應秩甫

　　近10年來的調查資料表明，在珠江口附近鋒的現象是存在的,這在漁業生産、油污漂移、以及赤潮發生的報導中可見一、二 。本文是根據現有的資料把伶仃洋内鋒的現象作一概括，使對鋒的研究能得到廣泛的重視。

　　1　鋒的定義

　　鋒是不同水團之間的“碰撞綫”,有强烈的水平和垂直運動，以及水體的混合。或者説是兩種水體的毗連，是兩種不同性質水體的邊界。鋒在動力學上的機制是復雜的，既有較强烈的垂直運動，也具有水平速度場中流綫的輻合。鋒給人以强烈印象的是它的外觀特徵，這就是鋒帶上具有色綫、碎屑綫和泡沫綫。鋒的色綫在遥感圖象上能得到很好的反映是由於鋒帶内等密度面有較大的傾斜，使反射光發生譜移。碎屑綫是由於不同方向的水流捕獲到碎屑漂浮物匯集成綫，它常常位於鋒界面附近。泡沫綫則産生於水面輻合帶，由兩股水體相碰，並引起下沉而成。鋒的這3條界綫一般距離由十幾米至幾十米。

　　鋒在河口地區的發生常常是短暫的和局部的，與特定的地形和潮汐階段有關。珠江口伶仃洋内依據鋒的不同特點和鋒生的機制，分别有不同的名稱。

　　河口鋒：此泛指發生於河口地區的各種鋒，也特定指潮流在河口進退時因垂直的和横向的切力與縱向的密度梯度力相互影響下發生的鋒現象［1、2］。漲潮時，密度相對較大的由外海入侵的鹹水處於河口通道的中央部位，呈“∧”形楔入，由此産生的壓力場將驅動楔尖兩側横向的雙環環流，從而形成一軸向輻合帶，此即河口鋒或潮侵鋒［3、4］。但由於河口形狀多呈喇叭狀，漲潮流愈近口門能量愈集中，

　　引起强烈的切變和水體混合，因而鋒很快就被减弱和消散。退潮時，水道中央是密度相對較小的、速度較快的、由口門下泄的冲淡水流，而在其兩側淺灘上是滯留的鹹水，且速度緩慢。這一狀態會使水道兩側形成鋒面。鋒綫則與河口軸平行，軸向延伸可達幾公里至幾十公里，直到鋒面兩側的位能差轉變爲動能，并且被耗盡爲止［5］，而其間鋒綫會有間斷或相嵌，依定義這是典型的河口鋒。在河口地區，特别在河流出口處附近，當潮流漲平轉退之時，由河流下泄的較淡、密度較小且有一定速度的水注入到口門外環境的海水中，被浮載於海水之上，呈羽狀擴散。在羽狀擴散綫（帶）上，當速度切變和密度梯度足够大時，同樣有表層輻合流，引起强烈的水體下沉運動，這樣就形成了口門外的羽狀鋒。在羽狀鋒綫兩側，水體物理性質的不連續性是十分明顯的，羽體内的水色爲黄褐色，其外則爲藍緑色，而且波浪較大，鹽度值相差常達6-10，甚至更大。在河口灣内，當潮流沿岸進退具有較大的流速（如大於1m/s），而岸綫又不順直，有岬角、淺灘和島嶼等的阻攔，於是就有繞流發生，在岬角附近流速增大，有時呈射流狀，而附近海域的潮流則較弱，由此引起强的水平切變，加之呈射流狀水流是充分混合的，而附近海域水體有層化現象，使兩股水流相遇時必然增大密度梯度，也就會引起鋒生，此即所謂的岬角鋒［6］。

　　上述幾種不同類别的鋒，在伶仃洋内是可以發現而且區别開來的，它們對伶仃洋内的沉積過程有着不能忽視的影響。

　　2　伶仃洋内鋒的現象

　　伶仃洋是珠江出口的最大河口灣，呈喇叭狀，大致座北朝南。潮流進退的主泓綫是循着東、西兩條航道，即東航道——礬石水道和西航道——伶仃水道。伶仃洋西半部爲淺灘，即西灘。所以伶仃洋内潮流起主要作用的是在東半部。在東半部的東、西航道之間隔有中灘，包括攔江沙、礬石淺灘、伶仃淺灘和銅鼓淺灘等。淺灘上都有溝通東、西兩航道的槽溝，直至其南端有大濠島的阻攔，才使出海通道和潮流進退真正的分爲東、西兩支（圖1）。

　　伶仃洋内鋒面的産生都與潮流有關，如：

　　（1）漲潮時，潮水分别從大濠島東側暗士頓水道和西側的大壕水道、伶仃水道進入。外海鹹水由底及表 ,平面上呈 “∧”形，向灣内推進,這從海水温、鹽逐時平面分佈圖上可以看到，以大壕島北、銅鼓淺灘一帶最爲明顯［1］。通常的情况是： 潮水先從暗士頓水道進入，把滯留在大濠島北的冲淡水壓向大濠島的西北方，並潜入它的底下。大約滯後半小時，由大壕島西側進來的鹹水擋住冲淡水的西移，並把它抬昇起來（圖2-4）。由於兩股不同方向的鹹水侵入，它們與冲淡水之間有表層流輻合，産生鋒面。但時間是短暫的。根據輻合流附近碎屑綫移過一個船位（約20m）的時間（約30s）推算，兩條鋒綫互相靠近的速度爲：V=20m/30s×2=1.33m/s。如以圖2的比例，兩鋒綫從鋒生至相遇，最多爲1-1.5h。當其逼近相遇時，底部會發生流的輻合，而表層發生流的輻散（如圖5）。這時可看到海面特别平静，而在海底將是泥沙堆積的有利時間。所以銅鼓淺灘一帶海水含沙量是伶仃洋内最小的，而淤積却是較强的。這除了因攔門沙後退、外延，把礬石淺灘上的泥沙帶下來有關外，也因鋒在底部匯合助長了水下沙壟的發育；另外，鋒的出現改變了局部的流場，形成環流，加强了沉積作用［7］。

　　（2）在潮流漲急前後，沿暗士頓水道上溯的潮水經過媽灣角時流速可達1m/s以上。據1985年測量資料，洪、枯季最大實測流速分别爲1.48m/s和1.11m/s,而推算的最大流速可達到1.70-2.10m/s。靠岸測點流速大，流向偏東：離岸稍遠的，流速就小得多［1］。這就是漲潮流在繞過岬角時産生的射流，它與周圍水體有較大的水平切變，並形成鋒面，即岬角鋒（如圖6，斷面位置見圖1中C）。由圖6可見：高速漲潮流呈射流狀向北突進，而其挾帶的較鹹水體潜於底層，且向西擴展。横斷面上速度梯度和鹽度梯度是一致的。從而可形成鋒面。平格裏（R.D.Pingree）和鮑曼（M.J.Boeman）早在1977年曾論述過：具有强水平切變的射流會增大不同水體之間的水平梯度，而且會隨密度梯度的增大而增大［6］。漲潮時發生於媽灣角—大鏟島一帶的岬角鋒就是這一情况。雖然從鋒生至鋒消的歷時不長，但由此引起的對沉積環境的影響却也不應忽視，如岬角鋒附近産生的渦旋和環流會促進潮灘和沙洲的形成。所以在大鏟灣靠近媽灣角一帶是一個較强的淤積區。小鏟淺灘的形成，以及大鏟灣口向北伸展的細砂堆積體等顯然也與此有關。而漲急時形成的岬角射流，使漲潮冲刷槽得以長期維持而没有被淤淺萎縮。配合圖6中的鹽度分佈，漲潮鹹水又有向西潜人冲淡水之下的趨勢。但漲急時尚有另一股來自伶仃水道的鹹水，也將潜入冲淡水的底下，但向東擴展 ，於是情况將相似於銅鼓淺灘一帶所發生的：兩股下潜的鹹水最終將於水底相遇，堆積起水下沙壟。斷續分佈的條狀細砂堆積體，如公沙、横沙、交椅沙的形成發育與這一沉積動力作用是有關系的。

　　（3）交椅沙位於虎門口外，緊挨着川鼻水植的東側，是條狀的細砂堆積體。砂體西側，朝向川鼻水道的坡陡：東側，向交椅灣的坡緩。交椅灣内的水體來自經媽灣角沿東灘北上的暗士頓水道的漲潮流。所以不論大潮或小潮，它總比交椅沙西的川鼻水道提前漲潮約1h。因而，在退末漲初，灣内已漲，灣外尚退，使在交椅灣内産生不閉合的反時針環流［8］，環流持續時間約有1h［1、2］。

　　根據多時相的不同潮汐時段的衛星遥感信息分析：在退潮後期到漲潮初期，當虎門下泄潮流已大爲减弱時，由蕉門北槽下泄的水流，主要爲淡水逕流，會穿過川鼻水道直趨交椅沙淺灘，然後匯入東槽下泄［3］。而這時，交椅灣内已開始漲潮，使咸、淡水流在交椅沙一帶相遇，形成鋒面。據沙角電廠熱排水引起的海水增温等值綫分析［4］，這時漲潮鹹水可潜入川鼻水道之下而楔入到舶版洲附近，使該處底層海水的温度和鹽度明顯高於表層［2］。另外，在漲潮後期到退潮初期，由於交椅灣的潮水先退，由虎門和蕉門下泄的逕流也會壓向交椅沙。春、秋季節，當逕流與當地環境水之間存有足够大的密度梯度時，就會形成鋒面。但這時淡水逕流的擴散方向是向東的，因而形成側向的羽狀鋒。只是由於虎門口一帶水體的密度差往往不大；漲末退初之際流速切變也不强，所以鋒面形成的機會較小。

　　（4）伶仃洋内最爲壯觀的鋒生現象，當推發生於潮水退急時在西航道（即西槽或伶仃水道）上的鋒綫。它始於舢版洲，順流而下幾十公里，可至内伶仃島附近。鋒帶内的色綫、碎屑綫和泡沫綫無論是目測或遥感，都有清晰的反映。它的發生是因退急時伶仃洋西邊幾個口門，特别是蕉門和洪奇門的淡水逕流越西灘而來，它的速度不足1m/s，另從北面虎門下泄的則是相對較咸、較重的冲淡水［9］，而且速度較大，可達1.5-1.9m/s，兩者在西灘與西航道的邊上相匯，由於有較大的速度切變和密度梯度而形成鋒面。據其外觀特徵似爲河口鋒，但在鋒面結構上與前述典型河口鋒尚有差别，在此稱之爲淺灘鋒。鋒綫的走向與輪廓與用辛普森-亨特（Simpson-Hunter）的層化參數（log10h/u3）等值綫分佈是十分一致的（如圖7）。層化參數的物理意義是：h爲水深（m），u爲平均大潮的表層流速（m/s）；h/u3表示位能與能量消散率之比，因而log10h/u3值大(層大)，代表水層的相對穩定，值小（垂直混合）則表示渦動、彌散大，相對不穩定。在這穩定與不穩定的水體之間，就是常常出現鋒的地方［10］，如圖7中層化參數1.0-0.5之間。發生於西灘一西航道間的淺灘鋒，從遥感圖象顯示的和根據辛普森-亨特的層化參數等值綫描繪的鋒綫是連續的，實際上有間斷，甚至是互相嵌置的。其原因是：①西灘與西航道交接的邊緣並不連續順直，而是有幾個缺口，它們是西部三個口門分流水道匯入西航道的冲刷口，在這些缺口上其水深和流速都較大，因而單寬流量比淺灘邊緣處爲大；②由西灘上漫灘而來的水體比之由虎門沿西航道下泄的較淡、較輕，但它們之間的差值，愈往下游愈小，而在上述幾個缺口處則會間斷它們的連續性；③因兩種水體相匯時的交角沿程不一，從而導致沿程流速也有變化。由於上述幾種原因，使兩種水體相遇時形成界面，界面的密度弗羅德數也就各有差异。特别當西灘來流注入西航道時，床底高程由-3—5m降低至-8—10m，即有一明顯的坡降。根據Ａ．Ｙ．Ｋuo等研究［2］，相應於每一個明顯的床底坡降（△y），來流會有一個臨界的密度弗羅德數（F）。定義爲：

　　Fc=ui/gty1

　　式中　Fc——臨界密度弗羅德數；

　　u1——來流的臨界流速（m/s）；

　　g′——約化重力加速度（m/s2），g′——〔(ρ-ρ0)/ρ0〕g;

　　y1——來流床底高程（m）。

　　所以，如來流的密度弗羅德數，F1>F，實質上就是來流的流速大於相應的臨界流速，即u1>u。這時來流的慣性力將超過環境水體的重力，使鋒面適應不了來流的單寬流量u1y1，鋒面就會有一移動速度，連續的鋒綫就會被間斷或出現嵌置、重叠現象。這種現象的發生往往與特定的潮位、上游來流量、以及當時的風向、風速等因素有關。

　　3　結　論

　　上述幾種鋒的現象不僅能够觀察得到，且從資料分析中也能予以驗证的。在伶仃洋内鋒生鋒消都與潮流進退有關，尤與隨潮侵入的陸架鹹水有關，是陸架水入侵河口的沉積動力過程中的重要一環。前面已經提到，在銅鼓淺灘南端，由於兩股漲潮流從大濠島兩側侵入，形成東、西兩側的潮侵鋒，它們在海底匯合助長了銅鼓淺灘南部海底沙壟的形成和發展。媽灣—大鏟灣一帶的岬角鋒，促進了大鏟灣口向北沙脊和小鏟淺灘的發育。東槽東側的公沙、横沙和交椅沙、以及西槽東側的攔江沙等，它們的成長發展都與鋒的沉積動力作用有一定關系。

　　從許多河口調查研究中已經知道，凡有强勁潮流的河口，都有循流方向的條狀沙脊的存在。當然它們的成因各有不同，但也啓示我們，在潮流作用爲主並有陸架鹹水入侵的河口，對鋒的沉積動力過程的研究是十分必要的。

　　鋒也有冲刷侵蝕作用，如在西灘—西航道間退潮時形成的淺灘鋒，在其鋒面兩側所形成的垂向環流—雙環環流，在縱向流速驅動下，具有螺旋狀流綫向海方排出，它的流速可達1.0—1.5m/s，這種水流結構將有力地冲刷槽底和西灘邊緣部分。西航道百餘年來雖有縮窄東移，但比之西灘淤長的速度，量值顯然不大，這與鋒面環流的蝕西灘、淤中灘（攔江沙）的作用有關。其次，它還强有力地冲刷和排除由西灘上下瀉的絮凝物質（浮泥）。可見，西灘—西航道間的鋒的動力作用，對維護西航道的存在，不致淤積、萎縮是極爲重要的。在目前要浚深西航道的工程措施中，恰當地利用鋒的動力將會是十分有益的。

　　原載：熱帶地理，1994，172（2）：25-31.