曹妃甸海域水深和冲淤变化特征及原因分析

2017-03-12朱琴

河北地质 2017年3期

朱琴

(河北省水文工程地质勘查院石家庄 050021)

1 前言

自滦河上游修建水库及曹妃甸围填海工程实施以来，曹妃甸近岸海域输沙量锐减，海洋水动力条件变化显著，冲淤条件的改变逐渐引起了曹妃甸海域海底地貌特征的变化，进而对水下岸坡及深槽的稳定性构成了威胁。在曹妃甸前缘一线，原为古滦河三角洲的古海岸线，主要为含贝壳中砂、细砂、粉砂质细砂等，沉积物粒径相对较粗，主要粒径为0.06～0.25 mm；在曹妃甸前缘潮道内的粒度也较粗，为0.2～0.3 mm的中细砂。这些沉积物粒径相对较粗，较密实，抗波浪和潮流的侵蚀能力强，有一定的“铁板砂“作用，故形成了障壁岛，对保护曹妃甸围填海工程安全起重要作用。查明曹妃甸周边海域海底水深特征是加强曹妃甸地区海洋防灾减灾及海洋环境保护工作的迫切需要求，对实现资源、环境及经济社会的可持续发展具有重要的战略意义。

2 水深变化

渤海湾曹妃甸近岸海区双重岸线特征明显：内侧大陆岸线为古滦河废弃三角洲发育的冲积海积平原，属粉沙质海岸；外侧是曹妃甸、腰坨、蛤坨和东坑坨等沙岛构成的沙质岛屿岸线。沙岛与陆岸之间则发育有老龙沟澙湖湾和大面积潮滩，沙岛间还有潮汐通道深槽发育。曹妃甸填海是对原始的曹妃甸岛的重新塑造，填海区填海前原始地貌特征为总体地势较平坦，滩面标高-0.80～0.80 m，最大水深为2.0 m，为滦河古三角洲前沿发育的冲海积平原，沿岸多为盐田、虾池，潮滩发育。西北面略高东南面略低，整个场地由西北向东南微倾。填海后曹妃甸、腰坨、蛤坨和东坑坨成为港区。曹妃甸岛向岸一侧的潮滩早期是过水漫滩，现今无法过水彻底阻断。曹妃甸东侧的老龙沟澙湖湾和大面积潮滩，沙岛间的潮汐通道深槽均保留。

本次利用两张海图(图1和图2)进行对比分析水深变化特征，其中海图中各区块的测量时间已标注在图中。根据图中各区块的测量时间，本次将老龙沟澙湖区块2014年与1983年水深进行对比，澙湖口门以南潮沟和龙岛2014年与2007、2006年水深对比，曹妃甸甸头、1号和2号港池、曹妃甸西侧海域2014年与2011年水深对比。

2.1 澙湖区

2014年与1983年水深进行对比发现，澙湖西5～10 m水深区和2～5 m水深区范围大幅扩大，潮滩和0～2 m水深区范围大幅度缩小。澙湖东整体变化小，潮滩有所后退，小型离岸潮滩消失，0～2 m水深区有所扩大。

2.2 口门

2014年与2007年、2006年水深进行对比发现，口门西侧2～5 m水深区范围扩大，0～2 m区和5～10 m区范围减小。口门东侧2～5 m范围明显扩大，0～2 m范围缩小，口门东侧出现了潮沟。

2.3 龙岛离岸沙坝

2014年与2007年、2006年水深进行对比发现，沙坝西北角两侧发生明显侵蚀，潮滩范围明显缩小，形成一个明显尖角。沙坝东侧发生明显的堆积；沙坝北侧潮沟内，2～5 m和5～10 m水深区范围缩小，0～2 m范围扩大，潮沟发生淤积。

图1 渤海湾曹妃甸近岸海区新海图

图2 渤海湾曹妃甸近岸海区早期海图

2.4 口门南老龙沟

2014年与2007年、2006年水深进行对比发现，0～2 m区范围扩大，老龙沟5～10 m水深区范围明显扩大，2～5 m区范围缩小；老龙沟西侧0～2 m沙坝范围扩大。

曹妃甸甸头、1号和2号港池、曹妃甸西侧海域2014年与2011年水深对比发现，1号和2号港池大于10 m深水区范围扩大。岬角处未发生明显变化，甸头岬角两侧潮滩范围缩小，0～2 m区扩大，2～5 m区范围大幅减小，5～10 m区范围扩大。曹妃甸西侧嘴东河口邻近海域大于10 m深水区范围扩大，潮滩面积变小，发生小范围的侵蚀。

3 冲淤变化初步分析

通过对海图的对比分析可知，除了人工开挖区域(1号港池、2号港池、3号港池、曹妃甸嘴东河口)，其它区主要发生侵蚀。龙岛离岸沙坝西北角和西侧、口门南老龙沟2～5 m水深区、嘴东潮滩等均发生侵蚀；局部发生堆积，口门南老龙沟西侧0～2 m水深区(沙坝)、龙岛离岸沙坝东侧和北部潮沟发生淤积。

为了分析人工开挖区以外区域地貌变化特征，选取变化较大的一条断面进行分析。断面位置见图3，图中黑色粗线为本次对比的断面。将图1和图2水深进行叠加见图4，从图4可以看出沿着断面方向，潮滩和浅滩变化不明显，老龙沟向陆两侧发生侵蚀、离岸沙坝向海侧侵蚀，离岸沙坝西侧发生了淤积。

图3 渤海湾曹妃甸近岸海区断面位置图

图4 渤海湾曹妃甸近岸海区断面对比图

曹妃甸多年冲淤为潮滩侵蚀，潮滩水下浅滩和老龙沟发生淤积，离岸沙坝向海侧潮滩侵蚀，离岸沙坝向海侧浅滩发生堆积。曹妃甸砂坝澙湖海岸1983-1996年13年间总体变化特征见图5。

根据本次水深断面的分析可知：曹妃甸海域的冲淤特征发生了明显变化，水下浅滩和老龙沟的冲淤特征由早期的堆积变成了侵蚀，仅仅在龙岛离岸沙坝西南侧拐弯处发生了一定的淤积。整体来说，曹妃甸海域人工采砂区以外海域沙坝澙湖区变化最明显，主要表现为侵蚀，靠岸潮滩变化较小，其它区均变化明显。初步推测是由于曹妃甸三号港池的建设，沙坝澙湖区纳潮量增加造成潮流的流速升高冲蚀作用加剧。其中水深5～10 m、10～20 m区、离岸沙坝2～5 m、离岸深槽0～2 m区均发生了明显侵蚀。

图5 早期曹妃甸海岸剖面侵蚀堆积示意图

前人的研究结果显示：早期的曹妃甸东侧沙坝澙湖内自东向西的沿岸泥沙流自老龙沟上游进入通道，部分堆积于口门内澙湖的潮间带，绝大部分泥沙堆积于老龙沟落潮三角洲。早期澙湖内以潮流作用为主，受到沿岸河流和滦河来的细颗粒泥沙补给影响日渐淤浅, 深槽受潮流的冲刷作用侵蚀加深；但是现在落潮三角洲区域、浅滩、深槽均侵蚀加深。