Estimating bedload transport at the eastern entrance to the Qiongzhou Strait by numerical simulation

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.73

Abstract

Abstract:

The widespread tidal ridges at the eastern entrance to the Qiongzhou Strait are mainly controlled by east-west tidal currents of four types, i.e., eastward/westward flood or ebb. According to the numerical simulation, the speed of tidal currents is relatively fast in the central waterway, the north shore and shoals, where the average vertical speed can reach 0.7-1.0 m/s, whilst elsewhere it is about 0.3-0.5 m/s. In general, the eastward current speed is faster than the westward counterpart, but the opposite is true at the north shore due to the western Guangdong coastal current. This characteristic is especially obvious during spring tides where the current speed is generally 1.5-2.0-fold faster compared to during neap tides. The study area is dominated by sandy and gravel deposits distributed mainly in the central waterway, shoals and the north shore, where the average particle size of sediment is 2.67Φ areawide, with poor sorting overall. The critical starting rate of bedload transport ranges between 0.12-0.79 m/s—above 0.6 m/s in the central channel to shoals in the southwest, and generally 0.35-0.45 m/s in sandbanks. However, in muddy areas of the eastern shelf, the starting rate is generally less than 0.22 m/s. Using the Bagnold transport model, the north shore has the highest transport rate, followed by the central waterway and shoals. Within a tidal cycle, sediment is transported westward along the north shore but mostly eastward elsewhere, and the net transport volume between spring and neap tides can differ by an order of magnitude. According to the cross-section calculation, the net amount of bed materials transported through the eastern entrance to the Qiongzhou Strait is on the order of 10⁸ kg per month.

Key words: sedimentary dynamics, bedload, transport volume, tidal current simulation, east entrance of Qiongzhou Strait

CLC Number:

TONG Changliang, ZHU Yu, WU Xiangbai, MO Yingming, WANG Xuemu. Estimating bedload transport at the eastern entrance to the Qiongzhou Strait by numerical simulation[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(5): 553-566.

Figures/Tables 16

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站点	M2			S2				K1				O1
站点	相位	振幅		相位		振幅		相位		振幅		相位		振幅
海陵山岛	185(191)	0.58(0.62)	209(221)		0.26(0.26)		73(61)		0.39(0.40)		42(45)		0.33(0.40)
水东港	195(197)	0.68(0.74)	219(232)		0.33(0.36)		81(61)		0.39(0.41)		50(50)		0.35(0.39)
下港	211(220)	0.52(0.58)	234(242)		0.25(0.20)		108(102)		0.33(0.34)		79(76)		0.32(0.31)
清澜港	198(208)	0.25(0.27)	226(239)		0.10(0.10)		69(65)		0.30(0.31)		41(47)		0.26(0.27)
博鳌	197(199)	0.21(0.20)	221(227)		0.08(0.09)		72(58)		0.30(0.30)		40(41)		0.26(0.30)
洋浦	37(34)	0.17(0.20)	76(62)		0.06(0.07)		206(203)		0.75(0.70)		163(163)		0.84(0.83)
红牌港	106(96)	0.17(0.11)	161(165)		0.08(0.08)		209(206)		0.65(0.61)		167(167)		0.73(0.73)
海口	163(154)	0.20(0.19)	201(196)		0.13(0.16)		200(214)		0.37(0.38)		162(170)		0.46(0.50)
乌石	72(87)	0.21(0.17)	126(103)		0.06(0.00)		203(215)		0.80(0.67)		161(165)		0.88(0.84)
涠洲岛	68(75)	0.27(0.31)	103(89)		0.08(0.07)		210(197)		0.91(0.92)		167(162)		0.97(1.07)
企沙	77(84)	0.27(0.30)	108(122)		0.08(0.09)		215(214)		0.95(0.96)		172(168)		1.00(1.04)

站点	M2			S2				K1				O1
站点	相位	振幅		相位		振幅		相位		振幅		相位		振幅
海陵山岛	185(191)	0.58(0.62)	209(221)		0.26(0.26)		73(61)		0.39(0.40)		42(45)		0.33(0.40)
水东港	195(197)	0.68(0.74)	219(232)		0.33(0.36)		81(61)		0.39(0.41)		50(50)		0.35(0.39)
下港	211(220)	0.52(0.58)	234(242)		0.25(0.20)		108(102)		0.33(0.34)		79(76)		0.32(0.31)
清澜港	198(208)	0.25(0.27)	226(239)		0.10(0.10)		69(65)		0.30(0.31)		41(47)		0.26(0.27)
博鳌	197(199)	0.21(0.20)	221(227)		0.08(0.09)		72(58)		0.30(0.30)		40(41)		0.26(0.30)
洋浦	37(34)	0.17(0.20)	76(62)		0.06(0.07)		206(203)		0.75(0.70)		163(163)		0.84(0.83)
红牌港	106(96)	0.17(0.11)	161(165)		0.08(0.08)		209(206)		0.65(0.61)		167(167)		0.73(0.73)
海口	163(154)	0.20(0.19)	201(196)		0.13(0.16)		200(214)		0.37(0.38)		162(170)		0.46(0.50)
乌石	72(87)	0.21(0.17)	126(103)		0.06(0.00)		203(215)		0.80(0.67)		161(165)		0.88(0.84)
涠洲岛	68(75)	0.27(0.31)	103(89)		0.08(0.07)		210(197)		0.91(0.92)		167(162)		0.97(1.07)
企沙	77(84)	0.27(0.30)	108(122)		0.08(0.09)		215(214)		0.95(0.96)		172(168)		1.00(1.04)

区域位置	潮汐类型	不同形式和方向的潮流的平均流速/(m·s^-1)
区域位置	潮汐类型	涨潮西流	落潮西流	涨潮东流	落潮东流	西向流	东向流
中央水道	大潮	0.87	0.97	1.40	0.48	0.92	1.07
	小潮	0.25	0.61	0.40	0.56	0.46	0.46
浅滩区	大潮	0.83	0.66	1.10	0.66	0.74	0.94
	小潮	0.26	0.41	0.34	0.55	0.35	0.42
海峡南岸	大潮	0.54	0.37	0.66	0.31	0.45	0.53
	小潮	0.23	0.25	0.30	0.28	0.25	0.29
海峡北岸	大潮	0.95	1.02	1.18	0.42	0.99	0.90
	小潮	0.27	0.57	0.35	0.39	0.45	0.37
东部陆架	大潮	0.38	0.27	0.29	0.47	0.32	0.36
	小潮	0.16	0.11	0.11	0.22	0.13	0.15
全区	大潮	0.67	0.57	0.86	0.50	0.62	0.73
	小潮	0.23	0.35	0.29	0.39	0.30	0.33

区域位置	潮汐类型	不同形式和方向的潮流的平均流速/(m·s^-1)
区域位置	潮汐类型	涨潮西流	落潮西流	涨潮东流	落潮东流	西向流	东向流
中央水道	大潮	0.87	0.97	1.40	0.48	0.92	1.07
	小潮	0.25	0.61	0.40	0.56	0.46	0.46
浅滩区	大潮	0.83	0.66	1.10	0.66	0.74	0.94
	小潮	0.26	0.41	0.34	0.55	0.35	0.42
海峡南岸	大潮	0.54	0.37	0.66	0.31	0.45	0.53
	小潮	0.23	0.25	0.30	0.28	0.25	0.29
海峡北岸	大潮	0.95	1.02	1.18	0.42	0.99	0.90
	小潮	0.27	0.57	0.35	0.39	0.45	0.37
东部陆架	大潮	0.38	0.27	0.29	0.47	0.32	0.36
	小潮	0.16	0.11	0.11	0.22	0.13	0.15
全区	大潮	0.67	0.57	0.86	0.50	0.62	0.73
	小潮	0.23	0.35	0.29	0.39	0.30	0.33

区域位置	潮汐类型	各种潮流形式的推移质输运率/(kg·m^-1·s^-1)
区域位置	潮汐类型	涨潮西流	落潮西流	涨潮东流	落潮东流	全潮周期平均
中央水道	大潮	0.037 81	0.079 38	0.151 54	0.006 56	0.074 80
	小潮	0.000 03	0.003 26	0.002 22	0.002 52	0.002 00
浅滩区	大潮	0.062 16	0.044 24	0.182 30	0.041 59	0.085 01
	小潮	0.000 31	0.002 82	0.005 00	0.009 69	0.004 26
海峡南岸	大潮	0.029 50	0.011 44	0.079 28	0.009 32	0.034 47
	小潮	0.000 71	0.001 73	0.005 17	0.001 89	0.002 58
海峡北岸	大潮	0.109 79	0.173 31	0.216 36	0.015 34	0.138 39
	小潮	0.002 12	0.022 41	0.012 66	0.005 81	0.010 95
东部陆架	大潮	0.008 10	0.002 23	0.006 65	0.021 50	0.007 87
	小潮	0.000 00	0.000 00	0.000 00	0.000 05	0.000 01
全区	大潮	0.050 33	0.052 70	0.136 11	0.024 56	0.069 03
	小潮	0.000 52	0.004 68	0.004 80	0.005 30	0.003 81