椒江河口悬沙浓度垂向分布和泥跃层发育

论述了椒江河口粘性细颗粒泥沙洪、枯季及大、小潮悬沙浓度分布.椒江河口水体高度混浊,近底层悬沙浓度可达71kg/m3以上.在河口最大混浊带,小潮期水体层化现象明显,悬沙浓度垂向分布呈三层结构,即活动悬沙层、泥跃层和浮泥层.泥跃层是水体中悬沙浓度分布剧变层,梯度大.在河口咸、淡水互相作用下,悬沙浓度大于3kg/m3、盐度在4～16及水流速度中等的条件下泥跃层发育.     

夏季庙岛海峡海域悬浮泥沙浓度时空变化及其对潮流的响应

根据庙岛海峡附近海域6个站位的大潮和小潮期海流资料和悬浮泥沙浓度等实测资料,分析了庙岛海峡附近海域悬浮泥沙时空分布及变化规律,并初步探讨了潮流对悬浮泥沙浓度的影响。结果表明,在水平方向上,庙岛海峡处悬浮泥沙浓度较大,周边深水区浓度较小;在垂向上,悬浮泥沙浓度呈现从表层至底层逐渐增加的规律。在时间序列上,研究区悬浮泥沙浓度大潮期较大,小潮期较小;悬浮泥沙浓度随时间呈现明显的周期性变化,大潮期悬浮泥沙浓度变化周期主要集中在6~8h,小潮期各站均存在4~6h和6~8h两类尺度变化周期。悬浮泥沙浓度随着潮流流速的增大而增加,但是悬浮泥沙浓度的最大值较流速峰值存在1~2h的滞后;由于再悬浮作用、水体层化和表中层落淤的原因,悬浮泥沙浓度对流速的响应表现为底层对高流速的响应比较明显,表层对低流速的响应比较明显。     

长江河口北槽的周期性层化对潮流椭圆垂向结构的影响

基于现场观测流速、盐度资料,通过采用整体理查森计算公式、潮汐调和分析理论,本项研究定量分析了长江河口北槽的周期性层化对M2半日分潮潮流椭圆垂向结构的影响。结果显示:小潮期间层化显著强于大潮,仅小潮出现密度跃层。在向陆端位于导堤和丁坝内的各站位,各层的潮流椭圆均退化为往复流形式;然而,在向海端位于导堤和丁坝外的站位,各层的潮流椭圆均呈顺时针旋转。小潮期间整体理查森数与表、底层潮流椭圆率之差呈现清晰的正线性相关关系,表明层化对潮流椭圆的垂向结构有显著影响。在向海端位于导堤和丁坝外的站位,小潮期间表、底层潮流椭圆倾角差达到约40°,而大潮为10°以下。小潮期间大多数站位的表、底层潮流椭圆相角差达到20°~50°,而大潮为10°以下,小、大潮周期性变化明显。潮流椭圆倾角和相角都在密度跃层处存在明显的垂向突变。在强层化的小潮期间,层化导致的密度跃层处垂向涡动粘性系数的剧烈衰减可能是潮流椭圆椭圆率、倾角和相角垂向变化的主要物理因素。     

长江河口北槽的周期性层化对潮流椭圆垂向结构的影响鏯

基于现场观测流速、盐度资料,通过采用整体理查森计算公式、潮汐调和分析理论,本项研究定量分析了长江河口北槽的周期性层化对M2半日分潮潮流椭圆垂向结构的影响。结果显示:小潮期间层化显著强于大潮,仅小潮出现密度跃层。在向陆端位于导堤和丁坝内的各站位,各层的潮流椭圆均退化为往复流形式;然而,在向海端位于导堤和丁坝外的站位,各层的潮流椭圆均呈顺时针旋转。小潮期间整体理查森数与表、底层潮流椭圆率之差呈现清晰的正线性相关关系,表明层化对潮流椭圆的垂向结构有显著影响。在向海端位于导堤和丁坝外的站位,小潮期间表、底层潮流椭圆倾角差达到约40°,而大潮为10°以下。小潮期间大多数站位的表、底层潮流椭圆相角差达到20°~50°,而大潮为10°以下,小、大潮周期性变化明显。潮流椭圆倾角和相角都在密度跃层处存在明显的垂向突变。在强层化的小潮期间,层化导致的密度跃层处垂向涡动粘性系数的剧烈衰减可能是潮流椭圆椭圆率、倾角和相角垂向变化的主要物理因素。     

春季长江口外上升流的月际变化——以123°E断面为例

上升流是长江口外海域的重要水文现象,为深入了解该海域上升流的活动特征及其月际变化,于2015年春季(4月、5月和6月)对长江口外海域的水文环境进行逐月综合调查,并以123°E断面为例进行分析。结果显示,在春季调查期间,长江口外海域始终存在上升流现象,是由台湾暖流挟带底层高盐海水自南向北不断推进,并在长江口外海域沿海底斜坡涌升而形成。上升流强度在春季逐月增大,表现为:上升流涌升高度逐月变浅,至6月高盐上升流水体的涌升高度已普遍抬升到约15 m以浅水层,最高达到约10 m水深处;其影响范围不断向北扩展。春季,上升流活动区上层海水的温、盐特征逐渐由相对低温、高盐转变为高温、低盐;位于下层的上升流水体的温、盐特征比较稳定,变化幅度较小;上升流活动区的温、盐跃层现象总体呈现出逐月增强的趋势,盐度跃层现象尤为显著,其水平分布呈现出自南向北逐月扩大的变化趋势;跃层深度不断抬升。调查结果的月际变化特征表明,台湾暖流北进强度的逐月增大是导致春季长江口外上升流活动不断增强的主要因素;随着春季低盐长江冲淡水的强度和范围逐月增大,其与下层上升流挟带的高盐涌升水之间的跃层效应逐渐增强,对下层上升流的涌升有抑制作用;春季苏北沿岸流活动对该海域上升流现象的影响不显著。     

潮流作用下蓬莱近岸海域悬浮泥沙的时空分布及变化特征

水体中悬浮泥沙浓度的变化过程是泥沙运动的重要表现形式,客观反映了不同的水动力环境。根据蓬莱近岸海流、悬浮泥沙等实测资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度时空分布特征和变化规律,并初步探讨了悬浮泥沙浓度变化对潮流的响应。研究结果表明,时间上,研究区平均含沙量落潮段大于涨潮段,大潮期大于小潮期;不同层位悬浮泥沙浓度随时间的周期性波动大潮期强于小潮期,悬浮泥沙浓度时间周期变化的9~16h尺度在研究区具有全域性。空间上,研究区各层平均悬浮泥沙浓度由表层至底层递增,悬浮泥沙浓度垂向梯度变化大潮期群岛区最小,海峡区最大,小潮期西部区最小,东部区最大,悬浮泥沙浓度的垂向分布类型以指数型、斜线型为主;潮周期平均悬浮泥沙浓度群岛区最大,海峡区次之,西部区最小;悬浮泥沙浓度潮周期变化与该海域潮流流速周期变化具有较好的相关性,潮流流速超过40cm/s时,发生明显的再悬浮现象。     

长江河口北槽抛泥作业状态下的悬沙浓度分布与扩散过程

在长江河口北槽抛泥过程中，应用ASSM－Ⅰ型声学悬浮泥沙观测系统观测悬沙浓度的时空分布规律，结合多普勒流速剖面仪走航式断面流速测量。研究发现：（1）泥沙浓度垂向分布形成至少三种结构类型，即上小下大的“L”型和指数型，上大下小的“漂浮”型；（2）受抛泥泥沙输移的影响，断面流场形成低流速区，或分布在水体表、中层，或贯穿整个水体，形成流速切变锋，它们的强度随抛泥泥沙输移扩散逐渐减弱；（3）在落潮流和颗粒重力共同作用下，抛泥泥沙同时存在输移扩散和沉降过程。小潮型抛泥泥沙主要就近扩散和沉降，中潮和大潮型抛泥泥沙输移扩散范围较远。     

长江口邻近海域九月溶解氧的分布特征

2006年9月对长江口邻近海域溶解氧分布特征进行了调查.结果显示,9月长江口邻近海域溶解氧(DO)处于不饱和状态,不饱和程度由表层至底层逐渐加大.9月底层水仍然存在大面积的贫氧区,但是其分布范围明显小于8月的而大于11月的.垂向DO变化特征显示存在强跃层型、跃层型、弱跃层型及无跃层型四种剖面类型,依次代表水体层化强度由强变弱的过程.水体层化是控制底层水体贫氧的主要因素.     

山东半岛东北部海域悬浮体季节分布及控制因素

基于2018年山东半岛东北部海域冬、夏两季悬浮体浓度、浊度及水温和盐度调查资料,分析了研究区水体悬浮体浓度的季节性变化,探讨了其控制因素。结果表明:夏季浊度在0.2~37.8FTU之间变化,冬季浊度在1.5~100.1FTU之间变化,均表现为底高表低、东高西低的特征。夏季水温分层明显,表现为表层高、底层低的特征,盐度整体无明显变化;冬季温盐垂向上混合均匀,平面上表现为近岸低温低盐水体向远岸高温高盐水体的过渡。悬浮体浓度分布受潮流、波浪、温跃层和温盐锋面等因素影响。夏季,悬浮体垂向上受到温跃层影响,底层悬浮体难以向表层输运;平面上潮混合和波浪差异性作用阻碍了悬浮体的水平输运。冬季,强风浪促使悬浮体垂向混合剧烈,表层悬浮体浓度明显较夏季变高;平面上沿岸流和黄海暖流形成的温、盐锋面阻碍了水团间悬浮体的输运。     

珠江口洪季最大浑浊带的大小潮变化与机制分析*

基于ROMS三维模型, 模拟了珠江口洪季最大浑浊带的轴、侧向分布和大、小潮变化。模拟结果表明, 珠江口伶仃洋最大浑浊带的轴向位置在22.3°—22.45°N之间, 并随着潮流变化而周期性上下游迁移。控制最大浑浊带形成的主要因素是余流作用下的底层泥沙辐聚, 决定最大浑浊带位置的主要因素是水平对流输沙, 泥沙来源主要是上游浅滩沉积物的再悬浮。小潮期间堆积在浅滩的细颗粒沉积物在大潮期间被悬浮, 搬运到下游的滞流点位置, 在中滩南部和西滩外缘落淤。“潮泵”作用在大潮期间将泥沙向下游输运, 在小潮期间向上游输运; 垂向剪切作用则有利于悬浮泥沙的陆向输运; 二者共同作用产生泥沙辐聚, 形成最大浑浊带。大、小潮期间余流结构差异不大, 主要由密度差和潮汐混合不对称共同导致, 其中前者贡献更大。     

夏季北黄海水体浊度分布特征的初步研究

应用2007月7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度资料,与同步获得的悬浮物质量浓度进行拟合分析,结果表明,中底层水的相关系数在0.94以上,表层相关度较差.根据调查海域浊度的水平大面分布及选取的6个典型断面的垂直分布,初步阐述了夏季北黄海水体浊度的分布特征——近岸高和底层高,山东半岛北部沿岸、成山角海域和老铁山水道以及庄河河口附近海域为高浊度区.夏季北黄海冷水团对水体浊度分布具有控制性影响:调查海域水体垂向层结稳定,北黄海冷水团海域中下层表现为高盐、低温、高密特征,水体浊度小,且浊度锋面的分布与温度较为相近.同时,夏季北黄海冷水团对悬浮物的分布起到了屏障作用——在山东半岛北部沿岸和辽东半岛南部沿岸阻止了近岸悬浮物的经向输送,而在山东半岛东部沿岸则阻止了近岸悬浮物的纬向输送.     

烟台西部近岸海域冬季悬浮泥沙浓度时空变化及其输运特征

基于2017年12月在烟台港近岸海域6个站位大、小潮期的海流和悬沙同步观测资料,分析了悬浮泥沙浓度的时空变化规律,利用悬浮泥沙通量机制分解方法计算了研究区的悬浮泥沙输运通量,并初步讨论了潮流作用下悬浮泥沙的输运机制。结果表明,研究区各站位悬浮泥沙含量大潮期大于小潮期;大潮期各站位悬浮泥沙浓度多出现2～4个峰值,小潮期各站位悬浮泥沙浓度变化较为复杂,其规律性较弱;悬浮泥沙变化一般滞后于流速变化1～2 h。从平面分布上来看,研究区大潮期各站位悬浮泥沙浓度差异较大,小潮期差异较小;垂向上,大小潮期各层位悬浮泥沙含量变化不大,层化现象较弱。研究区水体的平流输运项主导着这一区域的悬浮泥沙输运,垂向净环流项起辅助作用,其他输沙项的贡献很小,研究区悬浮泥沙净输运方向与余流方向大致一致。大潮期垂向净环流项对悬浮泥沙输运的贡献略大于小潮期,小潮期平流输运项对悬浮泥沙输运的贡献略大于大潮期,大小潮变化对研究区泥沙输运影响显著。     

ASM-IV仪器在河口近底层悬沙浓度观测分析中的应用研究

近底层悬沙时空变化对于理解河口冲淤变化有着至关重要的作用。然而,长期以来河口近底层水体悬沙浓度的连续变化大都是基于单点观测数据或水样处理获取。基于此,本研究利用光学仪器边界层悬浮物剖面测量仪(Argus Surface Meter IV,ASM-IV)获得长江口南槽近底层进行连续10 d的实测数据,探讨ASM-IV仪器监测悬沙浓度精度的有效性。结果表明:(1)传统仪器布设方法所获取的数据,相对误差高于基于ASM-IV所测误差,在大、中及小潮期间的平均误差值分别为24.15%、17.31%和16.18%;越靠近底部河床,相对误差从距底52 cm向下随距底距离的减小而逐渐增大;(2)对于近底层单宽悬沙通量测量结果而言,传统测量仪器布设方法所测量数值一般偏小;(3)大潮时期近底层1 m内的水体悬沙分布均匀,分层不明显;在中、小潮时期,与近底层1 m内平均悬沙浓度相差最大的点皆位于距底20~50 cm附近。因而,近底层悬沙浓度测量时间在大潮时期或越靠近底层,利用ASM-IV监测近底层悬沙浓度值更为准确。中、小潮时期利用单点或采集水样测量时,选取0.8H层水体悬沙浓度代替近底层悬沙浓度较最底部水体悬沙浓度更为准确。     

ASM-Ⅳ仪器在河口近底层悬沙浓度观测分析中的应用研究

近底层悬沙时空变化对于理解河口冲淤变化有着至关重要的作用。然而,长期以来河口近底层水体悬沙浓度的连续变化大都是基于单点观测数据或水样处理获取。基于此,本研究利用光学仪器边界层悬浮物剖面测量仪(Argus Surface Meter Ⅳ,ASM-Ⅳ)获得长江口南槽近底层进行连续10 d的实测数据,探讨ASM-Ⅳ仪器监测悬沙浓度精度的有效性。结果表明:(1)传统仪器布设方法所获取的数据,相对误差高于基于ASM-Ⅳ所测误差,在大、中及小潮期间的平均误差值分别为24. 15%、17. 31%和16. 18%;越靠近底部河床,相对误差从距底52 cm向下随距底距离的减小而逐渐增大;(2)对于近底层单宽悬沙通量测量结果而言,传统测量仪器布设方法所测量数值一般偏小;(3)大潮时期近底层1 m内的水体悬沙分布均匀,分层不明显;在中、小潮时期,与近底层1 m内平均悬沙浓度相差最大的点皆位于距底20～50 cm附近。因而,近底层悬沙浓度测量时间在大潮时期或越靠近底层,利用ASM-Ⅳ监测近底层悬沙浓度值更为准确。中、小潮时期利用单点或采集水样测量时,选取0. 8H层水体悬沙浓度代替近底层悬沙浓度较最底部水体悬沙浓度更为准确。     

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.     

泉州湾水体结构的潮周期变化

泉州湾6个站点的观测数据显示：内湾涨潮流历时由底层向表层逐渐变短，而落潮流历时则逐渐变长；同时，各个站点实测的盐度水深结构也具有明显的潮周期变化特征，这可能与局地水体的层化和混合机制的交替变化密切相关．进一步定量分析S2站位上影响水体结构变化的四种机制发现：外湾的河口环流作用与潮汐张力、风混合以及潮汐混合作用相比要小一个量级．在一般天气条件下的大潮周期，潮汐混合与潮汐张力相互竞争是导致水体结构交替变化的根本原因；小潮周期由于潮流混合作用减弱，水体层化现象得以持续较长时间，风的搅动在特定时刻可以起到削弱层化结构的作用．     

山东半岛北及东沿海域冬季的逆温跃层及其与深底层逆流的关系

引用《渤海、黄海、东海海洋图集－水文》分册中有关逆温跃层分布变化图幅以及海流和温、盐度历史资料,指出山东半岛北及东沿岸区域冬季出现的逆温跃层现象与这里冬季潜伏于深底层暖流水有密切关系,半进一步认为围绕山东半岛北及东沿岸海域冬季的海水交换可能呈２层模式,在上层,低温,低盐的沿岸水自西向东南下;在深底层,相对高温、高盐的逆流水北上自东向西有直逼渤海海峡南部的势头。     

山东半岛北及东沿岸海域冬季的逆温跃层及其与深底层逆流的关系

引用《渤海、黄海、东海海洋图集——水文》分册中有关逆温跃层分布变化图幅以及海流和温、盐度历史资料 ,指出山东半岛北及东沿岸区域冬季出现的逆温跃层现象与这里冬季潜伏于深底层暖流水有密切关系 ,并进一步认为围绕山东半岛北及东沿岸海域冬季的海水交换可能呈 2层模式 :在上层 ,低温、低盐的沿岸水自西向东南下 ;在深底层 ,相对高温、高盐的逆流水北上自东向西有直逼渤海海峡南部的势头。     

夏冬季北黄海水体浊度分布特征研究

应用2007年1月和7月国家908专项北黄海区块水体调查获取的浊度等资料,分析了夏季和冬季北黄海海域水体浊度的水平和垂向分布特征,初步阐述了夏、冬季北黄海水体浊度分布具有南北高,中间低的特征。无论是夏季还是冬季,山东半岛东北沿岸和辽东半岛东南沿岸为高浊度区,中部海域受北黄海冷水团的影响而维持低浊度。夏季,北黄海冷水团导致的水体层结效应产生了"水障"作用——悬浮物只能沿岸分布和输送;冬季,山东半岛东端外海的强海流切变锋阻碍了悬浮物的纬向输送。此外,研究还发现由于黄海冷水团和黄海暖流的作用,导致夏、冬季黄海中部的沉积动力环境有所差异。     

冬季南黄海海水化学要素的分布特征及变化趋势

通过分析2007年1月12日—2月4日南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及变化趋势进行了研究。结果表明:1)在大部分海域,表、底层海水化学要素分布基本呈现上下均匀状态,这是冬季强烈的垂直混合作用的结果,同时黄海西部沿岸流、台湾暖流前缘水、东海北部的气旋式涡旋和黄海暖流也对各要素的分布发挥着重要的影响。2)调查海域中北部122°30′～124°00′E,34°42′～36°42′N范围内,底层黄海暖流的增温增盐效应较强,且水体垂直混合作用并未到达海底,近底层有跃层存在,使底层水既保留了夏季黄海冷水团水的特性,同时又由于黄海暖流的入侵而具有暖水的性质,跃层和夏季冷水团残留水为溶解氧(DO)和pH低值区的产生以及营养盐高值区的出现提供了良好的水文条件或动力因素。生物化学作用则是形成上述现象的内在原因,而且该跃层也阻碍了各生源要素的垂向输运,使底层水与底层以上水体具有明显不同的生化性质。3)冬季南黄海各化学要素除具有垂直均匀分布的特点外,在中北部各断面东侧还存在层化现象或锋面结构,表现为上层的垂直均匀分布和下层的梯度分布,这也是该海域近底层水体层化以及黄海暖流较强的增温增盐效应所致。