, LI Zhiqiang

College of Chemistry and Environment, College of Ocean Engineering, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China

Observations and research on beach responses to storms help deepen our understanding of beach processes. Typhoon Khanun (No. 1720) made landfall in Xuwen, Guangdong on October 16, 2017. The typhoon caused significant impacts on the beaches along the southern Leizhou Peninsula. Based on the field profile survey and sediment sampling before and after the typhoon landfall, beach response characteristics are investigated in this study. The main results show the following. (1) Under extreme wave conditions, the surface sediment became coarser and the sorting was worse. Beach states transformed toward more dispersed states to buffer and adapt to the high intensity wave energy. (2) Beaches and different segments in the same beach had different responses. These differences were influenced by the headlands, bays’ orientations and sizes. Submarine bar or beach berm may occur on the beach profile. Attention should be paid to the roles of geological and geomorphologic factors when studying beach responses to storms. (3) Changes of the Dengloujiao Beach were influenced by the reef flat and the huge sandy headland. The beach response of beach-coral reef flat system to storm needs further study. More detailed observations and studies of beach responses to storms are needed in the future.

Leizhou Peninsula; typhoon; beach response; beach profile; morphodynamic state

2018-03-06;

2018-06-07. Editor: SUN Shujie

National Natural Science Foundation of China (41676079); Project of Enhancing School With Innovation of Guangdong Ocean University (Q18307); Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences (XDA13010103)

10.11978/2018024

2018-03-06;

2018-06-07。孫淑杰編輯

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41676079); 廣東海洋大學(xué)創(chuàng)新強(qiáng)校工程項(xiàng)目(Q18307); 中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(XDA13010103))

朱士兵(1992—), 男, 河南省商丘市人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)楹０顿Y源與環(huán)境。E-mail: 26585759@qq.com

李志強(qiáng)(1974—), 教授, 博士。研究方向?yàn)楹┻^(guò)程、海岸工程環(huán)境。E-mail: qiangzl1974@163.com

P736; P737; P732.31

A

1009-5470(2019)01-0096-104

LI Zhiqiang. E-mail: qiangzl1974@163.com