江苏射阳南区海域海洋悬沙粒度分析

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　　摘 要：通过布设的悬沙采集站点获取的120个悬沙粒度样品，对江苏射阳南区海域的海洋悬沙类型、粒级组成、含量及平均粒径、分选系数、偏差、峰态、中值等粒度参数进行了统计分析，揭示了悬沙在冬、夏季大、中、小潮期间不同的特性，分析结果对工程设计和施工具有重要的指导意义。
　　关键词：海洋水文;悬沙;粒度参数;统计分析
　　中图分类号：P737.14 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）19-0085-04
　　Abstract： Through 120 suspended sediment grain size samples collected from the deployed suspended sediment collection stations， statistical analysis was made on the size parameters of marine suspended sediment in the southern Sheyang area of Jiangsu Province， such as type， grain size composition， content and average particle size， sorting coefficient， deviation， peak state and median value. The different characteristics of suspended sediment during large， medium and small tides in winter， summer were revealed. The analysis results showed that suspended sediment had different characteristics during large， medium and small tides， which have important guiding significance for engineering design and construction.
　　Keyword： marine hydrology; suspended sediment; particle size parameters; statistical analysis
　　泥沙的粒度特征是決定水流挟沙力的重要因素，泥沙粒度特征的变化将会引起中下游冲积淤积状态的变化;并且随泥沙而迁移的化学物质如营养盐和污染物的特性，与悬移质泥沙中的细粒部分的关系密切，泥沙粒度的变化将使化学物质迁移行为发生变化[1]。因此，对泥沙粒度的研究具有重要意义。本文通过泥沙采集点的观测数据，对江苏射阳南区海域海洋悬沙粒度特征进行了统计分析，分析结果对工程后续建设具有重要参考价值。
　　1 研究概况
　　研究海域工程区位于江苏射阳海域的东南部，离岸较远，水深在5～15m之间。为了了解工程区海洋悬沙种类及粒度特性，获取翔实的海洋水文实测资料，开展了射阳南区海上风电场工程区的夏、冬两季多点大、中、小潮全潮水文同步测验工作，为工程设计、海域使用论证以及海洋环境影响评价等提供海域水文特性的基本资料。
　　2 样品采集、分析方法及粒级标准
　　本项目冬、夏季水文调查各布设10个悬沙采集站点，站点布置同测流站位，采样作业与潮流观测同步进行。对大、中、小潮测验期间涨急、涨憩、落急、落憩时刻的混合层样品进行粒度分析，冬、夏季各取得悬沙粒度分析样品120个。
　　悬沙粒度分析具体操作过程：把载有悬沙的孔径0.45？滋m薄膜样置于烧杯中，加水30ml，加浓度为0.5mol六偏磷酸钠5ml，用不锈钢镊子使悬沙和薄膜分离，夹出薄膜，用超声波清洗器超声3-5min使颗粒分散，经24h后作粒度分析。各测站的悬沙粒度分析使用先进的英国马尔文MASTERSIZER2000型激光自动粒度分析仪进行分析，粒度大小依照体积直径计算。粒度参数采用目前广泛使用的福克-沃德公式[2]，包含了中值Md、平均粒径Mz、分选系数σi、偏态SKI、峰态KG，这些参数能反映悬沙的粒级特性。
　　3 悬沙粒度分析
　　按《海洋调查规范（GB/T12763.8-2007）》粒级间隔为1？渍，粒级组成为1～11？渍。冬、夏季悬沙样的分析统计结果及粒级组成见表1～表4和图1～图2。冬季水文测验期间，各站大潮期间粉砂含量在59.80～75.46%之间，平均值为68.62%，粘土含量在22.17～39.35%，平均值为28.30%;中潮期间粉砂含量在55.97～74.42%之间，平均值为68.47%，粘土含量在21.32～42.80%，平均值为28.77%;小潮期间粉砂含量在60.91～78.40%之间，平均值为70.18%，粘土含量在19.42～38.21%，平均值为27.71%。夏季水文测验期间，各站大潮期间粉砂含量在61.72～84.46%之间，平均值为75.37%，粘土含量在8.21～28.61%，平均值为15.15%;中潮期间粉砂含量在50.22～83.27%之间，平均值为73.55%，粘土含量在4.10～34.55%，平均值为14.35%;小潮期间粉砂含量在69.09～77.65%之间，平均值为73.09%，粘土含量在12.82～30.04%，平均值为20.03%。
　　3.1 中值粒径
　　冬季，各站悬沙的中值粒径在潮汛间的变化表现为：大潮期间，悬沙中值粒径在6.08～10.14？滋m之间，平均值为8.55？滋m;中潮期间，悬沙中值粒径在5.38～11.04？滋m之间，平均值为8.36？滋m;小潮期间，悬沙中值粒径在6.32～10.41？滋m之间，平均值为8.55？滋m。涨急、落急期间的悬沙粒径大于涨憩、落憩期间，涨急、落急、涨憩、落憩时的粒径平均值分别为8.66？滋m、8.72？滋m、8.36？滋m和8.20？滋m。夏季，各站悬沙的中值粒径在潮汛间的变化表现为：大潮期间，悬沙中值粒径在6.74～44.49？滋m之间，平均值为14.94？滋m;中潮期间，悬沙中值粒径在6.28～129.60？滋m之间，平均值为18.85？滋m;小潮期间，悬沙中值粒径在6.96～17.91？滋m之间，平均值为11.10？滋m。落憩期间悬沙粒径最大，其次为涨急期间，涨憩期间的悬沙粒径最小，涨急、落急、涨憩、落憩时的粒径平均值分别为15.25？滋m、14.24？滋m、13.54？滋m和16.81？滋m。 　　3.2 平均粒徑
　　冬季，平均粒径在6.59～7.53？渍之间，平均值为7.04？渍。大潮期间平均粒径在6.70～7.53？渍之间，平均值为7.03？渍;中潮期间平均粒径在6.59～7.71？渍之间，平均值为7.07？渍;小潮期间平均粒径在6.64～7.48？渍之间，平均值为7.03？渍。测验期间，平均粒径与潮汛的相关性不大。夏季，平均粒径在5.48～7.49？渍之间，平均值为6.30？渍。大潮期间平均粒径在5.48～7.22？渍之间，平均值为6.24？渍;中潮期间平均粒径在4.97～7.49？渍之间，平均值为6.08？渍;小潮期间平均粒径在5.80～7.30？渍之间，平均值为6.57？渍。可见在测验期间，平均粒径与潮汛的相关性不大。
　　3.3 分选系数
　　冬季，悬沙分选系数变化范围为1.55～2.17？渍，平均值为1.82？渍。大潮期间悬沙分选系数在1.61～2.17？渍之间，平均值为1.84？渍;中潮期间悬沙分选系数在1.65～2.10？渍之间，平均值为1.83？渍;小潮期间悬沙分选系数在1.55～1.95？渍之间，平均值为1.77？渍。夏季，悬沙分选系数变化范围为1.38～2.21？渍，平均值为1.70？渍。大潮期间悬沙分选系数在1.38～2.21？渍，平均值为1.68？渍;中潮期间悬沙分选系数在1.41～2.07？渍之间，平均值为1.68？渍;小潮期间悬沙分选系数在1.53～1.94？渍之间，平均值为1.73？渍。
　　3.4 偏态
　　冬季，悬沙偏态系数变化范围为-0.20～-0.07，平均值为-0.14。大潮期间偏态系数在-0.19～-0.07之间，平均值为-0.14;中潮期间偏态系数在-0.20～-0.08之间，平均值为-0.14;小潮期间偏态系数在-0.19～-0.07之间，平均值为-0.15。夏季，悬沙偏态系数变化范围为-0.23～-0.08，平均值为-0.05。大潮期间偏态系数在-0.23～0.21之间，平均
　　值为-0.04;中潮期间偏态系数在-0.21～0.08之间，平均值为-0.06;小潮期间偏态系数在-0.16～0.07之间，平均值为-0.05。
　　3.5 峰态
　　冬季，悬沙峰态系数的变化范围为0.82～1.08，平均值为1.02。大潮期间峰态系数在0.86～1.08之间，平均值为1.01;中潮期间峰态系数在0.83～1.09之间，平均值为1.01;小潮期间峰态系数在0.87～1.12之间，平均值为1.03。夏季，悬沙峰态系数的变化范围为0.72～1.30，平均值为1.09。大潮期间峰态系数在0.85～1.22之间，平均值为1.13;中潮期间峰态系数在0.72～1.30之间，平均值为1.09;小潮期间峰态系数在1.04～1.28之间，平均值为1.12。
　　4 结束语
　　风电场及周边水域悬沙从组成成分类别来看，粘土质粉砂和粉砂是悬沙主体。冬季悬沙中值粒径变化范围在5.38～11.04？滋m之间，平均值为8.49？滋m;涨急、落急期间的悬沙粒径大于涨憩、落憩期间，涨急、落急、涨憩、落憩时的粒径平均值分别为8.66？滋m、8.72？滋m、8.36？滋m和8.20？滋m。夏季悬沙中值粒径变化范围在10.28～65.90？滋m之间，平均值为14.03？滋m;落憩期间悬沙粒径最大，其次为涨急期间，涨憩期间的悬沙粒径最小，涨急、落急、涨憩、落憩时的粒径平均值分别为15.25？滋m、14.24？滋m、13.54？滋m和16.81？滋m。冬季悬沙平均粒径在6.59～7.53？渍之间，平均值为7.04？渍;分选系数变化范围为1.55～2.17？渍，平均值为1.82？渍;偏态系数变化范围为-0.20～-0.07，平均值为-0.14;峰态系数的变化范围为0.82～1.08，平均值为1.02。夏季悬沙平均粒径略低于冬季，分选系数、偏态系数，峰态系数的变化范围基本与冬季一致。对江苏射阳南区海域海洋悬沙粒度的统计分析结果对该项目的工程设计和施工具有重要的指导意义。
　　参考文献：
　　[1]许炯心.近40年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活动的关系[J].泥沙研究，2005（03）：8-16.
　　[2]Folk R L， Ward W C， Brazos River bar： a study in the significance of grain size parameter[J].Journal of Sedimentary Research， 1957，27（1）：3-26.
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