应秩甫

　　近10年来的调查资料表明，在珠江口附近锋的现象是存在的,这在渔业生产、油污漂移、以及赤潮发生的报导中可见一、二 。本文是根据现有的资料把伶仃洋内锋的现象作一概括，使对锋的研究能得到广泛的重视。

　　1　锋的定义

　　锋是不同水团之间的“碰撞线”,有强烈的水平和垂直运动，以及水体的混合。或者说是两种水体的毗连，是两种不同性质水体的边界。锋在动力学上的机制是复杂的，既有较强烈的垂直运动，也具有水平速度场中流线的辐合。锋给人以强烈印象的是它的外观特征，这就是锋带上具有色线、碎屑线和泡沫线。锋的色线在遥感图象上能得到很好的反映是由于锋带内等密度面有较大的倾斜，使反射光发生谱移。碎屑线是由于不同方向的水流捕获到碎屑漂浮物汇集成线，它常常位于锋界面附近。泡沫线则产生于水面辐合带，由两股水体相碰，并引起下沉而成。锋的这3条界线一般距离由十几米至几十米。

　　锋在河口地区的发生常常是短暂的和局部的，与特定的地形和潮汐阶段有关。珠江口伶仃洋内依据锋的不同特点和锋生的机制，分别有不同的名称。

　　河口锋：此泛指发生于河口地区的各种锋，也特定指潮流在河口进退时因垂直的和横向的切力与纵向的密度梯度力相互影响下发生的锋现象［1、2］。涨潮时，密度相对较大的由外海入侵的咸水处于河口通道的中央部位，呈“∧”形楔入，由此产生的压力场将驱动楔尖两侧横向的双环环流，从而形成一轴向辐合带，此即河口锋或潮侵锋［3、4］。但由于河口形状多呈喇叭状，涨潮流愈近口门能量愈集中，

　　引起强烈的切变和水体混合，因而锋很快就被减弱和消散。退潮时，水道中央是密度相对较小的、速度较快的、由口门下泄的冲淡水流，而在其两侧浅滩上是滞留的咸水，且速度缓慢。这一状态会使水道两侧形成锋面。锋线则与河口轴平行，轴向延伸可达几公里至几十公里，直到锋面两侧的位能差转变为动能，幷且被耗尽为止［5］，而其间锋线会有间断或相嵌，依定义这是典型的河口锋。在河口地区，特别在河流出口处附近，当潮流涨平转退之时，由河流下泄的较淡、密度较小且有一定速度的水注入到口门外环境的海水中，被浮载于海水之上，呈羽状扩散。在羽状扩散线（带）上，当速度切变和密度梯度足够大时，同样有表层辐合流，引起强烈的水体下沉运动，这样就形成了口门外的羽状锋。在羽状锋线两侧，水体物理性质的不连续性是十分明显的，羽体内的水色为黄褐色，其外则为蓝緑色，而且波浪较大，盐度值相差常达6-10，甚至更大。在河口湾内，当潮流沿岸进退具有较大的流速（如大于1m/s），而岸线又不顺直，有岬角、浅滩和岛屿等的阻拦，于是就有绕流发生，在岬角附近流速增大，有时呈射流状，而附近海域的潮流则较弱，由此引起强的水平切变，加之呈射流状水流是充分混合的，而附近海域水体有层化现象，使两股水流相遇时必然增大密度梯度，也就会引起锋生，此即所谓的岬角锋［6］。

　　上述几种不同类别的锋，在伶仃洋内是可以发现而且区别开来的，它们对伶仃洋内的沉积过程有着不能忽视的影响。

　　2　伶仃洋内锋的现象

　　伶仃洋是珠江出口的最大河口湾，呈喇叭状，大致座北朝南。潮流进退的主泓线是循着东、西两条航道，即东航道——矾石水道和西航道——伶仃水道。伶仃洋西半部为浅滩，即西滩。所以伶仃洋内潮流起主要作用的是在东半部。在东半部的东、西航道之间隔有中滩，包括拦江沙、矾石浅滩、伶仃浅滩和铜鼓浅滩等。浅滩上都有沟通东、西两航道的槽沟，直至其南端有大濠岛的阻拦，才使出海通道和潮流进退真正的分为东、西两支（图1）。

　　伶仃洋内锋面的产生都与潮流有关，如：

　　（1）涨潮时，潮水分别从大濠岛东侧暗士顿水道和西侧的大壕水道、伶仃水道进入。外海咸水由底及表 ,平面上呈 “∧”形，向湾内推进,这从海水温、盐逐时平面分布图上可以看到，以大壕岛北、铜鼓浅滩一带最为明显［1］。通常的情况是： 潮水先从暗士顿水道进入，把滞留在大濠岛北的冲淡水压向大濠岛的西北方，并潜入它的底下。大约滞后半小时，由大壕岛西侧进来的咸水挡住冲淡水的西移，并把它抬升起来（图2-4）。由于两股不同方向的咸水侵入，它们与冲淡水之间有表层流辐合，产生锋面。但时间是短暂的。根据辐合流附近碎屑线移过一个船位（约20m）的时间（约30s）推算，两条锋线互相靠近的速度为：V=20m/30s×2=1.33m/s。如以图2的比例，两锋线从锋生至相遇，最多为1-1.5h。当其逼近相遇时，底部会发生流的辐合，而表层发生流的辐散（如图5）。这时可看到海面特别平静，而在海底将是泥沙堆积的有利时间。所以铜鼓浅滩一带海水含沙量是伶仃洋内最小的，而淤积却是较强的。这除了因拦门沙后退、外延，把矾石浅滩上的泥沙带下来有关外，也因锋在底部汇合助长了水下沙垄的发育；另外，锋的出现改变了局部的流场，形成环流，加强了沉积作用［7］。

　　（2）在潮流涨急前后，沿暗士顿水道上溯的潮水经过妈湾角时流速可达1m/s以上。据1985年测量资料，洪、枯季最大实测流速分别为1.48m/s和1.11m/s,而推算的最大流速可达到1.70-2.10m/s。靠岸测点流速大，流向偏东：离岸稍远的，流速就小得多［1］。这就是涨潮流在绕过岬角时产生的射流，它与周围水体有较大的水平切变，并形成锋面，即岬角锋（如图6，断面位置见图1中C）。由图6可见：高速涨潮流呈射流状向北突进，而其挟带的较咸水体潜于底层，且向西扩展。横断面上速度梯度和盐度梯度是一致的。从而可形成锋面。平格里（R.D.Pingree）和鲍曼（M.J.Boeman）早在1977年曾论述过：具有强水平切变的射流会增大不同水体之间的水平梯度，而且会随密度梯度的增大而增大［6］。涨潮时发生于妈湾角—大铲岛一带的岬角锋就是这一情况。虽然从锋生至锋消的历时不长，但由此引起的对沉积环境的影响却也不应忽视，如岬角锋附近产生的涡旋和环流会促进潮滩和沙洲的形成。所以在大铲湾靠近妈湾角一带是一个较强的淤积区。小铲浅滩的形成，以及大铲湾口向北伸展的细砂堆积体等显然也与此有关。而涨急时形成的岬角射流，使涨潮冲刷槽得以长期维持而没有被淤浅萎缩。配合图6中的盐度分布，涨潮咸水又有向西潜人冲淡水之下的趋势。但涨急时尚有另一股来自伶仃水道的咸水，也将潜入冲淡水的底下，但向东扩展 ，于是情况将相似于铜鼓浅滩一带所发生的：两股下潜的咸水最终将于水底相遇，堆积起水下沙垄。断续分布的条状细砂堆积体，如公沙、横沙、交椅沙的形成发育与这一沉积动力作用是有关系的。

　　（3）交椅沙位于虎门口外，紧挨着川鼻水植的东侧，是条状的细砂堆积体。砂体西侧，朝向川鼻水道的坡陡：东侧，向交椅湾的坡缓。交椅湾内的水体来自经妈湾角沿东滩北上的暗士顿水道的涨潮流。所以不论大潮或小潮，它总比交椅沙西的川鼻水道提前涨潮约1h。因而，在退末涨初，湾内已涨，湾外尚退，使在交椅湾内产生不闭合的反时针环流［8］，环流持续时间约有1h［1、2］。

　　根据多时相的不同潮汐时段的卫星遥感信息分析：在退潮后期到涨潮初期，当虎门下泄潮流已大为减弱时，由蕉门北槽下泄的水流，主要为淡水径流，会穿过川鼻水道直趋交椅沙浅滩，然后汇入东槽下泄［3］。而这时，交椅湾内已开始涨潮，使咸、淡水流在交椅沙一带相遇，形成锋面。据沙角电厂热排水引起的海水增温等值线分析［4］，这时涨潮咸水可潜入川鼻水道之下而楔入到舶版洲附近，使该处底层海水的温度和盐度明显高于表层［2］。另外，在涨潮后期到退潮初期，由于交椅湾的潮水先退，由虎门和蕉门下泄的径流也会压向交椅沙。春、秋季节，当径流与当地环境水之间存有足够大的密度梯度时，就会形成锋面。但这时淡水径流的扩散方向是向东的，因而形成侧向的羽状锋。只是由于虎门口一带水体的密度差往往不大；涨末退初之际流速切变也不强，所以锋面形成的机会较小。

　　（4）伶仃洋内最为壮观的锋生现象，当推发生于潮水退急时在西航道（即西槽或伶仃水道）上的锋线。它始于舢版洲，顺流而下几十公里，可至内伶仃岛附近。锋带内的色线、碎屑线和泡沫线无论是目测或遥感，都有清晰的反映。它的发生是因退急时伶仃洋西边几个口门，特别是蕉门和洪奇门的淡水径流越西滩而来，它的速度不足1m/s，另从北面虎门下泄的则是相对较咸、较重的冲淡水［9］，而且速度较大，可达1.5-1.9m/s，两者在西滩与西航道的边上相汇，由于有较大的速度切变和密度梯度而形成锋面。据其外观特征似为河口锋，但在锋面结构上与前述典型河口锋尚有差别，在此称之为浅滩锋。锋线的走向与轮廓与用辛普森-亨特（Simpson-Hunter）的层化参数（log10h/u3）等值线分布是十分一致的（如图7）。层化参数的物理意义是：h为水深（m），u为平均大潮的表层流速（m/s）；h/u3表示位能与能量消散率之比，因而log10h/u3值大(层大)，代表水层的相对稳定，值小（垂直混合）则表示涡动、弥散大，相对不稳定。在这稳定与不稳定的水体之间，就是常常出现锋的地方［10］，如图7中层化参数1.0-0.5之间。发生于西滩一西航道间的浅滩锋，从遥感图象显示的和根据辛普森-亨特的层化参数等值线描绘的锋线是连续的，实际上有间断，甚至是互相嵌置的。其原因是：①西滩与西航道交接的边缘并不连续顺直，而是有几个缺口，它们是西部三个口门分流水道汇入西航道的冲刷口，在这些缺口上其水深和流速都较大，因而单宽流量比浅滩边缘处为大；②由西滩上漫滩而来的水体比之由虎门沿西航道下泄的较淡、较轻，但它们之间的差值，愈往下游愈小，而在上述几个缺口处则会间断它们的连续性；③因两种水体相汇时的交角沿程不一，从而导致沿程流速也有变化。由于上述几种原因，使两种水体相遇时形成界面，界面的密度弗罗德数也就各有差异。特别当西滩来流注入西航道时，床底高程由-3—5m降低至-8—10m，即有一明显的坡降。根据Ａ．Ｙ．Ｋuo等研究［2］，相应于每一个明显的床底坡降（△y），来流会有一个临界的密度弗罗德数（F）。定义为：

　　Fc=ui/gty1

　　式中　Fc——临界密度弗罗德数；

　　u1——来流的临界流速（m/s）；

　　g′——约化重力加速度（m/s2），g′——〔(ρ-ρ0)/ρ0〕g;

　　y1——来流床底高程（m）。

　　所以，如来流的密度弗罗德数，F1>F，实质上就是来流的流速大于相应的临界流速，即u1>u。这时来流的惯性力将超过环境水体的重力，使锋面适应不了来流的单宽流量u1y1，锋面就会有一移动速度，连续的锋线就会被间断或出现嵌置、重叠现象。这种现象的发生往往与特定的潮位、上游来流量、以及当时的风向、风速等因素有关。

　　3　结　论

　　上述几种锋的现象不仅能够观察得到，且从资料分析中也能予以验证的。在伶仃洋内锋生锋消都与潮流进退有关，尤与随潮侵入的陆架咸水有关，是陆架水入侵河口的沉积动力过程中的重要一环。前面已经提到，在铜鼓浅滩南端，由于两股涨潮流从大濠岛两侧侵入，形成东、西两侧的潮侵锋，它们在海底汇合助长了铜鼓浅滩南部海底沙垄的形成和发展。妈湾—大铲湾一带的岬角锋，促进了大铲湾口向北沙脊和小铲浅滩的发育。东槽东侧的公沙、横沙和交椅沙、以及西槽东侧的拦江沙等，它们的成长发展都与锋的沉积动力作用有一定关系。

　　从许多河口调查研究中已经知道，凡有强劲潮流的河口，都有循流方向的条状沙脊的存在。当然它们的成因各有不同，但也启示我们，在潮流作用为主并有陆架咸水入侵的河口，对锋的沉积动力过程的研究是十分必要的。

　　锋也有冲刷侵蚀作用，如在西滩—西航道间退潮时形成的浅滩锋，在其锋面两侧所形成的垂向环流—双环环流，在纵向流速驱动下，具有螺旋状流线向海方排出，它的流速可达1.0—1.5m/s，这种水流结构将有力地冲刷槽底和西滩边缘部分。西航道百余年来虽有缩窄东移，但比之西滩淤长的速度，量值显然不大，这与锋面环流的蚀西滩、淤中滩（拦江沙）的作用有关。其次，它还强有力地冲刷和排除由西滩上下泻的絮凝物质（浮泥）。可见，西滩—西航道间的锋的动力作用，对维护西航道的存在，不致淤积、萎缩是极为重要的。在目前要浚深西航道的工程措施中，恰当地利用锋的动力将会是十分有益的。

　　原载：热带地理，1994，172（2）：25-31.