在长江口拦门沙河段，波浪自身的输沙能力是非常有限的，其对泥沙输移的作用实际上主要是通过间接途径实现的，即通过改变河床的一些土力学特性和水流挟沙能力（增强紊动），再利用重力、水流动力等作用实现其主要输沙功能。

在长江口拦门沙河段，如果波浪作用长期消失，河床就会逐渐趋于一种稳定的固结状态，土力学特性也就趋于稳定，前文在阐述水流动力对泥沙运动的影响时，实际上均是假设河床处于这种条件。

受到波浪作用后，河床的一些土力学特性和水流挟沙能力就会发生变化，此时即使其他条件都相同，泥沙运动规律也会发生变化，由于这种变化归根结底都是波浪作用引起的，故这种变化应全部归为波浪作用的结果。

4.3.1　底沙

对于长江口拦门沙河段的河床组成来说，当单独受到波浪作用后，一般会发生如图5的变化，从上往下依次形成悬沙层、近底高含沙水体层、液化层和软化层。波浪动力影响下的底沙运动主要指液化层和软化层的运动。

图5　单纯波浪动力对河床作用效果示意图

河床一旦液化，其抗剪切强度和承载能力将完全丧失，就变成像液体一样，当其厚度增大到一定程度时就会在重力作用下发生异重流运动，从高往低流动。在长江口拦门沙河段，液化层的异重流运动具有以下显著特征：

（1）密度高，粒径粗。根据河床液化机理可知，液化层的密度与其原河床相比变化不大；液化层泥沙的平均粒径不小于其原河床泥沙的平均粒径，毕竟河床在液化过程中会流失一部分细颗粒泥成分。

（2）由于波浪动力对河床的作用从高往低逐渐减弱，液化层的生成厚度从高往低也是逐渐变薄的。当其达到一定厚度时，液化层就会在重力作用下开始异重流运动，液化层越厚，河床坡度越大，液化层的异重流运动就会越剧烈。液化层往下运动的过程又是一个不断固化的过程，一是由于液化动力显著减弱，二是由于液化层密度大粒径粗，易于快速固化，所以说液化层的异重流运动在空间上衰减比较迅速，显著不同于一般的近底高含沙水体。

（3）运动速度快。密度和厚度是影响边坡上异重流流速的两个重要因素，密度越大，速度越快；厚度越厚，速度越快。虽然有关长江口拦门沙河段边坡液化层的流动试验目前尚未开展过，但可以从北槽边坡上近底高含沙水体流动试验结果略窥一斑。试验表明[3]，当北槽航道两侧边坡上产生近底高含沙水体时，密度和厚度不需要很大就可以在重力的作用下往低处流动，如果边坡上近底高含沙水体的厚度和密度可以不断增加，能够发展形成明显的浮泥现象时，其流动速度将是很快的。比如当边坡上形成厚度为0.1 m的浮泥层（密度为1.1～1.25 kg/L）时，其流动速度将高达约0.3 m/s。

由于液化层异重流密度高、速度快，一旦产生该种运动（类似于泥石流运动），其往深槽方向的输沙强度将是任何其他输沙形式无法相比的。

（4）液化层异重流运动的影响深度与波浪作用深度（波周期）密切相关。一般来说，长周期波引起的液化层厚度更厚，床面上生成范围往深水区分布更广，运动影响深度也更深。比如台风作用后，深槽内会迅速出现大量与邻近边滩泥沙组成趋近的淤积成分，主要就是由液化层的异重流运动引起的。

（5）液化层的异重流运动虽然依靠的是重力，但液化层的产生和维持依靠的却是波浪动力，一旦波浪动力消失，液化层就会快速固化，所以说液化层的异重流运动在时间分布上与波浪动力高度一致。

与液化层不同，软化层的抗剪切能力虽然较原河床降低，但并没有完全丧失，仍然维持其固体状态，其运动主要依靠水流动力来驱动。

液化层和软化层是不断转化的。当波浪动力持续作用时，一旦原液化层运动离开后，新的液化层又会在原软化层基础上生成，当然新的软化层也会随之生成；反之，当波浪动力减弱后，原液化层又会逐渐固化形成新的软化层。一般来说，软化层的空间分布是不均匀的，从高往低，软化层的厚度逐渐变薄，软化程度也逐渐降低。

波浪加载后，底沙运动情况较单纯水流动力作用情况复杂得多，虽然这方面具体试验、观测成果很少，但理论分析并不困难。波浪加载后，底沙运动不外乎有以下3种情况。(www.daowen.com)

①液化层被破坏，水流动力直接作用于软化层。在这种情况下，底沙运动主要指软化层泥沙的推移运动。以沙波运动形态为例，在不均匀断面流速作用下，沙波走向之所以会往低流速浅水区偏转，本质上是由于高流速深水区的底沙运动快，低流速浅水区的底沙运动慢，才引起了沙波运动方向的偏转。河床不均匀软化后，低流速浅水区泥沙运动速度相对增加更多，这至少会引起沙波走势向低流速浅水区偏转减弱，甚至不偏转，或转向高流速深水区，这将分别对应着底沙从深槽往浅滩方向输沙量减少，不输沙以及反向输沙。无论哪种情况，都体现了波浪作用的一个重要特征，即促进底沙从浅滩往深槽方向运动。

②液化层存在，但厚度不足以引起异重流运动。在这种情况下，底沙运动主要指液化层在水流拖曳力和重力共同引领下的运动。由于水流拖曳力的方向主要是平行于深槽走向的，与重力作用合成后，液化层一旦运动起来就存在往深槽方向运动的速度分量，不断往深槽方向运动。

③液化层存在，厚度能够引起异重流运动。在这种情况下，底沙运动主要指液化层的异重流运动。由于异重流运动速度快，液化层会快速往深槽方向运动。

一般来说，以上三种情况对应的波浪动力和底沙输沙强度均是逐渐增强的，尤其往深槽方向的输沙强度。综合以上分析结果可知，在长江口拦门沙河段，波浪荷载加载后，将引起底沙从浅滩往深槽方向输移。

4.3.2　悬沙

在单纯波浪动力作用下，水体紊动强度从浅滩往深槽方向逐渐减弱，浅滩区水体的挟沙能力将明显高于深槽区，生成的悬沙场分布如图4所示，浅滩区含沙量高于深槽区，这与水流动力的作用结果正好相反。

波浪动力生成的这种悬沙场在对流扩散作用下，必将引起细颗粒泥沙不断从浅滩往深槽方向输移。

4.3.3　近底高含沙水体

波浪动力作用到床面后，床面附近水体的紊动强度会显著增强，一方面增加这部分水体的挟沙能力，另一方面增强河床泥沙的活动性，这样就会在床面上形成近底高含沙水体，在重力作用下，这些近底高含沙水体会以异重流运动形式往深槽运动。波浪动力引起的近底高含沙水体与水流动力引起的近底高含沙水体明显不同，主要表现在以下4个方面。

（1）动力环境显著不同。水流动力引起的近底高含沙水体主要发生在憩流期，上部细颗粒悬沙由于流速下降（挟沙能力下降）而沉降积聚于底部，加之其固结速率特别慢，故形成了近底高含沙水体，所以说水流动力引起的近底高含沙水体处在一个挟沙能力极弱的动力环境中。单纯波浪动力作用之所以能够引起近底高含沙水体，主要是由于床面附近水体的紊动强度比较大的缘故，所以说波浪动力引起的近底高含沙水体处在一个挟沙能力比较强的动力环境中，挟沙能力越强，近底高含沙水体现象越显著，即厚度越厚，密度越高。

（2）物质来源不同。水流动力引起的近底高含沙水体，其物质基础主要来自深槽；波浪动力引起的近底高含沙水体，其物质基础主要来自浅滩。

（3）数量差异大。在长江口拦门沙河段，单纯水流动力引起的近底高含沙水体量少，一般不被关注。在波浪作用较强时，其引起的近底高含沙水体现象会比较显著，是长江口拦门沙河段近底高含沙水体的主要产生形式，被广泛关注。

（4）粒径组成有差异。在水流动力引起的近底高含沙水体中，泥沙颗粒一般很细，粗颗粒成分极少；而在波浪动力引起的近底高含沙水体中，粗颗粒成分有所增加，波浪作用越强，粗颗粒成分越多，当然数量上还是远少于细颗粒泥沙的。

综合以上分析可见，在波浪动力作用下，不论泥沙以何种形式运动，其总体运动趋势也是相同的，均是从浅滩往深槽方向运动，滩槽变化结果表现为“冲滩淤槽”。从理论上来说，在单纯波浪动力作用下，只要长江口拦门沙河段的河床坡度不为零，这种“冲滩淤槽”的变化就可以继续。

实际上，无论在水流动力、波浪动力还是两种动力共同作用下，泥沙运动都遵从一个基本原则，即从相对易动环境往相对不易动的“安逸”环境中聚集，体现了一种“惰性现象”，这也是符合最小能耗原理的[6]。