南渡江河口洪、枯季节水文泥沙变化特征及台风“海鸥”对入海水沙的影响

基于2014年最新的洪、枯季节实测资料,分析了南渡江河口海域水文泥沙的季节性变化特征,借助台风"海鸥"过境期间的河道监测数据,研究了台风天气造成的洪水事件对河流入海水沙通量的影响。研究结果表明:(1)洪、枯季节河口海域的水体层化作用不强,洪季的水温高于枯季,但盐度低于枯季。水温呈现向海递减的趋势,而盐度整体分布较为均匀;(2)河口水体含沙量近岸大于远岸,枯季河口三角洲泥沙向西输运。洪季含沙量明显高于枯季,大量泥沙在台风季节被冲刷入海,而后向海或向西输运扩散;(3)河口海域为不规则全日潮,呈现东西向往复流特征。温度、盐度和浊度均呈现较强的潮汐性变化特征;(4)枯季河道内存在明显的盐水楔,锋面处的垂向梯度很大,在口门向陆大约12—15 km以远的河道水体不再受潮汐影响;(5)台风"海鸥"影响下,南渡江洪峰期间的径流量和含沙量均远远超过多年平均值,反映了南渡江河口地区"台风季节"的特点。     

长江口盐度的时空变化特征及其指示意义

2003年2,7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文测验,布控范围西自江阴东至口外-20m,测验站点覆盖4条入海汊道.测验资料统计分析表明:(1)径流大小、汊道分流比、潮汐强弱和地形条件是控制盐度时空变化的主要要素;(2)在盐度空间分布上从大至小的顺序是:北支,南槽,北槽,北港口;(3)北支枯季发生盐水倒灌南支,而洪季可有一半以上区段为淡水所控;在其他3个入海汊道中,北港口门段是长江口盐淡水混合相对最弱的区段,盐度潮周期变幅最大,但洪枯变幅最小;南槽的盐淡水混合较强,盐度潮周期变幅较小,但洪枯变幅很大;北槽介于两者之间.(4)盐度时空变化反映洪季北支、南港和南槽分流比都有所增加.     

运用分粒级的泥沙垂线分布分析长江口泥沙絮凝沉降特征

据扩散理论提出运用分粒级的泥沙垂线分布推算各粒级相对沉速ω_ｉ／ω_ｃ，絮凝因素比Ｆ_ｉ／Ｆ_ｅ和絮凝指标ｆ的方法，由此分析长江口１９９０年８月的实测数据。长江口泥沙的沉速曲线和絮凝指标在近口段、河口段和口外海滨段存在着明显的区域差异。絮凝沉降特征的主要变化产生的低盐度区。现场动态沉降规律与实验室模拟所得的静态沉降规律具有相似的变化趋势。     

伶仃洋河口泥沙絮凝特征及影响因素研究

泥沙絮凝对河口细颗粒泥沙运动过程起着极其重要的作用。本文通过LISST-100激光粒度仪等仪器实测伶仃洋河口2013年洪季悬浮泥沙絮凝体现场粒径及水动力、泥沙条件,结合实验室悬沙粒径分析,研究大小潮期间伶仃洋河口泥沙絮凝特征,探讨紊动剪切强度、含沙量、盐度分层及波浪等因素对伶仃洋河口泥沙絮凝的影响。结果表明:伶仃洋河口水体中现场粒径平均值为148.53 μm,大于实验室悬沙分散粒径36.74 μm,河口絮凝现象明显;沉速与有效密度、粒径呈正相关,絮团平均有效密度为153.49 kg/m3,平均沉速达1.13 mm/s;小潮时絮团平均粒径大于大潮,垂向上表底层絮团粒径小、中层大,中底层絮团沉速大于表层。伶仃洋河口水动力、泥沙条件是影响其泥沙絮凝的重要因素,低剪切强度（小于5 s-1）、低含沙量（小于50 mg/L）及高体积浓度有利于细颗粒泥沙之间的相互碰撞,促进絮凝作用;当剪切强度与颗粒间碰撞强度高于絮团所能承受的强度时,絮团易破碎分解成小絮团或更细的泥沙颗粒;伶仃洋河口盐度层化引起的泥沙捕获现象增大中层泥沙体积浓度,有利于中层絮凝体的发育;观测期相对较大的波浪增强水体紊动,增大了水体细颗粒泥沙的碰撞几率,表层絮团粒径随波高峰值的出现而增大。     

长江口细颗粒泥沙絮凝沉降影响因素分析

根据静水和动水条件下的细颗粒泥沙沉降试验结果,应用灰色模型分析中的关联度分析理论,分析了影响细颗粒泥沙絮凝沉降的主要因素.根据关联度的大小指出,影响细颗粒泥沙絮凝沉降的主要因素依次为水温、沉降历时、盐度、粒度、含沙量和流速,其中盐度和粒度是阈值型影响因素,沉降历时、含沙量和流速是连续型影响因素,水温是具有阈值型和连续型双重特性的影响因素.只要阈值型影响因素达到或超过了阈值,细颗粒泥沙就发生絮凝作用,因素值的变化对沉降强度影响不大.连续型影响因素对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响是连续的,它们不仅影响絮凝作用发生,而且影响絮凝沉降强度.     

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。     

长江口细颗粒泥沙的絮凝特性试验

笔者取长江口铜沙浅滩的沉积物,配制成浓度为7.5克/升的悬浊液,利用沉降天平观察,分析了不同盐度下絮凝临界粒径、临界盐度即絮凝体峰值粒径达最大的临界盐度和絮凝体沉速达最大的临界盐度。絮凝体的沉速和在静水环境下絮凝趋于完全所需要的絮凝时间。     

近期长江河口南汇南滩水域水沙变化特征

基于南汇南滩水域2011年12月和2012年6月洪、枯季大潮的现场水文观测资料及2003年2月枯季大潮、2004年9月洪季大潮的历史观测资料,分析潮流历时、流速、优势流和含沙量等水沙现状和变化特征,探讨近年来该水域水沙变化的主要影响因素。结果表明:(1)目前,南汇南滩水域洪季大潮落潮流占主导优势,枯季大潮涨潮流占主导优势;(2)东海大桥及其周边促淤围垦工程后,洪季大潮落潮优势增强,涨潮垂线平均含沙量减少,落潮垂线平均含沙量增多;枯季大潮落潮优势减弱,涨、落潮垂线平均含沙量均减少;(3)近岸工程建设是南汇南滩水域洪季落潮优势增强、枯季落潮优势减弱的主要影响因素;涨、落潮垂线平均含沙量的变化主要与工程建设、流域来沙量减少、近岸沙体变迁等作用有关。可为河口河槽治理提供理论依据。     

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙,在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程,于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度;并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究,揭示其在动水中絮凝的机理和规律,及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值,从而分析其落淤情况。研究结果表明,长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15,起动流速为15~20 cm/s,这与泥沙的淤积固结时间有关,而不淤流速约为60 cm/s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系,以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中,具有一定的理论指导意义。     

当代珠江三角洲网河同步水沙时空变化特征

珠江三角洲网河水沙形式复杂,河口的同步水沙分配特征对研究河口水沙输运以及泄洪排放路径的理解至关重要。分别于2016年12月枯季大小潮与2017年7月洪季大小潮,通过4个航次对珠江三角洲16个站位进行了同步水文观测。观测结果显示,洪枯季西江都为珠江三角洲水沙的主要来源,网河区流量输送存在3条通道,最终经由磨刀门(枯季26%,洪季33%)、洪奇沥(枯季18%,洪季20%)、虎门(枯季20%,洪季16%)三口门入海,三口门枯季总流量占八大口门的64%,洪季占69%。泥沙输运存在2条主要通道,最终经由磨刀门(枯季34%,洪季43%)与洪奇沥(枯季16%,洪季26%)入海,两口门枯、洪季泥沙量约占八大口门的50%、69%。16站位流量与输沙率季节性差异显著,网河区流量季节性差异北江大于西江大于东江,八大口门季节性差异由中间口门向两侧口门递减;网河区输沙率季节性差异西江大于东江大于北江,八大口门季节性差异也由中间口门向两侧口门递减,含沙量的季节变化与输沙率相似,受潮流作用影响,洪枯季大潮含沙量一般大于小潮含沙量。     

Grain-size distribution patterns of suspended sediment in response to hydrodynamics on the Dafeng intertidal flat, Jiangsu, China

1Introduction The sediment dynamics of intertidal flats in-volves erosion, transport, and settling processes. A-mong these, the mechanisms of sediment transportare a key question. Progress has been made in awide range of associated areas, including sedime…     

江苏大丰潮滩悬沙级配特征及其动力响应

根据2002和2003年夏季在江苏大丰潮滩的现场观测资料,详细分析了悬沙级配的时空分布特征、影响因素及其对再悬浮、沉降和流速的响应.研究结果表明,悬沙颗粒较细,以粉砂为主,悬沙级配在潮周期内的变化模式有两种类型:一是稳定型,悬沙级配的时空(垂向和平面)变化很小;二是双峰型,悬沙级配的时空变化显著,粗细峰高度不断变化.再悬浮、沉降、涨潮时输入潮滩的悬沙和底质级配是影响悬沙级配的重要因子.再悬浮使粗颗粒悬沙的含量增加,悬沙与底质级配不断接近,沉降对悬沙级配的影响与再悬浮相反.再悬浮发生时悬沙级配对流速有明显响应.在没有再悬浮和沉降影响的情况下,潮滩不同部位、不同时间的悬沙级配趋于稳定和相同,对这种状态下的悬沙级配可称为背景悬沙级配,大丰潮滩背景悬沙级配的平均粒径为7μm.     

利用坐底观测估算济州岛西南海域再悬浮临界应力

底边界层中沉积物的再悬浮和沉降是控制陆架海悬浮沉积物的输运的关键过程。沉积物输运过程的数值^*模拟也依赖于沉积物侵蚀和沉降的关键参数的研究。本文根据济州岛西南泥质区的坐底观测估算了此处临界应力。通过底边界层声学仪器ADV和PC-ADP的流速和悬浮物浓度同步观测,基于湍生成与耗散平衡假设,使用惯性耗散法计算沉降速度。这种方法得到的沉降速度ws平均值为0.91 mm s^-1,标准差为0.20 mm s^-1,此结果远大于Soulbsy（1997）和LISST-ST现场观测粒径分析仪等经验方法的结果。这主要是由于两种方法的本质不同,惯性耗散法形象的刻画了底边界层的水动力,并且更加合理的现场估计沉降速度w_s,然而Soulsby的方法通常适用于静水环境。我们提出了一种估计临界应力的新方法,根据悬浮颗粒物浓度时空变化的统计分析（深度平均的悬浮颗粒物浓度对时间求导数）和对应的底应力估算侵蚀临界应力τ_ce和沉降临界应力τ_cd。侵蚀临界应力τ_ce和沉降临界应力τ_ce的变化范围为0.11-0.25 Pa,对应的中值分别为0.20 Pa和0.16 Pa,这也证实了侵蚀临界应力略大于沉降临界应力。除此之外,我们还使用了另一种方法估算临界应力,通过沉降速度间接估算的临界应力范围为0.06-0.17 Pa。     

海州湾水流紊动强度和含沙量对沉降速度的影响研究

选取海州湾近岸潮流和含沙量实测资料，分析水体紊动强度与含沙量对近岸絮凝体沉降速度的影响，提出了新的沉降速度确定方法。研究表明：淤海州湾近岸泥沙沉降速率大部分在 0.05 ~ 2.50 mm/s 之间，潮周期内泥沙絮凝体的沉降速度 有明显变化。于含沙量较小时，泥沙絮凝体的沉降速度基本随含沙量的增加而增加；含沙量较大时，含沙量与沉降速度呈现出负相关，无论是大潮还是中潮，当含沙量达到 0.7 kg/m3左右时，絮团沉降速度最大，而随着含沙量的增大，絮团沉降速度开始减小。盂在涨落潮垂线平均流速最大时刻，紊动强度达到峰值，含沙量较低时，随着紊动强度增加，沉降速度也随之增加，大潮期间紊动强度对泥沙沉降速度的影响高于中潮。榆新的泥沙沉降速度计算公式不仅考虑了含沙量，还计入了紊动强度 G，大大提高了沉降速度计算值与实测值的相关性。     

Analysis of influencing factors on fine sediment flocculation in the Changjiang Estuary

Based on the test data in dynamic water and static water, the main factors, which influence the fine sediment flocculation, are analyzed with a gray model method of correlation theory. It is shown that the main influencing factors are water temperature, settling time, salinity, grain size, sediment concentration and current velocity according to the correlation coefficients. Among them, the salinity and the sediment grain size are critical type influencing factors (CrTIF); the settling time, the sediment concentration and the velocity are continuous type influencing factors (CoTIF); and the water temperature has the characteristics of both. When the critical values of CrTIF are reached or exceeded, the fine sediments will be flocculated, but values of CrTIF will not influence the settlement strength of floes. The influence of CoTIF is continuous. The values of the CoTIF will not only influence the occurrence of flocculation but also the settlement strength of the floes.     

A simple method for calibrating optical backscatter sensors in high concentrations of non-cohesive sediments

A new method is introduced for calibrating optical backscatter sensors for suspended quartz sand concentrations of up to 200 kg m⁻³. Due to the high settling velocity of quartz sand in water, considerable difficulties have arisen in the past to maintain a spatially and temporally homogeneous suspension suitable for calibration. Traditional methods are clumsy and prone to errors. Here, the sediment is calibrated in glycerol, a clear fluid with a higher viscosity than water. The settling velocity is reduced by three orders of magnitude. An empirical relationship is obtained which is used to correct for any optical differences in response of the sensors in the two fluids. Any extra errors introduced by calibrating with a different fluid from that found in the field are outweighed by the simplicity and reliability of this method.     

Group Settling Velocity of Non-Cohesive Sediment Mixtures

Settling velocity is a fundamental parameter in sediment transport dynamics.For uniform Par-ticles,there are abundant formulas for calculation of their settling velocities.But in natural fields,sedi-ment consists of non-uniform particles.The interaction among particles is complex and should not be neg-lected.In this paper,based on the analysis of settling mechanism of non-cohesive and non-uniform parti-cles,a theoretical model to describe settling mechanism is proposed.Besides suspension concentration andupward turbulent flow caused by other particles,collision among particles is another main factor influ-encing settling velocity.By introducing the collision theory,equations of fall velocity before collision,colli-sion probability,and fall velocity after collision are established.Finally,a formula used to calculate the set-tling velocity of non-cohesive particles with wide grain gradation is presented,which agrees well with theexperimental data.