长江口枯季水沙特性分析——以2003年为例

基于2003年2月长江口大面积水沙同步观测资料的分析结果,长江口枯季水沙特性:a)垂线平均流速特性:时间上大潮＞小潮,落潮＞涨潮;纵向上由徐六泾向口门呈"先减小后增大再减少"的变化;断面上北支＞南支,南港＞北港,南槽最小.大潮徐六泾垂线平均流速为102cm/s,浑浊带水域北港最大,为128cm/s;口门水域南槽口外最大,为100cm/s.小潮徐六泾为78cm/s;浑浊带水域北槽最大,为83cm/s;口门水域北港口外最小,为36cm/s.b)垂线平均含沙量特性:时间上大潮＞小潮,涨潮＞落潮;纵向上由徐六泾向口门呈"先增大后减小"的变化;断面上北支＞南支,大潮北港＞南港,小潮南港＞北港,北槽较高,北港大潮较高,小潮最低.大潮徐六泾垂线平均含沙量为0.09kg/m3;浑浊带水域北港最高,为1.14kg/m3;口门水域南槽最高,为0.81kg/m3.小潮时徐六泾为0.06kg/m3,浑浊带水域北槽最高,为0.99kg/m3,口门水域北港最低,为0.09kg/m3.c)无论大小潮,水沙净通量均为北槽＞北港＞南槽.d)0.4H流速和含沙量能近似表示其对应的垂线平均值.南北槽大、小潮的水动力和含沙量分布均匀,变化较小,北港变化较大.e)流速和含沙量梯度表明,紊动强度大潮＞小潮,落潮＞涨潮,水体垂向混合的强度大潮＞小潮,涨、落潮的水体垂向混合的强度差别较小.     

长江口涨落潮槽水动力特性的同步观测及其输运机制研究

涨落潮槽是河口区的重要地貌单元。只有枯季涨潮槽才能表现出涨潮优势。使用ADCP和ENDECO在枯季对长江口典型涨落潮槽进行一个潮周期的同步水文观测。利用本次观测资料和收集以前洪季水动力结果，比较分析了长江口涨落潮槽一个完整洪枯季大小潮水动力特征和输运机制。结果表明：（1）长江河口涨潮槽的水动力极为复杂。不仅存在洪枯季节的水文特征变化，而且存在着洪季大小潮和枯季大小潮的变化；（2）只有枯季大潮表现出较为明显的涨潮优势。涨潮槽的单宽涨落潮量接近，而落潮槽的单宽涨潮量都小于单宽落潮量；（3）洪季大小潮涨潮槽的平均涨潮流速都大于落潮槽，平均落潮流速都小于落潮槽。枯季小潮的平均涨潮流速来说，涨潮槽大于落潮槽；而对于落潮流速来说，涨潮槽上部小于落潮槽，下部大于落潮槽；（4）涨潮槽的欧拉余流要小于落潮槽，涨潮动力减弱对涨潮槽的影响较为明显。     

椒江河口层化动力特性研究

基于椒江河口大、小潮期间水位、流速、盐度和悬沙浓度观测数据,研究了椒江河口主潮汐通道的水动力、盐度和悬沙浓度的时空变化特征,解释了高浊度强潮作用下的层化物理机制。椒江河口大潮期悬沙浓度和盐度均大于小潮期,主潮汐通道区域落潮期悬沙浓度大于涨潮期;盐度随潮变化,盐水锋面出现在S2测站,锋面附近出现最大浑浊带;自陆向海,悬沙浓度递减,盐度递增;随水深增加,悬沙浓度与盐度递增。Richardson数与混合参数显示,盐度和悬沙引起的层化现象,是随着潮汐的变化而变化,涨潮时的层化均强于落潮,小潮时的层化持续时间最长,区域更广。混合参数随潮周期变化,大潮期高于临界值1.0,小潮期低于临界值1.0。小潮期水体层化强于大潮期;潮汐应变项是影响势能差异变化率的重要因素;落潮期间层化向混合状态转化,涨潮相反。     

长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化

本文基于4次洪枯季同步水文观测资料,着重分析了长江口北支悬沙浓度的潮周期变化、垂向分布、纵向分布和悬沙输移及其时空差异。研究结果显示,悬沙浓度的潮周期变化过程在大中潮期以M型(双峰型)为主,下段主槽内在大潮期多出现V型,上段在枯季可出现涨潮单峰型;小潮期可出现无峰、单峰或双峰型。涨、落潮悬沙浓度峰值及均值,在枯季多涨潮大于落潮,洪季中小潮特别是小潮期易出现落潮大于涨潮;下段主槽内在大潮期易出现落潮大于涨潮。悬沙浓度的垂向分布及其变化特点,在大中潮期与悬沙的潮周期变化型式有关,其中M型存在显著的洪枯季差异。纵向上,最高悬沙浓度在枯季出现于中段灵甸港至三和港之间及附近河段,洪季则在下段三条港附近。潮周期悬沙净输移,枯季大多向陆特别是大中潮期,洪季中上段大多向海,下段大潮期多向陆、中小潮易出现向海;下段主槽内在大潮期易出现向海。     

长江口北支盐水倒灌南支对青草沙水源地的影响

自1978年以来，在长江口的几个关键岸段（例青龙港、新建、高桥、堡镇等）设置盐度观测站；1992－1994年的枯季、在青草沙水源地的南、北两侧各抛测量船一般，在一个完整的大、中、小潮期间、连续逐时观测流速、流向、水深、盐度等，同时在青龙港等处设置6个岸边观测点同步取样；1995－1996年在船站位置各设置氯离子自动监测仪一台；1996年3月又进行了一次大规模的长江口水文测验。本文对大量的现场资料作了分析计算。研究结果表明，青草沙水源地盐水来源主要有北支倒灌咸水团和外海咸水入侵。前者的特征为，氯度的半月变化是小潮期（或小潮后的寻常潮）的氯度反高于大潮期，氯度的潮周日变化是日最高值出现在落憩附近，日最低值出现在涨憩附近，氯度的垂向分层不明显。这与外海盐水入侵引起的氯离子浓度在半月和潮周日内的变化特征正好相反。     

长江口徐六泾洪季水沙特性观测研究

2001年7月，在长江口徐六泾对流速、流向和悬浮泥沙浓度进行了大小潮定点观测。观测数据分析表明徐六泾处大潮流速及其变化远大于小潮流速。大潮悬沙浓度大于小潮悬沙浓度。由于径流的影响，落潮期间垂向速度梯度比涨潮期间大，落潮垂向切变增强，使落潮期间悬沙浓度的变化幅度大于涨潮期间的泥沙变化幅度，同时存在泥沙浓度峰值滞后于流速峰值的现象。     

杭州湾枯季水沙若干特征分析

根据2014年1月及2017年2月杭州湾大、小潮水沙资料,计算了流速、含沙量、单宽潮量、单宽输沙量,进而分析了潮周期断面净潮量、净输沙量和区域冲淤分布。研究发现杭州湾涨、落潮平均流速比值整体较20世纪八九十年代增大,绝大部分区域大于1.0,涨潮流相对增强,澉浦南岸和金山北岸尤为显著。含沙量平面上分布澉浦、杭州湾南岸两个高值区(大潮大于3 kg/m³,小潮大于1.3 kg/m³)以及北岸湾口至乍浦之间的低值区(大潮小于2 kg/m³,小潮小于0.9 kg/m³),随潮汛变化显著,最大含沙量浓度通常滞后于急流时刻。各测站涨、落潮量和输沙量呈现“大涨大落”和“大进大出”的特征,造成杭州湾短时间尺度内的“大冲大淤”。大潮两涨两落金山与乍浦、乍浦与澉浦之间区域净输沙量可达几千万吨,净冲淤则在几百万吨。     

杭州湾口门中部水沙输运机制初探——以岱衢洋为例

根据2012年9月在杭州湾口门中部外侧海域岱衢洋主槽内获得的包括大、中、小潮的垂向流速和悬浮泥沙观测资料,利用机制分解方法计算了岱衢洋的水沙输移通量等特征,分析并讨论了各个输沙项对总输沙量的贡献,解释了杭州湾水沙进出外海的输运机制。研究结果表明:研究区域单宽涨潮量大潮为小潮的2.3倍,单宽落潮量大潮为小潮的1.6倍。从小潮到大潮的余流和单宽净输水量由向海变为向陆;单宽涨潮输沙量大潮为小潮的4.5倍,单宽落潮输沙量大潮为小潮的2.7倍。单宽输沙量表现为小潮和中潮向海,大潮向陆的特点,大潮单宽净输沙量约为小潮和中潮的2倍;在各输沙项中,平流输沙主要来自水体净输移(拉格朗日余流决定)对悬沙输移的贡献,平流输沙方向小潮向海,中潮和大潮向陆,其中大潮和小潮时平流输沙在各项中贡献率最大;潮泵输沙小潮和中潮向海,大潮输沙向陆,中潮时潮泵输沙贡献率在各项中贡献率最大;垂向净环流输沙方向均向陆,大中小潮悬沙含量的垂向的差异是导致小潮垂向净环流输沙量大,大潮输沙量小的主要原因;杭州湾中部通过岱衢洋通道与外海泥沙交换的主要形式是大进大出、反复搬运,而在一个完整的半月周期内外海泥沙净进杭州湾的量相对较小。     

三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤特征及其动力机制

潮滩不同尺度的变化规律一直是地表过程研究的核心之一。利用声学多普勒流速仪（ADV）、温盐深（CTD）、光学后向散射浊度计（OBS）对三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤及动力变化进行了高精度的观测。结果发现,潮周期内,潮滩冲淤呈现涨潮初期冲刷-落潮末期淤积-中间时段稳定的特征,涨潮初期水深<1 m的30 min内平均冲刷4.05 mm,落潮末期水深<1 m的30 min内平均淤积3.72 mm,中间时段动态稳定;大小潮周期内,呈现中潮到小潮平均淤积3.4 mm,小潮到大潮平均冲刷8.2 mm的特征。通过流速、紊动能、水深、悬沙浓度等因子与冲淤的相关性分析发现,潮周期内,流速和紊动能的增减决定涨潮初期冲刷和落潮末期淤积的变化;大小潮周期内,涨潮冲刷大于落潮淤积的特性决定了大潮到小潮阶段的冲刷,涨潮冲刷小于落潮淤积决定了小潮到大潮阶段的淤积。涨落潮周期和大小潮潮周期的冲淤机制为潮滩动力地貌和动力沉积学研究提供了一定的参考。     

长江河口青草沙水库盐水入侵来源

应用改进的三维数值模式ECOM-si,从模式计算的盐度和流向的变化过程、涨憩和落憩时刻盐度等值线和淡水区域的变化,分析在一般动力条件下青草沙水库取水口盐水入侵来源。计算结果表明,小潮后中潮、大潮、大潮后中潮和小潮期间北支倒灌占青草沙水库取水口表层盐水入侵比例分别为69.5%、89.3%、98.5%和99.5%,占底层盐水入侵比例分别为34.9%、88.9%、98.5%和99.5%。除了小潮后中潮期间底层盐水入侵来源主要来自下游外海(占65.1%),青草沙水库取水口表层和底层盐水入侵来源主要来自北支盐水倒灌,尤其是大潮后中潮和小潮期间几乎全部来自北支盐水倒灌。     

长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制

随着崇明北侧岸滩的自然淤涨和人工圈围,北支河道显著束窄,"喇叭口"顶点位置下移。在新的地形及流域来水来沙变异背景下,作为长江河口的分支强潮汊道,其悬沙运动与输移特点值得探讨。根据2010年4月小潮至大潮连续8 d的半个半月潮水沙观测,结合多年不同河段水沙观测数据得到的含沙量过程曲线显示:整个河道潮流强、含沙量高,含沙量过程曲线呈 "单峰-双峰-单峰"的变化特点;河道悬沙的输移以平流输移和"潮泵输移"为主,以"喇叭口"顶点为界,上游段河道平流输移占主导地位,"潮泵输移"次之;下游段"潮泵输移"占主导,平流输移次之。净输沙总量呈:上段河道向海,下段河道向陆,在"喇叭口"顶点附近存在一个泥沙汇聚的最大浑浊带区域。     

长江口北支近期河势演变与航道资源开发研究

从实测资料出发,分析长江口北支近期岸线与主流线的变化,并就滩涂围垦对北支河势的影响进行深入探讨.认为目前北支航道500 t级船舶基本可以达到全潮通航,1 000 t级船舶乘潮保证率也可达90%,若采取一定的工程措施,对局部浅段进行疏浚和整治,早日开辟北支1 000 t级航道是可行的.     

长江口北支潮汐能源的综合利用

长江口北支有着丰富的潮汐能源及淡水，航运、水产等资源，因长期未加规划、治理，以致远未开发利用，反使河道淤浅，迳流减少，通航能力降低，且有大量泥沙，盐倒灌南支，恶化航道、水质，亟待整治、开发。研究提出，北支潮汐能可有效地用以发电和疏浚河道。可利用北支有利的河势，建造大、小双库开发方式的潮汐电站，并利用该河上、下游端间具有潮时差的有利因素，使电站可以连续不断发电、供电。同时可利用建造的上、中、下游三座水闸，逐级集水攻沙，冲刷航道淤沙，提高通航能力，实现江、海直接联运。另可兼收淡水供应，水产养殖、旅游，以及沟通崇明岛与苏北的陆上交通等效益，潮汐电站工程可采用现实可行的新技术、新材料、新的结构形式，以降低造价，使我国潮汐能得到充分开发利用。     

长江口南支河床容积对来沙量减少的响应规律研究

近年来,长江中下游来沙量持续性减小,其对河床冲刷的效应已逐渐在长江口显现。然而,长江口河床容积的变化特征缺少定量研究,与来沙量减小的时空响应规律不明确。通过分析长江大通站、徐六泾站的泥沙资料,并统计不同高程下的河床容积随时间变化特征,建立不同区段、不同高程河床容积与上游不同时段平均来沙量的关系。结果表明,大通站2003—2020年的年输沙量较三峡工程建成前有大幅减少,其对徐六泾站的当年洪季含沙量有着直接且显著的影响。长江口南支0 m以下河床处于冲刷态势,2003年后河床冲刷速率有明显增加,其中-10 m以下深槽部分的冲刷量贡献最大。南支主要落潮通道河床容积与前1年大通平均来沙量具有显著的相关性,因此来沙量减小主要引起长江口落潮通道河床容积增加,其效应具有约1 a的滞后性。     

长江口北支进入南支净盐通量的观测与计

根据 2 0 0 1年 4月 1 0— 1 3日长江口大潮期 5个潮周期 3条测量船的同步连续观测资料 ,计算了长江口北支进入南支的净盐通量为 5 4 5× 1 0 6 t,这一结果为预测长江口南支及青草沙水源地的咸潮入侵强度和开发利用长江口淡水资源提供了重要数据。     

长江河口北支倒灌盐通量数值分析

应用改进的三维数值模式,研究了长江河口北支倒灌盐通量.当径流量取11 000 m3/s,风况取风速为6 m/s的北风时,长江河口北支上段大潮、中潮、小潮和半月平均盐通量分别为-26.28,-14.65,-1.58和-15.83 t/s,发生北支盐分倒灌进入南支,大潮期间的盐分倒灌量远大于小潮期间.通过数值计算定量分析了...     

近期长江河口冲淤演变过程研究

基于长江河口1997年以来数字地形图和近期水文泥沙实测资料,分析研究了近期长江河口大量人工整治工程和流域水库工程建造影响下的河口河道自动调整过程。结果表明:1997-2013年河口段中上游河道微冲刷、拦门沙滩顶仍保持淤积外移、口门外侧近海域冲刷的态势略有增强,而其影响原因与历史时期的自然因素影响为主略有差异,近期人类高强度活动的影响贡献率增大。首先,南支至南港和北港中上游河段河床普遍发生冲刷,河床沙活动较活跃,床面微地貌沙波发育更明显,而口门外侧海域地形略有冲刷蚀退,这些变化与流域来沙锐减有直接关系;北支、北港口门、南槽和北槽河道拦门沙河段呈淤积,尤其北槽主航道的拦门沙河段6m水深浚深为12.5m后回淤量很大,这些与拦门沙河道动力结构环境、河口和海域再悬浮泥沙补给有关;局部河段出现强冲和强淤现象,与近期河口工程建造有关。所以,长江河口近期正处在对自然因素变化和人类活动增强的自我缓慢地自动调整和适应过程之中。     

长江口北支沉积物粒度特征及其环境意义

通过对长江口北支兴隆沙XL2孔沉积物的粒度特征、环境磁学特征及微体古生物特征的分析,揭示长江口北支潮流沉积沙体的演变规律,进而推测长江口北支的演变规律,为长江口北支的开发整治提供科学依据。     

Sedimentation and morphological changes at Yuantuojiao Point,estuary of the North Branch,Changjiang River

The North Branch, separated by the Chongming Island, was once the main channel in the estuary of the Changjiang River. Reclamation and a decrease in runoff to the North Branch had led to the narrowing and shallowing of the channel. The Yuantuojiao Point is located at the intersecting point connecting the North Branch of the Changjiang River and the Jiangsu coastline. Erosion cliffs are developed between the typical silty-muddy tidal flat and the salt marsh occupied by Spartina alterniflorea, and this has changed rapidly over the past few years. The sediment grain size analysis results of the surficial and two core samples indicate that the Yuantuojiao Point tidal flat experienced continuous accretional processes. Based upon 137 Cs analysis results of the YT and YY Cores sampled from the tidal flat at the Yuantuojiao Point, the average sedimentation rate of the YT Core was 2.30 cm/a from 1963 to 2007, and 2.38 cm/a from 1954 to 2007 for the YY Core. The sedimentation rates of both core locations have declined since the 1960s corresponding to the seaward reclamation at the Yuantuojiao Point. The average sedimentation rates at the Yuantuojiao Point were similar to that of the silty-muddy tidal flat at the northern Jiangsu coast, but lower than that of the south of the Changjiang River Estuary. According to field morphological investigations from 2006 to 2008 on the salt marsh at the Yuantuojiao Point, cliffs retreated markedly by storm surges and disappeared gradually because of the rapid sedimentation on the silty-muddy tidal flat. The maximum annual retreat reached 10 m. The recent sedimentation and morphological changes of the Yuantuojiao Point tidal flat not only displayed the retreat of the salt marsh and the disappearance of cliffs, but also was accompanied by rapid sedimentation of the silty-muddy tidal flat and the salt marsh, indicating the responses to the tidal currents, storm surges, Spartina alterniflorea trapping sediments and large-scale reclamation. The sediment grain size and their trends, southward coastal flow, and sandspits of the longshore bars suggest that the main sediment source at the Yuantuoijao Point, estuary of the North Branch was possibly from the Changjiang River before 1958, since then, it has been from the south of the submarine radial sand ridges of the southern Huanghai Sea (Yellow Sea).