长江口南槽最大浑浊带潮周期内悬沙变化规律及其影响因素

最大浑浊带水体悬沙时空变化过程是河口沉积动力学研究的核心内容之一。利用2013年6月16—24日在长江口南槽最大浑浊带自小潮至大潮连续9天的逐时定点水文及悬沙观测资料,分析南槽最大浑浊带悬沙垂向变化特征及影响机制,由此加深对长江口最大浑浊带形成及变化的理解。主要结果包括：(1)南槽最大浑浊带悬沙平均粒径为3.52～18.84μm。从小潮到大潮、从表层水体到底层水体,悬沙粒径逐渐增大,水体含沙量逐渐增大,含沙量为0.12～2.29 g/L。(2)水体流速呈现自下而上、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙粒径的关联度较好;而水体盐度呈现自上而下、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙含量的关联度较好。(3)南槽最大浑浊带水体悬沙垂向变化涵括两种控制机制：涨落潮作用引起的底沙再悬浮控制水体悬沙约7 h的周期性变化;涨潮流挟带的口外泥沙絮凝形成的絮团在涨潮流和重力作用的影响下引起水体悬沙出现约14 h的周期性变化特征。     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。     

长江口新桥水道表层沉积物分布格局及其影响因素

涨潮槽是全球河口普遍存在的重要地貌单元,其动力沉积过程直接关乎河口涨潮槽冲淤稳定。但因径、潮流耦合及高强度人类活动,当前世界大部分河口涨潮槽动力沉积已发生迅速变化,进而引起河槽萎缩。基于此,以2020年6月在长江口南支最大的涨潮槽——新桥水道采集的大范围表层沉积物样品为基础,利用样品的粒径数据并借助经验正交函数（EOF）开展新桥水道表层沉积物分布格局及其影响因素研究。结果表明：新桥水道可分为3个沉积区,其中新桥水道上游河段沉积物主要由粉砂质砂和黏土质粉砂组成,沉积物分选较差;新桥水道中游河段沉积物由砂组成,沉积物分选较好;新桥水道下游河段沉积物分选性差,主要由砂、粉砂质砂、砂质粉砂以及黏土质粉砂组成。新桥水道沉积动力特征可以分为3种模式,其中主要模式为径流和潮流共同作用下,新桥水道上游及下游局部河道形成以砂质粉砂与黏土质粉砂为主的沉积格局;次要模式为局部河势影响下,新桥水道中、下游局部河段形成以粉砂质砂为主的沉积格局;第三模式为洪季径流影响下以砂为主的沉积格局。扁担沙沙尾下移导致进入新桥水道径流增强引起表层沉积物变粗。东风西沙水库的构建诱发新桥水道上段尖端沉积物变细。     

1982和2012年枯季长江口最大浑浊带悬浮泥沙和盐度垂向剖面特征对比

2012年1月在长江口北港、北槽和南槽水域纵断面开展枯季多船准同步观测,将获得的大小潮悬浮泥沙和盐度数据与1982年12月同水域调查结果进行对比分析。结果表明:2012年长江口最大浑浊带枯季悬沙浓度比1982年减小了约50%;北港、北槽、南槽相近测点的大潮垂向平均悬沙浓度相较于1982年分别减小了43%、60%和40%,2012年长江口表层平均悬沙浓度与1982年相比减少了约53%。北港断面浑浊带核心与1982年浑浊带核心位置相近;北槽浑浊带核心向内迁移;南槽浑浊带核心位置向外迁移。2012年与1982年枯季遥感反演的长江口同水域表层悬浮泥沙浓度也明显降低。在30年来入海泥沙持续减少背景下,长江口3条入海主汊的最大浑浊带特征依旧显著,径流与潮流的此消彼长、径流的季节分配不同以及口内汊道分流分沙比的变化影响了长江口最大浑浊带核心的移动,浑浊带悬沙浓度最高的地段也是盐度梯度最高的地区。     

长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系

2003和2004年枯季在长江口采集水样并作水文观测，对所获水样进行过滤和粒度分析，以计算悬沙浓度和悬沙粒度分布。结果表明，2003年11月小潮期间，悬沙中值粒径与悬沙浓度存在着显著的指数关系，在大潮期间没有显著关系；在2004年2月小湖期间，两者之间没有显著关系，但在大潮期间存在着显著的指数关系。枯季水体悬沙以粉砂组份为主，并且随着向口外的推移，细颗粒组份逐渐增加，但在拦门沙最大浑浊带附近，由于絮凝作用，沉积物粒度变幅较大，可产生粒径粗化的现象。小潮期间，砂含量较低，但与悬沙浓度之间有显著相关关系；大潮期间，悬沙粒径粗化，但砂含量与悬沙浓度之间的关系不显著。上述分布趋势与沉积物来源、当地的水动力条件和絮凝作用等因素有密切关系。     

长江口南槽最大浑浊带枯季大小潮悬沙峰特征及其动力机制

长江口最大浑浊带是陆海交汇的核心区域,其航槽是扼海-河联运的咽喉,悬沙峰的涨落潮周期变化深刻影响航槽的稳定性。本文利用长江口南槽上、中、下段3个站点枯季小潮和大潮的流速、盐度、悬沙平均粒径和悬沙浓度的实测资料,分析最大浑浊带悬沙峰特征及其动力机制。发现:流速和滩槽交换增强导致大潮平均悬沙浓度比小潮增加了0.78—1.97倍,絮凝也导致憩流底层悬沙浓度增加8%左右,但流速和絮凝与悬沙浓度的关系均非线性。大小潮盐度梯度与底层悬沙浓度关系呈现高线性相关关系,表明盐度梯度强化或突变是泥沙再悬浮形成悬沙峰的主要动力。     

长江口南槽最大浑浊带短周期悬沙浓度变化

2003年2月17～24日,在长江口南槽最大浑浊带地区进行了大、小潮水文泥沙定点连续观测.用OBS-5观测水深、盐度和浊度,用直读式海流计(SLC9-2)观测不同水层流速,同时获取了不同潮时不同水层悬沙水样.通过对水深、盐度、浊度、悬沙浓度和流速等数据进行大、小潮周期对比与分析.得出如下主要结果:(1)盐度和水流流速变化范围分别为13.5～22.3和0.30～2.13 m/s;(2)表层与底层悬沙浓度变化范围分别为180～222 mg/L和1 019～1 300 mg/L;(3)一个潮周期内,可出现4次悬沙浓度峰值;(4)通常情况下,悬沙浓度值涨潮大于落潮,大潮大于小潮,但强风或风暴潮会改变大、小潮的悬沙浓度变化格局.研究表明,研究区悬沙浓度变化具有一定的周期性和规律性,但也存在一些不确定性.长江口南槽最大浑浊带的发育主要是由于"潮泵效应"和盐水异重流引起的对床底侵蚀和泥沙再悬浮造成的.另外,动水絮凝和滩槽之间泥沙交换,也对最大浑浊带的形成与发育有重要影响.     

椒江河口洪季最大浑浊带核部的悬沙分选机制

以实测悬沙粒径、流速、含沙量资料为基础,通过悬沙不同粒级组分、中值粒径以及粒度参数的统计,分析椒江河口最大浑浊带核部悬沙粒径分布变化特性。研究表明,悬沙粒径分选主要受物质来源、潮流动力作用下底部部分物质再悬浮和絮凝沉降3个因素的影响。其中第二个因素起主导作用,大潮期比小潮期显著,第三个因素的作用主要发生在涨落憩前后低流速期,并在表层较近底层的水体明显。     

长江口阳离子浓度与细颗粒泥沙絮凝沉积

本文根据长江口细颗粒泥沙絮凝沉积试验和长江口一年的实测阳离子浓度资料,分析了阳离子浓度对细颗粒泥沙动水絮凝沉积的影响。文章指出,细颗粒泥沙动水絮凝存在絮凝最佳离子浓度,对长江口悬浮泥沙,该浓度约为170×10(-3)mo1/dm3;在阳离子浓度相同的水体中,高价离子比低价离子更能促进细颗粒泥沙的动水絮凝沉积。文章分析了长江口阳离子浓度变化及其与细颗粒泥沙絮凝沉积的关系后指出,长江口南槽阳离子浓度受径流影响,洪季浓度低,枯季浓度高,但8～9月高温高盐的台湾暖流逼近长江口时,口门附近的阳离子浓度明显升高。文章指出,长江口细颗粒泥沙絮凝最佳阳离子浓度恰好位于拦门沙滩顶,170×l0(-3)mol/dm3阳离子浓度等值线通过最大浑浊带的核心。文章认为,长江口阳离子浓度的时空变化,影响细颗粒泥沙絮凝沉积强度和沉积部位,对拦门沙的发育及冲淤变化有重要影响。     

潮滩悬沙粒度参数的动力沉积学意义

根据１９８３年１０月和１９８４年５月两次大潮期悬沙粒度和流速的同步观测资料及细颗粒泥沙动水絮凝沉积试验成果，分析悬沙粒度参数的动力沉积学意义。结果表明，在以细颗粒泥沙絮凝临界流速（２１ｃｍ／ｓ）为界的两组悬沙样中，悬沙偏态系数和大于４．０μｍ粒级悬沙的百分含量在散点图中有显著分离；中值粒径和峰态系数有一定的分离；分选系数和大于１６μｍ粒级悬沙的百分含量几乎无分离；但中值粒径、分选系数，偏态系数和大     

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。     

伶仃洋表层沉积物特征及其泥沙运移趋势

根据伶仃洋表层沉积物的粒度分析资料,探讨表层沉积物的特征,并在此基础上应用Gao-Collins粒径趋势分析方法(GSTA模型)分析了伶仃洋表层沉积物的泥沙净输运趋势。结果表明,伶仃洋表层沉积物共有6种类型,其中以黏土质粉砂分布最广泛。受径流、潮流、波浪和陆架水入侵等多种动力作用,伶仃洋表层沉积物颗粒在北面最粗,南面次之,中间最细,东面略粗,西面略细;分选由中部向东、西两岸逐渐变好,但总体分选差;不同级配的泥沙分布和沉积特征存在差异。伶仃洋泥沙运移规律较复杂,泥沙呈现出向西南输运的总趋势;内伶仃洋四周泥沙受各种力作用,呈现出顺时针方向的环流运移,中心区域为最大浑浊带,泥沙以垂直落淤为主。淇澳岛以南至澳门半岛以东海域受粉砂和黏土向西扩散影响,泥沙向西运移。大屿海峡及外伶仃岛附近海域为高盐水入侵通道,泥沙向西北运移。     

闽粤交界处大埕湾海域表层沉积物分布运移特征及沉积动力环境分区

大埕湾位于闽粤交界处,是典型的岬角弧形开放型海湾,本文基于实测的海流、表层沉积物数据,分析了大埕湾海域表层沉积物的分布特征,计算了再悬浮通量与输运通量,结合粒径趋势分析方法探讨了表层沉积物运移趋势,利用Flemming三角图示法对沉积动力环境进行分区并分析了泥沙输运的主要控制因素。结果表明,研究区表层沉积物有砂质粉砂、粉砂、含砾泥和泥4种类型,沉积物颗粒较细,整体以粉砂和泥为主,砂质粉砂和含砾泥呈圆斑状零星分布;粒级组分含量和粒度参数平面分布分区明显,黏土组分、分选系数和偏态值呈现“东北小西南大”的特点,粉砂组分和峰态值则表现出相反趋势。观测期间表层沉积物日再悬浮量为41.86kg/m2,日净输运通量40.36kg/m,逐时再悬浮通量值和单宽输沙率大小与潮流流速变化相关性较好,且涨潮段大于落潮段,净输沙指向涨潮方向,由西南向东北方向输沙。研究区沉积动力环境可划分为DⅡ、EⅡ和EⅢ3个分区,沉积物搬运以悬移为主,潮流和波浪是研究区泥沙起动及输运的主要动力,泥沙来源主要有近岸侵蚀供沙、东西两侧海域输沙以及少量短源季节性陆源碎屑补给3方面。     

长江口邻近陆架沉积物粒径变化趋势及动力成因

基于长江口外邻近陆架近20年实测数据,分析了邻近陆架区域表层沉积物中值粒径、砂-泥分界线和泥质区变化规律,并探讨了自然机制和人类活动等对其影响。结果表明:1近期(2006-2010年)长江口邻近陆架区域沉积物中值粒径和砂、粉砂和粘土等值线分布格局较2006年以前未发生明显变化;2伴随流域入海泥沙量和海滨区悬沙浓度的减小,陆架区域表层沉积物中值颗粒表现为粗化趋势发展;3陆架区域砂-泥分界线2004-2007年在北侧(31°30′以北)无明显趋势,南侧(31°30′以南)为向口内移动,2008-2010年无论南侧还是北侧均为向口内移动,主要受长江径流枯水期,引起潮流水动力相对增强、悬沙浓度减小及苏北沿岸流等影响;4泥质区域为长江口沉积速率最大区域,由于入海泥沙和海滨区域悬沙浓度降低,三角洲侵蚀等环境下表现为减小趋势,因北槽深水航道整治工程的实施改变了南北槽分流比,南槽下泄径流水动力增加,使得泥质区位置存在南偏趋势。     

长江河口北槽河道悬沙絮团特性及其影响因素研究

利用多种先进室内外测量仪器进行河口现场观测和室内电镜扫描获得相关资料,对长江河口北槽河道细颗粒泥沙絮凝的水沙环境、絮团的微观形态结构、絮团的粒径组成及其主要影响因素进行了综合分析和讨论。结果表明,北槽河道具有非常适宜细颗粒泥沙絮凝的潮流、盐度、含沙量和悬沙颗粒粒径等基本环境条件。北槽河道悬沙絮团形态多样,主要包括松散状絮团、蜂窝状絮团和密实状絮团。絮团主要由细粉砂和黏土类细颗粒泥沙组成,表面多粗糙不平,结构或密或疏。絮团粒径变化与潮周期动力过程密切相关,具有周期性变化特征。涨、落憩时絮团粒径较大,涨、落急时絮团粒径较小。絮团粒径涨憩大于落憩,小潮大于大潮。垂向上,絮团粒径由表层至底层逐渐增大。周期性潮流流速对北槽河道悬沙絮团粒径变化起到了控制作用。北槽细颗粒泥沙絮凝作用,是导致疏浚航道发生回淤的主要原因之一。     

黄河三角洲飞雁滩沉积物颗粒度分布和粒度参数特征及水动力解释

黄河三角洲飞雁滩因入海河口改道而缺乏泥沙来源,导致海滩蚀退10余km。近30a来,蚀退后的浅滩在不同潮流和风浪的作用下,浅海滩沉积物颗粒在空间分布上出现明显的差异,表现为浅水区沉积物粗于深水区,来沙少的沉积区粗于来沙多的沉积区。根据2004年实测沉积物颗粒度参数和实测水流及风浪资料分析,该海滩可以分为三个沉积区:I号沉积区,水深较浅,泥沙补给较少,主要受不同风浪的影响,沉积物颗粒组成较粗,以细砂和粉砂为主,分选良好,目前抗冲能力较强;II号沉积区,水深较浅,水流较弱,常受来自高中低潮滩下泄水流携带的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粉砂质粘土为主,分选较差;III号沉积区,水深大,在潮流和风浪作用下,常有来自沿岸尤其I号沉积区的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粘土质粉砂为主,分选较差。黄河三角洲飞雁滩桩106海滩沉积物空间分布较好地反映了泥沙来源和沉积动力条件,该成果可为海岸海滩防护工程规划设计提供科学依据。     

鸭绿江河口最大浑浊带水动力特征对叶绿素分布的影响

在河口最大浑浊带有独特的生态动力过程。利用鸭绿江河口最大浑浊带上下游两个定点站和大面站的流速、叶绿素和浊度数据,在分析最大浑浊带形成的基础上探讨了悬沙浓度与叶绿素浓度分布的对应关系及最大浑浊带水动力特征对叶绿素分布的影响。分析结果表明,定点站大小潮涨落潮时均出现悬沙浓度与叶绿素a浓度的高值分布中心,该中心主要出现在底部,且高叶绿素a浓度与高悬沙浓度中心相对应。通过对最大浑浊带形成机制的分析发现,强烈的底部泥沙再悬浮是鸭绿江河口最大浑浊带形成的主要原因。最大浑浊带内悬沙浓度与叶绿素a浓度的相关关系均为底层大于表层,大潮高于小潮;高叶绿素a浓度与高悬沙浓度时刻有很好的对应关系,在一定程度上表明水动力特征对叶绿素a浓度在时间和空间上的分布有重要影响。初步分析认为鸭绿江河口最大浑浊带内的高叶绿素a浓度主要是由再悬浮作用使底部沉积物中的底栖藻类和沉积物一起聚集在水体的底部造成的,但是该结论还有待结合其他相关研究进一步检验。     

高浑浊度河口沉积物的沉积机理评述

该文主要介绍了潮流对沉积作用的影响，沉积物的再悬浮和最大浑浊带的形成机制以及影响沉积物絮凝沉降的因素。潮流是搬运河口泥沙的主要动力，沉积在河口拦门沙的泥沙会在潮流的作用下向河口外继续搬运。沉积物的再悬浮和最大浑浊带密不可分，正是由于沉积物在周期性潮流的作用下引起再悬浮，为最大浑浊带的形成提供了条件。影响沉积物絮凝沉降的因素很多，有内因，也有外因。内因是颗粒物自身的性质；外因如盐度、流速、pH值等。     

杭州湾口北部的表层沉积物粒度分布和动力沉积作用研究

在杭州湾口北部海区以1km的网格间距采集了621个表层沉积物样品。粒度分析表明，粉砂和粘土为主的细颗粒沉积类型占90％强，主要分布在开阔海区；细砂为主的沉积类型近占10％，集中在岛屿附近。按颗粒质量百分数，细砂粒组占约10％，粉砂占60％，粘土占30％。表层沉积物中的砂主要来源于岛峡下的晚更新世陆相砂砾的侵蚀产物；粘土来自长江输砂；粉砂主要来源于长江输沙，但东南部海区明显受外海来沙的影响，含量增加约10％。     

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。