北部湾南部海域近底悬沙输运及地貌演变

利用1个海洋沉积动力过程原位监测系统在北部湾南部浅海陆架海域采集了18个潮周期的波浪、潮流、悬浮沉积物浓度、底床变化数据,分析了悬沙浓度变化特征,计算了近底悬沙通量并分析了潮流和波浪对底床演变的影响,结果表明:观测期间近底悬沙浓度的变化主要受水位波动、潮流的共同影响,波浪作用较弱;悬沙浓度的异常高值可能是上游沙波表面的泥沙滑落沉降所致;观测期间悬沙通量的波动规律与近底潮流速度变化一致,潮周期和涨落潮之间的悬沙通量有显著差别;在潮流作用下观测期间悬沙向西的净输运量约为15 158 kg/m,向北净悬沙通量为2 934 kg/m,东西向净通量远大于南北向净通量;近东西向波谷地形对南北向悬沙输运的限制作用可能导致了输运通量的显著差异;底床高程的变化在潮周期之间有差异,变化值在0.8~16.7 cm之间波动,厘米级底床高程的快速变化主要是由潮流流速的大小及往复潮流的不对称性造成的。这种变化可能与沙纹的运移有关,沉积物向下游方向的运移以及沙纹剖面形态的改变可以较合理地解释底床高程的变化特点。     

波浪与潮流对潮滩悬沙含量贡献的现场观测

通过实时观测黄河口洪季(9月)潮滩潮周期内悬沙浓度和波潮流等水动力因素的变化,并结合边界层悬浮物剖面测量仪(ASM-4)数据,讨论了悬沙浓度在潮周期内的变化及其影响因素,计算了再悬浮通量、分析了悬沙浓度的垂向分布特征。结果表明,一级海况下海流对再悬浮的贡献较大,二级海况下波浪对再悬浮的贡献较大。观测点悬沙浓度多以浓度峰的形式出现,既有潮流冲刷床面所引起的悬沙浓度峰,也存在由波致再悬浮和潮流输运所引起的悬沙浓度峰。     

南黄海废黄河口近岸海域近底部悬沙输运观测

2016年11月及2017年2月,在南黄海废黄河口近岸海域投放海底三脚架进行全潮座底观测,获得了大、中、小潮期间的水位、近底部流速和悬沙浓度数据。分析结果表明,研究区海域潮流显著地受沿岸地形影响,流向与岸线大致平行,落潮流流向以NNW向为主,涨潮流流向以SSE向为主,具有往复流性质;落潮历时长于涨潮历时。研究区是南黄海近岸海域的高悬沙浓度中心之一,底部悬沙浓度通常都维持在500mg/L以上,高悬沙浓度出现的时刻略滞后于涨、落急时刻;大风浪可以导致悬沙浓度急剧升高,对悬沙浓度的影响在短时间尺度内可显著超过潮汐作用。研究发现,该海域的悬沙浓度变化可以通过将一个完整潮周期划分为4个时段:涨潮前期(加速)、后期(减速)和落潮前期(加速)、后期(减速)来讨论。在中潮落潮期间、小潮涨潮后期及落潮前期,悬沙浓度与潮流流速呈显著正相关关系,表明在此阶段悬沙浓度的变化主要受再悬浮作用控制;其他阶段,悬沙浓度与流速的正相关性不显著,悬沙浓度的变化可能与平流输运作用有关。悬沙在大潮期间向东净输运,在中潮期间向西南净输运,在小潮期间向东南净输运。总体上看,废黄河口海域沉积物以向南输运为主,表明这里是江苏中部海岸的重要物源。     

枯季长江口南槽悬沙输运过程和机制研究

开展枯季河口悬沙输运机理研究对于揭示弱径流条件下的陆海相互作用、河口季节性冲淤和水沙关系等具有重要的科学意义.本文根据2018年12月18-25日长江口南槽3个站位连续13个潮周期的同步流速、流向和悬沙浓度等观测资料,运用通量机制分解法研究了各输沙项的特征、贡献和输运机理.结果 表明,从小潮至大潮流速和悬沙浓度不断增加,由南槽上部至下部流速和悬沙浓度逐渐降低.观测期间平均流速与平均悬沙浓度存在明显的正线性关系,但受底质空间差异影响,悬沙浓度对流速的响应强度存在显著的空间变化.枯季期间南槽存在着中上部向陆净输沙、下部向海净输沙的空间输运格局.平流输沙和潮泵输沙是影响和控制净输沙的关键因素,二者的强度和贡献存在明显的潮周期变化和空间变化,垂向环流输沙的强度很弱,对净输沙贡献很小.南槽涨落潮输沙不对称现象明显,流速、悬沙浓度和历时都具有一定的涨落潮不对称性,这些不对称现象共同调节和控制着潮周期净输沙强度和方向的时空变化.     

弱动力浅海中的悬沙输运机制:以天津港附近海域为例

根据在天津港附近海域获取的水动力和浊度数据,分析了悬沙输运特征和输运机制,结果表明:天津港附近海域受不规则半日潮控制呈低流态往复流特征,但涨潮流强于落潮流;涨潮期间底部悬沙浓度与垂线平均流速呈显著线性相关,存在显著的再悬浮作用;潮周期内的悬沙输运呈典型的不对称特征,形成向岸的净输运趋势。输运机制分析结果显示:潮泵效应(尤其是潮汐捕捉效应)是天津港附近海域悬沙输运的主要贡献项,其次是拉格朗日平流输运项,前者比后者高一个量级;垂向剪切作用最小。涨落潮期间流速与悬沙浓度的显著不对称是造成潮汐捕捉效应占主导的基本条件。在潮下带这种悬沙输运格局可能和潮间带发生的细颗粒沉积物捕集(堆积)作用有关。     

风暴过程中潮滩悬沙浓度和悬沙输运的变化及其动力机制——以长江三角洲南汇潮滩为例

悬沙浓度是淤泥质海岸重要的环境指标。为探讨潮滩悬沙浓度和悬沙输运对风暴事件的响应过程及其动力机制,于2014年9月"凤凰"台风过境前、中、后在长江三角洲南汇潮滩进行了现场观测,获得同步高分辨率的水深、波高、近底流速和浊度剖面时间序列(9个潮周期)。结果表明,风暴中平均和最大波高、波-流联合底床剪切应力、悬沙浓度和悬沙输运率可比平静天气高数倍;风暴期间高潮位低流速阶段悬沙沉降导致近底发育数十厘米厚的浮泥层(悬沙浓度大于10 g/L)。研究认为风暴事件中淤泥质海岸悬沙浓度和悬沙输运的剧烈变化其根本动力机制是风暴把巨大能量传递给近岸水体,进而显著增大波-流联合底床剪切应力,导致细颗粒泥沙再悬浮。     

三沙湾夏季底边界层动力过程及悬沙输运特征

基于2018年8月福建三沙湾湾内外共两个定点站位的船基和座底三脚架观测数据,研究了三沙湾底边界动力过程及悬沙输运特征。结果表明,三沙湾湾内湾外两个站位均表现出涨落潮历时相近但涨落潮流速明显不对称的现象,即湾内涨潮流速大于落潮流速,湾外则相反。湾内水体受淡水输入影响较大,表现出落潮期间显著的温盐层化,而涨潮期间水体混合良好;湾外水体受淡水影响不明显,表现为水体温度主导的层化。通过对底边界层动力过程的分析表明,湾内（距底0.75 m）、湾外（距底0.50 m）站位底边界层的平均摩阻流速分别是0.016 m/s、0.013 m/s,且两个站位拖曳系数基本相等（2.03×10-3）,表明在相同流速下湾内站位的底部切应力更大,近底沉积物再悬浮和搬运相对湾外站位更为显著。因此观测期间悬沙浓度最大值出现在湾内站位,为109 mg/L,且悬沙在垂向上的分布可达上层水体;湾外站位悬沙浓度更低,并且底部悬浮泥沙仅能影响至距底5 m的水体。悬沙通量机制分解结果表明,三沙湾夏季的潮周期单宽悬沙从湾外向湾内方向净输运,湾内站位向湾内方向净输运74.88 g/(m·s),平流输沙占主导作用,贡献率41.7%;湾外站位向湾内方向净输运10.57 g/(m·s),主要受平流输沙和垂向净环流的控制,贡献率94.9%     

闽江河口潮滩季节性冲淤变化格局及其控制机制

潮滩是潮汐作用下形成的细颗粒沉积物堆积体，在世界范围内分布广泛，在碳汇和海岸防护中发挥着十分重要的作用。随着河流输沙的减少，河口潮滩冲淤格局发生了变化，直接影响了潮滩功能发挥，亟需开展河口潮滩短周期的冲淤变化过程研究，为评估潮滩功能提供科学依据。根据在福建闽江口琅岐岛潮滩开展的不同季节沉积动力要素（水深、流速、波浪、悬沙浓度）和现场冲淤观测及表层沉积物的粒度分析结果，琅岐岛潮滩表层沉积物在夏季主要以粉砂和黏土组成的细颗粒沉积物为主，冬季则主要以砂和粉砂组成的粗颗粒沉积物为主；潮间带上部的互花米草盐沼总体以持续淤积为主，潮间带中部和下部表现出周期性的冲淤特征，总体以夏季淤积、冬季侵蚀为总特征，并且潮间带中部的冲淤变化幅度较潮间带下部大；冬季潮流流速、波浪作用及悬沙浓度均大于夏季，冬季潮周期内近底部悬沙以净向海输运为主，而夏季则以净向岸输运为主。综上所述，闽江口潮滩冲淤变化主要受动力过程控制，冬季波浪作用导致表层沉积物发生再悬浮，并被较强的潮流净向海输运，导致滩面发生侵蚀；夏季，波浪作用较弱，水体中的悬沙易发生沉降，较弱的潮流将泥沙净向岸输运，导致潮间带发生淤积。     

庙岛海峡周边海域表层沉积物再悬浮及悬浮泥沙输运机制

根据实测水文泥沙资料,利用悬浮泥沙沉降公式、泥沙起动流速公式、再悬浮通量与沉降通量公式以及通量机制分解方法,分析了庙岛海峡周边海域的悬浮泥沙时空分布和变化特征,计算了再悬浮通量、沉降通量、单宽悬浮泥沙输运量,探讨了表层沉积物再悬浮和悬浮泥沙运移特征及动力机制。结果表明,悬浮泥沙浓度周期变化与潮流流速周期变化具有较好的相关性,底层悬沙浓度变化对高流速的响应比较明显,表层悬沙浓度变化对低流速响应比较明显;悬浮泥沙单颗粒沉降现象不明显,除庙岛海峡外其他海域较适合悬浮泥沙絮凝沉降,并以中、底层絮凝沉降为主,且表现出自表层至底层絮凝沉降作用逐渐加强趋势;表层沉积物再悬浮对近岸浅水区、庙岛群岛周边海域水体悬浮泥沙浓度的影响显著于其他海域;悬浮泥沙输运整体以平流输运为主,垂向净环流为辅,庙岛海峡南侧向黄海输沙、北侧向渤海输沙,二者同时进行,悬浮泥沙净输运主要由水道向两侧浅滩。     

长江口北港口门海域悬沙输运机制分析

根据2012年10月24日至11月1日在长江口北港口门海域获取的沉积动力学数据,采用输运通量分解方法分析水沙输运机制。结果表明,长江口北港口门附近海域涨、落潮期间底部悬沙浓度与近底部流速呈显著线性相关,存在显著的再悬浮作用;潮周期内的悬沙输运具不对称特征,涨潮悬沙浓度大于落潮悬沙浓度,悬浮泥沙有向陆输运的趋势。拉格朗日平流输运是影响悬沙输运的主要贡献项;潮泵效应(尤其是潮汐捕捉效应)以及河口垂向环流作用是两个次要影响因素,在影响程度上前者比后者略大。观测发现,长江口北港口门海域潮流除了具有涨落潮流速、历时等不对称现象外,还具有流速结构不对称的特征,进而导致涨、落潮底部湍流混合程度不对称与输沙不对称,这可能是造成悬沙向河口内输运形成最大浑浊带的重要因素。     

Cross-shore suspended sediment flux in the salt marsh pioneer zone of Chongming eastern beach in the Changjiang Estuary in China

Between April 2002 and April 2003, in situ measurements of water depth, current velocity and suspended sediment content were carried out in edge region of East Chongming salt marsh and neighboring bald flat in the Changjiang (Yangtze) Estuary under different weather conditions. Cross-shore suspended sediment flux was calculated and analyzed. The results show that under calm weather conditions, the current velocity process in bald field and salt marsh area varied differently during semidiurnal tidal cycles. Owing to current velocity asymmetry, mean SSC during flood tide phase was 1.8 times higher than that of ebb tide phase. As a result, net onshore sediment flux controlled cross-shore suspended sediment transport process and salt marsh pioneer zone was generally accreting. There was significant positive correlation between total sediment flux and quartic power of maximum water depth. It indicates that tidal ranges dominate suspended sediment transport and sedimentation process in the salt marsh pioneer zone under the calm weather condition. The sedimentation rate on the adjacent mudflat was higher than the salt marsh, which induced stable accreting of salt marsh towards the sea. The wind events enhanced SSC and current velocity during the semidiurnal tides. And the remarkable onshore net sediment flux could occur on the high marsh and mudflat close to the marsh fringe during the short period under the rough weather condition.     

长江口北支悬沙浓度在潮周期内和大小潮周期尺度的变化特征及输运研究

Profiles of tidal current and suspended sediment concentration(SSC) were measured in the North Branch of the Changjiang Estuary from neap tide to spring tide in April 2010. The measurement data were analyzed to determine the characteristics of intratidal and neap-spring variations of SSC and suspended sediment transport. Modulated by tidal range and current speed, the tidal mean SSC increased from 0.5 kg/m3 in neap tide to 3.5 kg/m3 in spring tide. The intratidal variation of the depth-mean SSC can be summarized into three types: V-shape variation in neap tide, M-shape and mixed M-V shape variation in medium and spring tides. The occurrence of these variation types is controlled by the relative intensity and interaction of resuspension, settling and impact of water exchange from the rise and fall of tide. In neap tide the V-shape variation is mainly due to the dominant effect of the water exchange from the rise and fall of tide. During medium and spring tides, resuspension and settling processes become dominant. The interactions of these processes, together with the sustained high ebb current and shorter duration of low-tide slack, are responsible for the M-shape and M-V shape SSC variation. Weakly consolidated mud and high current speed cause significant resuspension and remarkable flood and ebb SSC peaks. Settling occurs at the slack water periods to cause SSC troughs and formation of a thin fluff layer on the bed. Fluxes of water and suspended sediment averaged over the neap-spring cycle are all seawards, but the magnitude and direction of tidal net sediment flux is highly variable.     

基于ADCP反演渤海湾悬浮体浓度年变化

基于座底ADCP实测回波强度信号,结合短期实测悬浮体质量浓度,反演长时间序列悬浮体质量浓度,定量分析了渤海湾近一年悬浮体质量浓度变化特征及其影响因素。结果表明:受风浪影响,该区悬浮体质量浓度具有明显季节性变化特征,风浪作用强烈的季节其悬浮体浓度表现为相对高值。悬浮体净输运同样具明显季节性变化,秋冬强风浪作用下,悬浮体的净输运量明显增加;而在不同季节,月净输运方向具有不同的主输运方向。悬浮体质量浓度日变化受潮流控制明显,长周期变化则主要与风场的变化有关。潮流涨急过程与风致大浪过程均可引起沉积物再悬浮,导致悬浮体浓度明显增高。     

黄河口挑河河口悬沙分布与输移特征研究

基于实测资料对黄河废弃河道挑河河口段的悬沙分布及输移特点进行了研究。结果表明:挑河河口段悬沙浓度与潮流流速正相关,风浪作用则导致悬沙质量浓度大大提高;在空间尺度上悬沙浓度呈河口高、河道上游低的特点;挑河河口附近,涨潮流输沙明显占优势,向河道内侧,悬沙输移率有所降低,且逐渐转变为落潮输沙占优势。结合河口外侧海域冲淤演变趋势以及悬沙输运动力机制,认为河口段河道总体处于弱淤积状态,而风浪作用可以加速河道淤积。本研究可为挑河的河口演变和航道整治等提供参考。     

夏季浙江沿岸陆架区泥沙输运机制

基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料,运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法,探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季,近岸含沙量规律性较强,由西至东逐渐降低,由南至北逐渐升高,且与潮流有非常好的对应关系,呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小,悬沙输运中平流输运占主导地位,其次是垂向净环流对悬沙输运的影响,近岸海域表现为向海输沙,30 m以深海域表现为东北向输沙,同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运,在流系以及海底地形的影响下,中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季,悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运,估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。     

Short-term variations and influencing factors of suspended sediment concentrations at the Heisha Beach,Guangdong, China

Knowledge of sediment variation processes is essential to understand the evolution mechanism of beach morphology changes. Thus, a field measurement was conducted at the Heisha Beach, located on the west coast of the Zhujiang River(Pearl River) Estuary, to investigate the short-term variation in suspended sediment concentrations(SSCs) and the relationship between the SSC and turbulent kinetic energy, bottom shear stress(BSS), and relative wave height. Based on extreme event analysis results, extr...     

南黄海辐射沙洲附近海域悬浮体的研究

对2003年春季(3—4月)和秋季(9月)南黄海辐射沙洲附近海域的悬浮体样品进行了空间分布特征、有机无机组成、粒度特征及其季节变化分析。结果表明:(1)2003年春季研究区内悬浮体浓度要普遍高于秋季的悬浮体浓度。悬浮体浓度最高值区位于长江口-老黄河口之间的近岸区。陆源物质为主的无机组分是悬浮体的主体成分,特别是在近岸浅水区和接近海底的底层水中尤为突出;(2)研究区海水中的悬浮体主要来源于辐射沙脊区(老黄河-长江复合三角洲)沉积物再悬浮;(3)悬浮体分布是风浪、潮流及沿岸流等多种因素综合作用的结果,而风浪和潮流是影响本区悬浮体分布的主要因素,巨大的风浪和强大的潮流造成辐射沙洲海底的沉积物再悬浮、搬运和再沉积,并在苏北沿岸流的作用下向沙洲外缘输运。     

黄河三角洲潮滩高浓度悬浮沉积物的控制因素

黄河口潮滩以其悬浮沉积物浓度高而闻名。但是，目前对其高浓度悬浮沉积物的控制因素和来源的了解尚不清晰。因此，本文基于黄河口潮滩上为期7天的水动力(水深，波高和水流速度)和悬浮沉积物浓度观测，对黄河口潮滩不同海况下悬浮沉积物的控制因素和来源进行分析。数据显示，在大部分时间里，黄河口潮滩处于1级海况下(波高小于0.1m)，SSC的变化范围为0.1-3.5 g/L，潮流的沉积物输运为悬浮沉积物的主要来源。但是，当水动力作用增强并且导致海底发生大规模侵蚀时，再悬浮沉积物成为了悬浮沉积物的主要来源，水体中的悬浮沉积物浓度可达到17.3 g/L。我们发现悬浮泥沙通量主要受平流输运的控制，而波浪引起的切应力也可通过影响悬浮泥沙浓度影响悬浮泥沙通量的变化。在观测期间， 1级海况下，流致再悬浮沉积物浓度(RSC)大于波致RSC。与此相反，在2级海况下，波致RSC大于流致RSC，例如，在观测期间出现的单个波浪事件导致6小时内海床被侵蚀了11.8 cm。该研究揭示了河控河流三角洲潮滩附近高悬浮沉积物浓度的不同控制因素，并有助于我们更好地了解三角洲的沉积和侵蚀机制。     

山东半岛沿岸海域悬浮体时空分布及形成机制分析

依据2015年GOCI(geostationary ocean color imager)卫星影像反演的悬浮体浓度数据,分析了山东半岛沿岸海域表层悬浮体质量浓度和锋面月变化特征,揭示该海域悬浮体的分布特征和扩散格局,并结合风速、波高以及海表温度数据,对其控制因素进行初步探讨。结果显示:研究区内悬浮体质量浓度整体表现为冬季最高,春秋次之,夏季最低的分布特征;悬浮体扩散过程可以划分为4个阶段,冬季稳定外输,春季向岸退缩,夏季近岸贮存,秋季向外扩散。此外,山东半岛近岸存在一条悬浮体质量浓度高于10 mg/L的浑浊带,该浑浊带同样表现出季节变化,它在秋季开始形成,其悬浮体含量、幅宽及延伸范围在冬季达到最大,春季减弱,夏季消失。研究认为山东半岛沿岸海域的表层悬浮体来源主要是海底沉积物的再悬浮。风场、海浪以及沿岸流的强弱变化对悬浮体分布和输运的季节变化有重要的控制作用:风场和海浪影响海水混合搅拌强度,改变海底沉积物再悬浮作用的临界深度,进而影响表层海水悬浮体浓度,致使悬浮体浓度与风浪的月际变化趋势基本一致;沿岸流携带高浓度悬浮体沿山东半岛输运形成沿岸浑浊带,沿岸流的强度变化直接控制浑浊带的季节变化。