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    極端天氣下橫門東水道懸沙分布特征研究

    2015-10-29 01:00:14左甲鵬陳一梅
    珠江水運(yùn) 2015年17期
    關(guān)鍵詞:臺風(fēng)暴雨

    左甲鵬+陳一梅

    摘 要:本文收集了橫門珠江口橫門海域正常天氣與極端天氣下的遙感圖像,利用懸沙遙感相對濃度模型,對比分析了極端天氣情況下橫門東水道或附近水域懸沙分布特征。研究結(jié)果表明:橫門水域內(nèi)在大風(fēng)和臺風(fēng)情況下風(fēng)浪掀沙顯著,大風(fēng)作用時間越長,風(fēng)浪掀沙越明顯,懸沙濃度越高,且枯季風(fēng)浪掀沙作用比洪季強(qiáng)。暴雨徑流挾沙量大,橫門東水道懸沙濃度達(dá)到峰值,但未對淇澳島——金星門一線以南海域造成影響。臺風(fēng)過境,降雨徑流來沙增加,臺風(fēng)風(fēng)浪掀沙增強(qiáng),對橫門東水道懸沙濃度有持續(xù)的影響。

    關(guān)鍵詞:遙感圖像 懸沙濃度 臺風(fēng) 暴雨 橫門

    1.前言

    橫門東水道位于珠江口伶仃洋水域,主要包括爛山段、二茅段和淇澳段。區(qū)域內(nèi)存在3個主要淺灘:二茅淺灘、進(jìn)口淺灘和沙尾淺灘,同時還包括淇澳島東北傾倒區(qū),見圖1。屬亞熱帶海洋季風(fēng)性氣候,降水多集中在4~9月。夏秋兩季常遭受臺風(fēng)襲擊。

    本文利用相對懸沙濃度模型(1)式。

    LogS=a+b(R3/R2) (1)

    其中,R2、R3為TM圖像中的2、3波段的輻射反射率,使用ENVI軟件,經(jīng)過處理并去除了鏡面反射影響。將圖像中的懸沙相對濃度分為5個濃度等級,在同一幅圖像中,1級濃度最低,5級濃度最高。

    2.大風(fēng)天氣橫門海域懸沙分布

    2009-1-10衛(wèi)星成像時刻為枯季中潮漲急,在珠江口外海面出現(xiàn)北到東北風(fēng)4到5級、陣風(fēng)7級,持續(xù)時間超過24小時。選擇正常天氣、枯季中潮漲潮圖像的2009-3-15,對比分析大風(fēng)天氣對懸沙濃度影響。

    兩幅圖像成像時刻潮流狀態(tài)、徑流情況和高濃度懸沙分布特征接近。由于大風(fēng)天氣影響,2009-1-10珠江口海域風(fēng)浪掀沙,漲潮流懸沙濃度升高。在淇澳島南方海域,漲潮流懸沙濃度達(dá)到4-5級,高出正常天氣3-4個等級,整個橫門東水道區(qū)域4級濃度區(qū)域大幅擴(kuò)大。

    進(jìn)口淺灘和淇澳島東北傾倒區(qū)存在大風(fēng)掀沙并隨漲潮流輸移,在傾倒區(qū)附近形成4級濃度區(qū)。在二茅淺灘出現(xiàn)5級濃度區(qū)域,懸沙集中。

    大風(fēng)天氣下,橫門東水道從爛山段開始到淇澳島轉(zhuǎn)折點(diǎn),懸沙濃度大幅升高,大部分為4級濃度,僅在深槽中心保持3級濃度,過淇澳島后,受上溯高懸沙濃度漲潮流影響,橫門東水道懸沙濃度保持3-4級,遠(yuǎn)大于2009-3-15的1級濃度。

    大風(fēng)天氣下,漲潮流來沙量劇增,大幅度提高區(qū)域內(nèi)懸沙濃度。大風(fēng)天氣下潮流掀沙,橫門東水道兩側(cè)淺灘、傾倒區(qū)泥沙再懸浮,造成橫門東水道懸沙濃度劇增。

    3.臺風(fēng)過境對橫門懸沙分布

    3 . 1臺風(fēng)“珍珠”過境1天后懸沙分布

    臺風(fēng)“珍珠”2006-5-17在汕尾登陸,造成珠江口海域7-9級大風(fēng),廣東出現(xiàn)強(qiáng)降雨。選取臺風(fēng)過境后1天的衛(wèi)星圖像——2006-5-18圖像,衛(wèi)星成像時刻為洪季小潮漲急,此日中山市西北風(fēng)6-8級,有中陣雨。同時選取正常天氣、洪季大潮初漲的2005-7-26圖像,分析臺風(fēng)天氣對橫門東水道懸沙濃度影響。

    臺風(fēng)過境1天后,整體懸沙濃度達(dá)到2級以上。由表1可知,由于上游暴雨,馬口站懸沙濃度大幅提高,徑流含沙量較高。

    在二茅淺灘、進(jìn)口淺灘淺灘和傾倒區(qū)內(nèi),風(fēng)浪掀沙,出現(xiàn)大量懸浮,隨漲潮流輸移,且輸移距離、范圍較大:二茅淺灘出現(xiàn)大面積4-5級高懸沙濃度區(qū)域;進(jìn)口淺灘中部出現(xiàn)塊狀4級濃度區(qū)域;淇澳島東北傾倒區(qū),出現(xiàn)較大面積3級濃度區(qū)域,并且向隨漲潮流向北側(cè)和東北方向擴(kuò)散。由于2006-5-18屬于洪季,海域內(nèi)水深較深,與枯季(2009-1-10大風(fēng)天氣)相比,風(fēng)浪掀沙造成的高濃度區(qū)域范圍小,掀沙量和懸沙濃度等級較低。

    臺風(fēng)過后,上游暴雨造成徑流含沙量提高,提高二茅段和淇澳段懸沙濃度;漲潮流挾沙從淇澳島東側(cè)進(jìn)入水道,二者共同作用,導(dǎo)致二茅段和淇澳段的部分航道懸沙濃度達(dá)到3級。在橫門東水道淇澳島以南航段,懸沙濃度受2-3級濃度的漲潮流控制,濃度達(dá)到2級。

    3 . 2超強(qiáng)臺風(fēng)“鲇魚”過境后5天懸沙分布

    2010年10月23日超強(qiáng)臺風(fēng)“鲇魚”對廣東造成影響。2010-10-28距離臺風(fēng)登陸日5天,衛(wèi)星成像時刻為枯季大潮初漲,珠江口無大風(fēng)天氣。選取正常天氣、枯季大潮漲潮的2009-11-2圖像進(jìn)行比較,分析臺風(fēng)過境對懸沙濃度的影響。

    2010-10-28,三水站平均徑流流量增大達(dá)到中水水平,北江有降雨過程,徑流動力增強(qiáng)。同時,口門處徑流懸沙濃度僅為1級,臺風(fēng)過境后的降雨過程未提高徑流懸沙濃度,對橫門東水道懸沙濃度影響不大。

    2010-10-28圖像中,除橫門東水道部分航段懸沙濃度保持2-3級外,伶仃洋主航道西側(cè)整個區(qū)域懸沙濃度達(dá)到4-5級,并一直延伸到淇澳島南部海域。

    二茅淺灘被4-5級高濃度懸沙覆蓋,進(jìn)口淺灘形成大范圍4級濃度區(qū)域。橫門東水道從爛山段至淇澳島,懸沙濃度從1級逐漸升高到3級。

    與正常天氣相比,2010-10-28海域懸沙濃度仍保持較高水平,濃度高出2個等級。與2006-5-18(臺風(fēng)過境1日)對比,2010-10-28(臺風(fēng)過境5日)仍存在大范圍高濃度區(qū)域。2010-10-28為枯季,相對2006-5-18,大潮漲潮時,臺風(fēng)掀沙增強(qiáng),漲潮流挾沙量陡增。

    4.上游暴雨對橫門海域懸沙分布影響

    2008-11-7,成像時刻枯季中潮落急,橫門東水道上游北江干流出現(xiàn)暴雨,三水水文站逐日平均徑流量為4690m3/s,達(dá)到洪季徑流水平。選取正常天氣、枯季中潮落急的2007-11-21圖像進(jìn)行對比,研究暴雨對研究區(qū)域懸沙濃度影響。endprint

    2008-11-7出現(xiàn)枯季暴雨,徑流量及徑流挾沙量陡增,徑流懸沙濃度極大口門處懸沙濃度高。

    在二茅淺灘和進(jìn)口淺灘,懸沙分布規(guī)律與正常天氣一致,但是濃度高出1-2級。在橫門東水道,暴雨天氣下,懸沙濃度升高明顯。爛山段懸沙濃度從2007-11-21的1級濃度升高到2008-11-7的3級濃度;在二茅段和淇澳段,懸沙濃度達(dá)到4級濃度,且保持到橫門東水道淇澳島附近航段。在淇澳島南側(cè)航段,懸沙濃度為1級,與周圍水域相同。

    由此可見,枯季上游暴雨造成徑流陡增,徑流挾沙量增大,橫門東水道區(qū)域懸沙濃度。在水動力較弱情況下,大量懸沙停留,造成橫門東水道爛山段到淇澳轉(zhuǎn)折點(diǎn)懸沙濃度等級升高到3-4級,比正常天氣情況下高出2級。

    上游暴雨未對淇澳島——金星門一線以南海域造成影響。

    5.極端天氣情況下懸沙濃度變化規(guī)律

    大風(fēng)作用下,風(fēng)浪掀沙,提高區(qū)域內(nèi)懸沙濃度??菁九c洪季對比,枯季風(fēng)浪掀沙更明顯。大風(fēng)作用時間越長,風(fēng)浪掀沙量越多,懸沙濃度提高越明顯。

    臺風(fēng)過境時,整體水域懸沙濃度較高。臺風(fēng)作用的時間,降雨過程是造成研究區(qū)域懸沙濃度升高的主要因素:(1)臺風(fēng)過境,漲潮流動力強(qiáng),潮流挾沙量提高,持續(xù)影響懸沙濃度。強(qiáng)潮流作用下,存在淺灘掀沙和傾倒區(qū)泥沙再懸浮。(2)臺風(fēng)帶來降雨,徑流挾沙量也增大。

    暴雨造成徑流量陡增,特別在枯季徑流量劇增,會帶來大量懸沙進(jìn)入口門,造成研究區(qū)域,特別是橫門東水道爛山段到淇澳轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的航段懸沙濃度升高,達(dá)到3-4級,比正常天氣高出2級。

    參考文獻(xiàn):

    [1]東南大學(xué).橫門東出海航道水沙運(yùn)動規(guī)律及回淤機(jī)理研究[R],南京,2013.

    [2]羅健,龔靜怡,張行南.九龍江口及廈門灣懸沙分布和輸移沉積的多時相遙感分析[J].南京水利科學(xué)研究院水利水運(yùn)科學(xué)研究,1999(4):368-376.

    [3]許祥向,陳文彪,賴發(fā)葉,楊慶林,遙感技術(shù)在伶仃洋治理規(guī)劃研究中的應(yīng)用[J].人民珠江,1996,12(6):11-14.

    [4]劉小平,鄧孺孺,彭曉鵑.懸浮泥沙定量遙感綜合模式及其在珠江口的應(yīng)用[J].中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,44(3):109-113.endprint

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