濱海水文

濱海水文是研究海岸帶水域中海水的各種運動,包括海浪、潮汐、近岸流及泥沙運動的特徵、分布及變化規律。

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研究海岸帶水域中海水的各種運動,包括海浪、潮汐、近岸流及泥沙運動的特徵、分布及變化規律。海岸帶是指陸地與海洋相互作用、相互交界的地帶。按地貌分類,包括海灣、河口、海灘等邊緣海區。海岸帶自陸地向海分為海岸、潮間帶和水下岸坡三部分。海岸是高潮線以上狹窄的陸上地帶,它的陸向岸線是波浪作用的上限。潮間帶是界於高潮線與低潮線之間,在高潮時淹沒,低潮時露出的交替地帶。水下岸坡是低潮線以下直至波浪的有效作用於海底的下限地帶。一般海濱地區,波浪有效作用的下限水深可達-20~-40米左右。海岸帶受潮汐升降和風暴的作用,能發生移動,在垂直方向海面的升降幅度可達10~15米,在水平方向的進退有時可達幾十公里。
海浪 也稱波浪,是海洋中複雜的波動現象,引起的原因很多,如風、大氣壓力、海底地震等。海浪一般是指由風引起的風浪,風停止或減弱、轉向後產生的涌浪以及涌浪傳向海岸時所形成的近岸波的統稱。海浪的特徵以波高、波長、周期、波速等要素表示。風浪的大小取決於風速、風時、風區等因素。中國沿海海浪盛行浪向和盛行風向較為一致,冬春季多北向浪,夏秋季多南向浪。波高,北部小南部大,渤海沿岸約為0.3~0.6米,渤海海峽、黃海沿岸為0.6米,南海沿岸為1.0米;在颱風、寒潮的強風作用下,渤海海峽曾出現8.0米大浪,台灣海峽9.5米,南海沿岸最高達9.8米。當海浪由外海向近岸傳播中,由於地形變化而引起折射、繞射、反射的影響,波浪發生變化到一定水深後,波陡(波高與波長之比)迅速增大,最後卷倒或崩塌而破碎,並產生波浪流,因此,波浪在淺水地區變化極為複雜。
海浪具有巨大的能量,對海岸的侵蝕非常厲害,可擊毀海洋工程,掀起海底泥沙衝動海灘卵石,淘刷岸灘,擊落表層岩塊,因此,對港口工程建築物的使用年限、安全度計算和海岸保護等有十分重要的意義。海岸工程中有關波浪要素的推算,波浪對海工建築物的作用,以及折射、繞射、反射等計算,一般採用隨機波理論,並通過物理模型和數學模型等方法驗證。
潮汐 海水在月球和太陽引潮力的作用下產生的周期性運動,包括海面周期性垂直漲落(稱天文潮)以及海水周期性的水平流動(稱潮流)。潮汐以潮高、潮差、歷時、間隙等表示其特徵。潮汐在大洋中較弱,潮差不超過1米,在近岸表現十分顯著。由於颱風、寒潮等災害性天氣系統帶來大風,氣壓劇變,引起潮位異常上升現象,稱風暴潮。中國是世界上多風暴潮災害的國家之一。風暴潮引起增水相當可觀,是海岸工程中不可忽視的水文資料,中國北部海區,一般受冬季寒潮大風,春、秋季冷空氣和氣鏇配合的大風影響,形成強大的寒潮、氣鏇型風暴潮,如萊州灣羊角溝於1969年4月曾出現3.55米的增水。東海、南海多颱風影響形成颱風暴潮,如雷州半島1980年7號颱風引起5.94米特大增水。
潮汐資料無論對海港工程的規劃、設計和施工都是必須掌握的水文數據之一,而海岸工程中有關乘潮水位、設計水位、校核水位、潮汐預報、風暴潮的計算,目前廣泛採用電子計算機進行。
海流 具有相對穩定速度的海水流動。按其成因可分為漂流、風海流、梯度流、補償流和潮流。在近岸主要是潮流以及江河徑流、波浪破碎和地理因素等原因而產生的流動。海流以流向、流速表示其特徵,近岸水域的海流由於受外洋流和近岸流的影響,流系十分複雜。夏季,在中國沿岸大江口,由於淡水堆積,形成梯度流,也稱沿岸流。它的消長變化和江河入海徑流量及季風有密切的關係,流速一般較弱。潮流是一種周期性的水平移動,潮流和潮汐一樣,具有全日型、半日型和混合型。由於受地形影響顯著,又可分為往複流和迴轉流。潮流為全日型迴轉流,流速不大。
海流在海岸工程中有十分重要的作用,有關港址選擇,水工建築物和航道布置,拋泥區選擇,水流力和船舶系泊力的確定以及沿岸泥沙沖淤等問題,均與海流有密切關係。海岸工程中通常把實測海流減掉周期性潮流後剩餘的流動稱為余流。余流是海岸帶各種水流共同作用的綜合性流,它標誌水體最終運動的方向。
泥沙運動 海岸底質在波浪、潮汐、近岸海流、風等動力因素作用下產生的運動,泥沙運動通常發生在沙質海岸和淤泥質海岸,運動可分為:懸移運動、推移運動和底部流移運動。泥沙運動方向有沿岸的縱向運動和垂直於海岸線的橫向運動。泥沙粒徑、含沙量、含鹽度和沿岸輸沙率是研究泥沙運動的主要特徵參數,有關航道、港內水域淤積量、防波堤攔沙量等計算都必須考慮這些參數。
泥沙運動決定著海岸演變的全過程,它與海岸工程、港口建設、航道維護有十分密切的關係。關於這方面的研究,一般採用實地觀測、理論分析、物理模型和數學模型試驗,以及放射性示蹤技術,利用衛星照片進行相關模擬等手段。
展望 海濱是國防的屏障,蘊藏著豐富的自然資源,是人類活動最頻繁的場所,在距海岸200公里的地區集中了世界人口的一半,百萬人以上的港口和城市占73%。海濱地區各種地質因素作用顯著,水文特徵變化複雜,為了給海岸工程規劃、建設提供可靠的依據,建立海濱水文觀測網,認真進行水文觀測(包括潮汐、海流、波浪、水溫、鹽度、含沙量、冰況等)、長期積累水文資料,分析、整理、研究水文現象的分布及其變化規律,是海岸工程勘測中重要的組成部分,也是海洋物理、海洋生物等學科所關注的一門科學。
參考書目
 文聖常、余宙文:《海浪理論與計算原理》,第 1版,科學出版社,北京,1984。
 陳宗鏞:《潮汐學》,第1版,科學出版社,北京,1980。
 薛鴻超等:《海岸動力學》,人民交通出版社,北京,1980。

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