长江河口悬沙与盐分输运机制分析

2004年9月15~22日在长江口南支口门区域进行了水位、流速、悬沙浓度、盐度的全潮观测,基于这些现场数据,分析河口区域流速结构、悬沙浓度与盐度的时空分布特征;利用机制分解法研究河口悬沙、盐分的通量和输运机制,并探讨它们与水体垂向结构之间的关系。主要结论如下:长江河口区的悬沙浓度存在显著的时空变化特征,从口内向口外,悬沙浓度呈显著减小趋势,大潮期间的悬沙浓度较大,是小潮期间的数倍。通量机制分析结果表明,长江河口区以欧拉余流为主,向海输运,并有向海方向逐渐减小的趋势,斯托克斯余流向陆输运,在大、小潮期间有显著差异。盐分输运机制中,以欧拉余流占主导地位,潮泵效应、垂向重力环流、垂向剪切扩散作用的贡献次之。长江河口悬沙净输运率在向海方向逐渐减小,大潮期间的悬沙净输运率比小潮期间的大1~2个数量级,水动力条件是造成长江河口悬沙净输运时空差异的主要因素。悬沙输运机制小潮期间以欧拉余流占主导地位,在大潮期间则以与紊流相关的垂向剪切扩散作用取代欧拉余流占据主导地位。悬沙瞬时输运机制中的剪切扩散项在中下层水体的理查德森数(Ri)小于0.25时才有较大的量值,在南槽内,当底层水体的理查德森数(Ri)处于-0.1相似文献   

长江口外海域沉积物中有机物的来源及分布

通过分析长江口外海域不同区域有机碳和氮的分布特征及其影响因素,了解了底部沉 积物中有机碳和氮同位素的生物地球化学特征,探讨二者对长江口外海域底部沉积物中有机 物来源的指示意义。运用质量混合模型,计算了长江输入的陆源有机物的贡献及其空间变化。结果表明,长江口外海域沉积物中TOC 和TN 的分布和东海陆架的环流体系有着密切关系, 与环流的分布相对应,如果大致沿31^oN 和123^oE 作为分界线, 整个研究区的TOC 和TN 的分布可划分为4 个具有不同分布特征的区域。TOC、TN、δ¹³C 和δ¹⁵N 分别与沉积物的平均粒 径呈线性相关关系,因此,粒度效应是控制长江口外海域沉积物中有机物分布和稳定同位素 碳、氮的一个重要因素。研究区内的C/N 比值能够在一定程度上体现有机物的来源信息,但δ¹⁵N 表现出了与C/N 和δ¹³C 不同的区域分布和变化特征。陆源有机物来源比重较高的区域与 长江口外海域赤潮突发频率最高的地区相对应。长江口附近沉积物中的陆源有机物来源最高, 超过了50%,且等值线呈舌状向东北方向凸出,表明了长江冲淡水的影响。陆源颗粒态有机物沉海底后,要不断经历早期成岩作用和生物作用,因此在在相同地点,陆源有机物对沉积物中有机物的贡献,要明显小于对悬浮颗粒态有机物的贡献。     

气候变化和人类活动对鄱阳湖流域入湖输沙量影响的定量估算

采用HydroTrend水文模型,以鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修水为研究对象,基于1956-2010年鄱阳湖流域气候数据、水沙数据及其他相关资料,分别模拟了5个子流域的入湖水沙通量变化。在此基础上,探讨了气候变化、植被覆盖变化和水库修建活动对输沙量变化的影响,并定量估算了上述因子对流域输沙量变化的贡献。结果表明：① 1956-2010年,气候、植被和水库三种因子影响下的流域年均输沙量分别为15.5 Mt、20.8 Mt、8.5 Mt,而三种因子共同影响下的流域年均输沙量达到12.6 Mt。② 1956-2010年,植被覆盖变化使流域年均输沙量增加4.2 Mt,而水库拦截造成流域年均输沙量减少8.2 Mt,两者分别占实际年均输沙量的32.4%和63.2%。③ 1956-1989年,植被覆盖变化导致的输沙增加量和水库修建拦截导致的输沙减少量均为5.1 Mt/a,两者对流域输沙量贡献持平;1990-2010年,水土流失加重导致的输沙增加量和水库拦截导致的输沙减少量分别为2.7 Mt/a和13.3 Mt/a,水库对入湖输沙量的影响效应是植被覆盖变化的5倍左右。     

Field Observation and Analysis of Wave-Current-Sediment Movement in Caofeidian Sea Area in the Bohai Bay, China

In order to study the mechanism of flow-sediment movement, it is essential to obtain measured data of water hydrodynamic and sediment concentration process with high spatial and temporal resolution in the bottom boundary layer (BBL). Field observations were carried out in the northwest Caofeidian sea area in the Bohai Bay. Near 2 m isobath (under the lowest tidal level), a tripod system was installed with AWAC (Acoustic Wave And Current), ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers), OBS-3A (Optical Backscatter Point Sensor), ADV (Acoustic Doppler Velocimeters), etc. The accurate measurement of the bottom boundary layer during a single tidal period was carried out, together with a long-term sediment concentration measurement under different hydrological conditions. All the measured data were used to analyze the characteristics of wave-current-sediment movement and the BBL. Analysis was performed on flow structure, shear stress, roughness, eddy viscosity and other parameters of the BBL. Two major findings were made. Firstly, from the measured data, the three-layer distribution model of the velocity profiles and eddy viscosities in the wave-current BBL are proposed in the observed sea area; secondly, the sediment movement is related closely to wind-waves in the muddy coast area where sediment is clayey silt: 1) The observed suspended sediment concentration under light wind conditions is very low, with the peak value generally smaller than 0.1 kg/m3 and the average value being 0.03 kg/m3; 2) The sediment concentration increases continuously under the gales over 6-7 in Beaufort scale, under a sustained wind action. The measured peak sediment concentration at 0.4 m above the seabed is 0.15-0.32 kg/m3, and the average sediment concentration during wind-wave action is 0.08-0.18 kg/m3, which is about 3-6 times the value under light wind conditions. The critical wave height signaling remarkable changes of sediment concentration is 0.5 m. The results show that the suspended load sediment concentration is mainly influenced by wave-induced sediment suspension.     

废黄河口海域的悬沙输运机制研究

废黄河三角洲是南黄海内陆架的重要物源。为深入探索废黄河口海域沉积物输运机制,利用2015~2016年夏季与冬季在废黄河口外海域10个站位获取的现场沉积动力数据,计算潮不对称参数、余流、悬沙输运量等。分析结果表明,废黄河口海域沉积物输运模式存在显著的空间差异,大部分海域悬沙沿等深线向南输运,仅在近岸侧局部悬沙向岸或向北输运、离岸最远处站位向北输运但输运率较小;近岸浅水海域以平流输沙为主,其他离岸区域以再悬浮作用为主。由于流速和悬沙浓度之间的相位差,导致余流(净水输运)方向与净悬沙输运方向存在差异。研究沉降速度与悬沙输运涨落潮不对称的关系,发现沉降速度越大,悬沙输运的不对称性就越显著;沉降速度是造成近底部流速与悬沙浓度相位差的主要原因,导致废黄河口外净悬沙输运存在显著的垂向差异。     

高频声学仪器底床高度野外测量及室内验证

河口海岸地区底床的冲淤变化是沉积动力学研究主要内容之一,而野外观测是准确获得现场底床冲淤变化信息的关键。本文利用观测近底边界层三维水动力信息的声学三维多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry,ADV）对长江口南槽底床高度变化进行了野外测量,为验证野外现场实测数据的可靠性,设计了2个室内试验,并对ADV测量底床高度的可行性进行了验证：试验一对比了人工测量的ADV换能器实际距离底床高度H与ADV自身记录的其换能器距离底床高度h,确定了ADV测量底床高度的范围;试验二利用ADV测量静置的高浊度水体,确定了含沙量对ADV测量造成影响。试验结果表明：①由ADV内部存储的vhd数据文件可以直接获取换能器距离底床的高度,但是这一测量结果存在适用范围,换能器实际距离底床高度H需要满足150 mm≤H≤370 mm;②当换能器实际距离底床高度H <150 mm时,可通过提取pck数据文件获取换能器距离底床的高度;③当换能器实际距离底床高度H>370 mm时,仪器无法获取该数值;④当水体含沙量超过14.36 kg/m³时,ADV测量同样无法获取到换能器距离底床高度信息。     

江苏岸外沙脊群的地貌形态及动力格局

长江与黄河的交互作用为江苏岸外沙洲提供了丰富的泥沙来源,而两大潮波的辐聚以及辐合带的迁移则是将整个岸外沙脊群塑造成辐射形态的动力因素。以蒋家沙为界,江苏岸外沙洲的辐射形具有南北不对称的特点。两河供沙条件的差异是形成南北两翼沙洲规模大小的原因,发育历史或调整时间的长短则是决定南北两翼沙洲相对稳定程度的原因。     

江苏近岸海域水文气象要素的时空分布特征

2006～2007年在江苏近岸海域进行水文气象要素(气温、湿度、风速风向、波浪、透明度、水色和海水温盐度等)大面观测。数据分析表明,各水文气象要素具有较大的空间分异,四季变化显著。秋季气温明显高于春季,冬季气温较历史数据偏高。整个海域风速较大,风向受季风控制,有效波高与风速之间显著相关。如东附近海域波浪较大,废黄河口波浪较小;春、夏季有效波高较小,而夏、秋季近岸海域波高较小,离岸波高增大。夏季海水透明度最大,平均为2.3m;冬季透明度最小,平均只有0.6m;水色与透明度呈负指数相关。春、秋季水温分布与气温分布基本一致,冬季大致沿等深线分布。射阳河口与长江口为低盐区,辐射沙脊群外缘为高盐区。与20世纪80年代的调查结果相比,出现了一些新特点。这些新的调查成果可为江苏近岸海域的海洋环境保护和可持续发展提供科学依据。     

长江口水域悬沙含量时空变化卫星遥感定量研究方法探讨

悬沙含量是反映细颗粒物质在水层中的输运和再悬浮过程的重要指标,对沉积环境和沉积过程的研究有着非常重要的作用,是联系动力作用和地貌演变的纽带[1].细颗粒物质是营养盐、有机物和重金属输送的载体,因此研究细颗粒物质的运移对河口和海洋环境及生态的影响有着重要的意义[2].由于河口地区同时受到河流径流和潮流的影响,径流的水沙输运、潮流和波浪等的动力都对悬浮泥沙含量有影响.河口地区悬沙含量既可以指示沉积物来源、输运量的变化,又可以显示沉积动力作用的变化,这两种影响因素的时间尺度不同,但它们会共同影响悬沙含量的大小和分布.在我国长江等大河每年的水沙输运量十分巨大.     

深圳湾近岸海域表层沉积物中重金属污染评价

根据 2006 年 2-3 月对深圳湾表层沉积物进行的重金属调查,参照<海洋沉积物质量>(GB18668-2002)质量标准,深圳湾近岸海域表层沉积物中的重金属污染均值评价结果为:Zn 为超Ⅱ类,Cr 为超Ι类,Cd 为近Ⅲ类,Pb 属Ι类,Cu 为超Ⅱ类.根据潜在生态危害评价法,5 种重金属的污染程度依次为 Cd>Cu>Pb>Zn = Cr,以 Cd 污染最为严重,其潜在生态危害指数评价已达很强水平,Cu,Pb,Cr,Zn 的潜在生态危害系数评价均为轻微程度.整个研究区内的潜在生态危害指数均值为 299,介于中等和强之间,水平分布规律为:深圳河河口区危害指数最低,居轻微水平;深圳湾蛇口段的危害指数居中等水平;深圳湾内侧的近岸水域测点,居于强水平.