曹妃甸海域水深和沖淤變化特征及原因分析

朱 琴

(河北省水文工程地質勘查院 石家莊 050021)

1 前言

自灤河上游修建水庫及曹妃甸圍填海工程實施以來，曹妃甸近岸海域輸沙量銳減，海洋水動力條件變化顯著，沖淤條件的改變逐漸引起了曹妃甸海域海底地貌特征的變化，進而對水下岸坡及深槽的穩定性構成了威脅。在曹妃甸前緣一線，原為古灤河三角洲的古海岸線，主要為含貝殼中砂、細砂、粉砂質細砂等，沉積物粒徑相對較粗，主要粒徑為0.06～0.25 mm；在曹妃甸前緣潮道內的粒度也較粗，為0.2～0.3 mm的中細砂。這些沉積物粒徑相對較粗，較密實，抗波浪和潮流的侵蝕能力強，有一定的“鐵板砂“作用，故形成了障壁島，對保護曹妃甸圍填海工程安全起重要作用。查明曹妃甸周邊海域海底水深特征是加強曹妃甸地區海洋防災減災及海洋環境保護工作的迫切需要求，對實現資源、環境及經濟社會的可持續發展具有重要的戰略意義。

2 水深變化

渤海灣曹妃甸近岸海區雙重岸線特征明顯：內側大陸岸線為古灤河廢棄三角洲發育的沖積海積平原，屬粉沙質海岸；外側是曹妃甸、腰坨、蛤坨和東坑坨等沙島構成的沙質島嶼岸線。沙島與陸岸之間則發育有老龍溝澙湖灣和大面積潮灘，沙島間還有潮汐通道深槽發育。曹妃甸填海是對原始的曹妃甸島的重新塑造，填海區填海前原始地貌特征為總體地勢較平坦，灘面標高-0.80～0.80 m，最大水深為2.0 m，為灤河古三角洲前沿發育的沖海積平原，沿岸多為鹽田、蝦池，潮灘發育。西北面略高東南面略低，整個場地由西北向東南微傾。填海后曹妃甸、腰坨、蛤坨和東坑坨成為港區。曹妃甸島向岸一側的潮灘早期是過水漫灘，現今無法過水徹底阻斷。曹妃甸東側的老龍溝澙湖灣和大面積潮灘，沙島間的潮汐通道深槽均保留。

本次利用兩張海圖(圖1和圖2)進行對比分析水深變化特征，其中海圖中各區塊的測量時間已標注在圖中。根據圖中各區塊的測量時間，本次將老龍溝澙湖區塊2014年與1983年水深進行對比，澙湖口門以南潮溝和龍島2014年與2007、2006年水深對比，曹妃甸甸頭、1號和2號港池、曹妃甸西側海域2014年與2011年水深對比。

2.1 澙湖區

2014年與1983年水深進行對比發現，澙湖西5～10 m水深區和2～5 m水深區范圍大幅擴大，潮灘和0～2 m水深區范圍大幅度縮小。澙湖東整體變化小，潮灘有所后退，小型離岸潮灘消失，0～2 m水深區有所擴大。

2.2 口門

2014年與2007年、2006年水深進行對比發現，口門西側2～5 m水深區范圍擴大，0～2 m區和5～10 m區范圍減小。口門東側2～5 m范圍明顯擴大，0～2 m范圍縮小，口門東側出現了潮溝。

2.3 龍島離岸沙壩

2014年與2007年、2006年水深進行對比發現，沙壩西北角兩側發生明顯侵蝕，潮灘范圍明顯縮小，形成一個明顯尖角。沙壩東側發生明顯的堆積；沙壩北側潮溝內，2～5 m和5～10 m水深區范圍縮小，0～2 m范圍擴大，潮溝發生淤積。

圖1 渤海灣曹妃甸近岸海區新海圖

圖2 渤海灣曹妃甸近岸海區早期海圖

2.4 口門南老龍溝

2014年與2007年、2006年水深進行對比發現，0～2 m區范圍擴大，老龍溝5～10 m水深區范圍明顯擴大，2～5 m區范圍縮小；老龍溝西側0～2 m沙壩范圍擴大。

曹妃甸甸頭、1號和2號港池、曹妃甸西側海域2014年與2011年水深對比發現，1號和2號港池大于10 m深水區范圍擴大。岬角處未發生明顯變化，甸頭岬角兩側潮灘范圍縮小，0～2 m區擴大，2～5 m區范圍大幅減小，5～10 m區范圍擴大。曹妃甸西側嘴東河口鄰近海域大于10 m深水區范圍擴大，潮灘面積變小，發生小范圍的侵蝕。

3 沖淤變化初步分析

通過對海圖的對比分析可知，除了人工開挖區域(1號港池、2號港池、3號港池、曹妃甸嘴東河口)，其它區主要發生侵蝕。龍島離岸沙壩西北角和西側、口門南老龍溝2～5 m水深區、嘴東潮灘等均發生侵蝕；局部發生堆積，口門南老龍溝西側0～2 m水深區(沙壩)、龍島離岸沙壩東側和北部潮溝發生淤積。

為了分析人工開挖區以外區域地貌變化特征，選取變化較大的一條斷面進行分析。斷面位置見圖3，圖中黑色粗線為本次對比的斷面。將圖1和圖2水深進行疊加見圖4，從圖4可以看出沿著斷面方向，潮灘和淺灘變化不明顯，老龍溝向陸兩側發生侵蝕、離岸沙壩向海側侵蝕，離岸沙壩西側發生了淤積。

圖3 渤海灣曹妃甸近岸海區斷面位置圖

圖4 渤海灣曹妃甸近岸海區斷面對比圖

曹妃甸多年沖淤為潮灘侵蝕，潮灘水下淺灘和老龍溝發生淤積，離岸沙壩向海側潮灘侵蝕，離岸沙壩向海側淺灘發生堆積。曹妃甸砂壩澙湖海岸1983-1996年13年間總體變化特征見圖5。

根據本次水深斷面的分析可知：曹妃甸海域的沖淤特征發生了明顯變化，水下淺灘和老龍溝的沖淤特征由早期的堆積變成了侵蝕，僅僅在龍島離岸沙壩西南側拐彎處發生了一定的淤積。整體來說，曹妃甸海域人工采砂區以外海域沙壩澙湖區變化最明顯，主要表現為侵蝕，靠岸潮灘變化較小，其它區均變化明顯。初步推測是由于曹妃甸三號港池的建設，沙壩澙湖區納潮量增加造成潮流的流速升高沖蝕作用加劇。其中水深5～10 m、10～20 m區、離岸沙壩2～5 m、離岸深槽0～2 m區均發生了明顯侵蝕。

圖5 早期曹妃甸海岸剖面侵蝕堆積示意圖

前人的研究結果顯示：早期的曹妃甸東側沙壩澙湖內自東向西的沿岸泥沙流自老龍溝上游進入通道，部分堆積于口門內澙湖的潮間帶，絕大部分泥沙堆積于老龍溝落潮三角洲。早期澙湖內以潮流作用為主，受到沿岸河流和灤河來的細顆粒泥沙補給影響日漸淤淺, 深槽受潮流的沖刷作用侵蝕加深；但是現在落潮三角洲區域、淺灘、深槽均侵蝕加深。

4 結論

4.1 澙湖區

2014年與1983年水深進行對比發現，澙湖西5～10 m水深區和2～5 m水深區范圍大幅擴大；潮灘和0～2 m水深區范圍大幅度縮小；澙湖東整體變化小，潮灘有所后退，小型離岸潮灘消失，0～2 m水深區有所擴大。

4.2 龍島離岸沙壩

2014年與2007年、2006年水深進行對比發現，沙壩西北角兩側發生明顯侵蝕，潮灘范圍明顯縮小，形成一個明顯尖角；沙壩東側發生明顯的堆積；沙壩北側潮溝內，2～5 m和5～10 m水深區范圍縮小，0～2 m范圍擴大，潮溝發生淤積。

與早期的海底水深變化特征相比，曹妃甸海域的沖淤特征發生了明顯變化，曹妃甸東側水下淺灘和老龍溝的沖淤特征由早期的堆積變成了侵蝕。造成曹妃甸海域水深變化的主要原因是圍填海過程中取砂活動；其他影響因素主要有上游灤河口修大壩造成來沙量減少和局部水動力變化。

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