图6　寒潮风场图（2017年10月）

寒潮往往会引起较大范围的强风场（图6），其对长江口拦门沙河段滩槽变化的影响主要与其风向密切相关。下面进行简要解释，假设两种理想风况：第一种风况，长江口拦门沙河段吹正向（与长江口拦门沙垂直的方向）向岸风（ENE），风速为9 m/s（5级风），持续时间为24 h，风场均匀且无限大；第二种风况，长江口拦门沙河段吹正向离岸风（WSW），风速为9 m/s，持续时间为24 h，风场均匀且无限大。

长江口拦门沙河段消耗的总波能主要是由两个部分组成，其中一部分是来自拦门沙区域内水面形成的波浪，另一部分是来自拦门沙以外区域水面形成并传播至拦门沙区域的波浪。在长江口拦门沙河段吹正向向岸风的情况下，其总波能的消耗由上述两部分能量组成；但在长江口拦门沙河段吹正向离岸风的情况下，总波能的消耗则主要是来自拦门沙区域内水面形成的波浪。

按照海港水文规范[7]进行计算可知，在风速为9 m/s的情况下，水深较深且风区较大的地方可以产生周期约为5.9 s的波浪，该波浪在深水区的传播速度约为9.2 m/s，24 h内传播距离约为800 km，这个传播距离约为长江口拦门沙纵向尺度（约50 km）的16倍。

图7　长江口拦门沙河段及研究区域划分示意图

基于上述分析结果，将风持续的总时间24 h分为16个研究时段，每个研究时段均为1.5 h。同样，将长江口拦门沙河段及以外区域空间上依次分为16个研究区域（图7），每个研究区域的面积相同，宽度均为50 km，总宽度约为800 km，最远处邻近于日本的西海岸，其中第1个研究区域为长江口拦门沙区域，该区域陆地及高滩较多，水域面积仅占总面积的70%左右，而其他研究区域（第2～16个）基本全部为水域面积。

当有风速为9 m/s的均匀风场作用时，16个研究区域的水面均受到风的摩擦作用，风能转化为波能，1.5 h内每个研究区域产生的总波能基本上与水域面积呈正比，因此每个研究时段（1.5 h）内，第1个研究区域，即长江口拦门沙区域转化的总波能最少，设为A（单位：J），其他区域转化的总波能相同，均设为B（单位：J，B≈1.43A，A所对应的面积约是B所对应的面积的70%）。

当长江口拦门沙河段吹正向离岸风时，波浪往外传播，因此只有第1个研究区域产生的其中一部分波能可以消耗在拦门沙河段，设为C（单位：J，C＜A），还有相当一部分波能通过波浪传播到外海，该部分波能对长江口拦门沙河段的河床没有作用。因此，在风持续的24 h内，长江口拦门沙河段消耗的总波能为16C（J）。

当长江口拦门沙河段吹正向向岸风时，波浪往内传播，16个研究区域产生的波能均可以消耗在拦门沙河段，暂且假设拦门沙河段以外深水区域不消耗波能[8]，其中第1个研究区域全部16个研究时段内生成的波能均消耗在长江口拦门沙河段，总能耗为16A（J）；第2个研究区域有15个研究时段生成的波能消耗在长江口拦门沙河段，总能耗为15B（J）；第3个研究区域有14个研究时段生成的波能消耗在长江口拦门沙河段，总能耗为14B（J），以此类推，第16个研究区域有1个研究时段生成的波能消耗在长江口拦门沙河段，总能耗为1B（J）。因此，在风持续的24小时内，长江口拦门沙河段消耗的总波能为16A+120B（J）。(www.daowen.com)

根据以上分析可知，在正向向岸风与正向离岸风两种情况下，长江口拦门沙河段总波能消耗的比值计算如下：

由于C＜A，上式计算结果其实远大于10，可见正向向岸风与正向离岸风两种条件下的长江口拦门沙河段总波能消耗相差至少1个数量级，即使考虑长江口拦门沙河段以外深水区域的波能在传播过程中的消耗，这种差异也是极为显著的。如果考虑风速增大情况，上述差异则更大。

可见，寒潮对长江口拦门沙河段滩槽变化的影响与其风向密切相关。如果寒潮引起的波浪传播方向不是向岸向的，即使寒潮强度很大且持续时间很长，也难以对长江口拦门沙河段的滩槽变化产生显著影响。正是由于绝大部分寒潮到了长江口，其风向是离岸的，所以绝大部分寒潮对长江口拦门沙河段滩槽变化的影响并不显著。

但如果寒潮引起的波浪是向岸向的，其影响就比较显著了。举两个例子。

（1）2010年10月18—28日寒潮。此次寒潮风向绝大部分时间是向岸向的[3]，加之主要发生在大潮期间，故影响更加显著，这可以从长江口深水航道水深变化的实测结果得到证实。此次寒潮之后，长江口深水航道淤积非常显著，寒潮前后测量期间（10月13日—11月20日，共38 d）的回淤量超过2 000万m3。

（2）2017年10月14—23日寒潮。此次寒潮风向绝大部分时间也是向岸向的（图6）。以北槽航道为例，由于主要时间发生在小潮期间，加之波浪入射角度影响，其作用被主要限制在北槽下段和出口附近。据统计，此次寒潮过后，北槽航道J—X单元（图1，长30余km）平均淤浅0.4 m，出口附近超过1.0 m。此次寒潮期间，波浪周期显著增大（图8），如果寒潮引起的波浪传播方向不是向岸向的，其周期一般在6.0 s以内。综合以上分析结果可知，判断一次寒潮能否引起滩槽骤变，首先要看其风向是不是向岸向的，越趋向于正向岸向，其影响就越大；其次再看寒潮强度和持续时间，寒潮强度越大，持续时间越长，引起的骤变就越剧烈。如果风向不是向岸向的，即使寒潮强度再大，持续时间再长，也难以在长江口拦门沙河段引起滩槽骤变现象。

图8　2017年台风对长江口波浪的影响（牛皮礁平台站）