中山港區表層沉積物特征分析

陳東波

摘 要：根據中山港區69個泥沙樣點的表層沉積物調查結果，從粒度級配、中值粒徑、分選系數、偏度等參數入手研究表層沉積物特征，分析推斷底質泥沙的運動規律，給出港口航道建設建議。

關鍵詞：表層沉積物 中值粒徑 分選系數 偏度

1.前言

中山港位于珠江口伶仃洋西岸的橫門內。中山港現有出海主航道為橫門東水道，由橫門口至淇澳島大王角，全長24.6公里。中山港出海航道穿過橫門與洪奇瀝的復合攔門沙以及其它淺灘。

本文根據69個泥沙樣點的試驗成果，從粒級分布、中值粒徑、分選系數、偏度等參數入手研究表層沉積物特征，分析推斷底質泥沙的運動規律，為中山港出海航道方案設計提供參考和建議。

2.床面沙源分析與粒徑劃分2.1泥沙來源

研究區域位于橫門、洪奇門以及蕉門口南區域，洪季時徑流作用占優；枯季時，潮汐作用占優，水體含沙量在不同季節、不同動力情況下分布有所不同，既有從陸向海的懸沙輸運，也有從海向陸的懸沙輸運，甚至也有該水域內沉積在床面的泥沙再次起動的輸運過程。不同時間、不同空間的動力沉積環境不同，泥沙輸運有所差異。

2.2粒徑劃分

根據樣品粒度級配的相似性和分布環境的相似性，研究水域表層沉積物可歸并為砂（S）、砂-粘土質粉砂（S-YT）、粉砂質粘土（TY）等3大類，主要特征為：

（1）砂（FS）

主要分布于橫門東支和洪奇瀝匯合水道的上段，進口水道和匯合延伸段北部，表明這些區域徑流動力作用強；進口淺灘北部的沉積物也是砂，這一區域既受徑流作用，也受波浪作用的顯著影響。

砂級含量約為34.10～99.30%，平均6 8 . 9 8%；分選很好至差（QDΦ=0.15～3.10，平均值為1.24）。

（2）砂—粘土質粉砂（S-YT）

分布在蕉門南水道尾閭淺灘、萬頃沙尾淺灘、進口淺灘及其東部邊緣至伶仃水道段西側。沉積物中值粒徑MDΦ=4.33～7.66Φ，平均中值粒徑是6.01Φ。砂級含量為1.40～39.70%，平均含量為24.46%；粉砂含量約為36.10～59.30%，平均含量為47.13%；粘土級含量約為6.60～44.50%，平均含量為28.41。分選中等至差（QDΦ=0.99～2.50，平均值為1.90）。反映出這些區域為徑流和潮流動力混控區，冬季波浪有一定的影響。

（3）粉砂質粘土（TY）

主要分布在匯合延伸段至進口淺灘的南部一帶，進口水道決口扇外緣靠近伶仃水道也有小片分布。沉積物中值粒徑MDΦ為7.05～8.48Φ，平均值是7.85Φ。礫石含量很低，變化在0.0～3.20%之間；砂級含量1.80～25.70%，平均為10.42%；粉砂含量33.20～50.70%，平均40.00%；粘土含量39.60～57.80%，平均含量為48.22%。分選差至很差（QDΦ=1.57～2.84，平均值為2.04）。表明這些區域明顯地受到鹽度層結活動造成的滯流點和絮凝作用的影響，以致組分混雜，分選差。

2.3分布特征

由于研究時間為洪季大潮，泥沙的分形特征非常明顯，在中山現主航道、蕉門南出海口和進口淺灘東南、伶仃洋航道地區，受北江汛期影響，泥沙多為粗砂或砂，含量甚至占99%以上；粉砂和粘土占優勢的區域有：淇澳島以東區域，淤積嚴重，泥沙來源主要為潮汐和徑流交接地帶的絮凝，分選很差，動力作用弱，泥沙淤積嚴重。

3.表層沉積物粒度特征3.1 中值粒徑（MDΦ）

式中φ16為累積曲線上百分含量為16%的粒徑（φ值）。

表層沉積物的中值粒徑可以反映沉積物搬運的平均動力水平。研究水域表層沉積物中值粒徑在0.50～8.48Φ范圍內，平均中值粒徑為5.22Φ。研究區的沉積物MDΦ等值線分布見圖1。

可以看出：

（1）橫門東支和洪奇瀝匯合水道上段、進口水道、進口淺灘北部等區域的中值粒徑基本小于4.5Φ，為中值粒徑低值區。反映橫門和洪奇瀝下泄徑流泥沙是主要的來源，橫門東支和洪奇瀝匯合水道上段、進口水道的深槽徑流動力強，進口淺灘北部的沉積物受波浪影響的再懸浮、搬運和分選作用比較突出。

（2）靠近伶仃航道的沉積物Φ值比離航道遠的Φ值小，這是由于伶仃航道及伶仃洋西槽潮流動力強，使得表層沉積物的粒徑較粗，Φ值變小。靠近伶仃水道N°22.48附近Φ值也出現一個明顯的中值粒徑低值區，這可能由于伶仃航道疏浚加深使得底層的老沉積砂被挖出的緣故。

（3）沉積物中值粒徑在4.5～6Φ等值線圍成的區域與砂-粘土質粉砂分布區相接近，反映出這些區域的動力作用較前述中值粒徑低值區為弱。大于6.5Φ的等值線所圍海域與粉沙質粘土相近，反映了這些區域的動力作用進一步減弱。

3.2 分選系數（QDΦ）

沉積物的分選系數（QDΦ）反映沉積物搬運動力性質、動力強弱、搬運距離及沉積環境，分選系數越大表示分選性越差。研究區的沉積物QDΦ變化于0.15～3.10，平均值為1.63。見圖2。

（1）總體來看，研究水域的沉積物分選較差，大部分沉積物的分選系數在2.0-2.5之間，反映水域大部分沉積物是受徑流、潮流混控作用的、分選不充分的沉積。

（2）進口水道、匯合延伸段北部深槽區的沉積物分選較好，與這一區域徑流作用控制有關；進口水道向東的決口扇淺灘、進口淺灘北部的沉積物分選也較好，與波浪動力的再作用有關。

（3）匯合延伸段下段、進口淺灘東南邊緣水域，因受鹽度層結活動影響，是沉積物分選性相對較差的分布區域。

3.3 偏度（SKΦ）

研究水域表層沉積物偏度SKΦ變化介于-0.70～1.71之間，平均值為0.25，說明總體上是正偏，沉積物組成在粒度上集中在細顆粒部分。

表層沉積物偏度等值線（圖3）分布特征與中值粒徑等值線分布特征相似。反映出該水域動力分布也和依據中值粒徑的分析結果一致。橫門東支和洪奇瀝匯合水道上段，進口水道，進口淺灘等區域的沉積物偏度為0.4～1.2之間，集中在粗端部分；而研究水域的其他區域的沉積物主要為負偏，沉積物的組成上粒度集中在細端部分。

4.航道方案建議

通過分析研究區域的表層泥沙特征，可以得出在進口淺灘北部的徑流沖決扇建深水航道可行，萬頃沙東南的泥沙來源主要依靠蕉門徑流攜帶的泥沙和伶仃洋航道疏浚時的泥沙再懸浮，泥沙粒徑較粗，淤積不嚴重。而現主航道處于進口淺灘以西以南，在徑流作用消逝、潮流作用抬頭的地段，淤積非常嚴重，多粘土，粒徑非常細，這在航道的建設中是個非常不利的因素，同時，現主航道離伶仃洋主航道距離較遠，在建設和疏浚方面多有不便，耗資巨大。

5.結語

中山港出海主航道建設區域表層沉積物的中值粒徑、分選系數、偏度等值線分布符合性較好；在進口淺灘北部的徑流沖決扇建深水航道可行。