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。     

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   

长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化

本文基于4次洪枯季同步水文观测资料,着重分析了长江口北支悬沙浓度的潮周期变化、垂向分布、纵向分布和悬沙输移及其时空差异。研究结果显示,悬沙浓度的潮周期变化过程在大中潮期以M型(双峰型)为主,下段主槽内在大潮期多出现V型,上段在枯季可出现涨潮单峰型;小潮期可出现无峰、单峰或双峰型。涨、落潮悬沙浓度峰值及均值,在枯季多涨潮大于落潮,洪季中小潮特别是小潮期易出现落潮大于涨潮;下段主槽内在大潮期易出现落潮大于涨潮。悬沙浓度的垂向分布及其变化特点,在大中潮期与悬沙的潮周期变化型式有关,其中M型存在显著的洪枯季差异。纵向上,最高悬沙浓度在枯季出现于中段灵甸港至三和港之间及附近河段,洪季则在下段三条港附近。潮周期悬沙净输移,枯季大多向陆特别是大中潮期,洪季中上段大多向海,下段大潮期多向陆、中小潮易出现向海;下段主槽内在大潮期易出现向海。     

鸭绿江西水道口悬沙动力特征

根据鸭绿江西水道口外两个站位大小潮实测悬沙数据,结合表层沉积物特征及潮流动力分析结果,从悬沙浓度、悬沙输沙量和悬沙粒级3个方面,分析了悬浮泥沙浓度大小潮时空变化特征及其与潮汐、潮流动力因素的关系,净输沙量特征及输沙方向、悬沙各粒级百分含量与涨落潮及泥沙沉积物之间的关系等内容。计算分析表明:影响悬沙动力特征的主要因素为空间位置、动力强弱及泥沙源;1#站位细粒沉积物丰富,潮流及输沙受口门地形控制,2#站位地形平坦,沉积物颗粒粗,泥沙源来自异地;悬沙浓度受潮流、潮汐动力影响呈规律性变化,输沙量受潮流动力、泥沙来源双重影响;两个站位悬沙粒级百分含量随涨落潮的峰值变化及与流速、流向、潮位的对应关系的不同,有效的指示了沉积物空间分布特征,反映了外部环境对悬沙的作用过程。     

江苏近岸海域悬沙浓度的时空分布特征

2006—2007年间的四个季节在江苏近岸海域69个站位采集水样,获取悬沙浓度。通过对TM遥感数据反演,获取该海域四季大面悬沙浓度,并与调查的实测悬沙浓度进行对比。结果显示,大面调查的非同步数据基本可正确反映大区域悬沙浓度的季节与空间分布趋势。悬沙浓度等值线由高至低、由陆向海分布,底层浓度约为表层的2—3倍;废黄河口和长江口外海域为悬沙浓度高值区,而海州湾为低值分布区,东南部陆架区受台湾暖流影响出现低值中心。冬季整个海域悬沙浓度均较高,其次为春季,夏季最低;废黄河口海域的高值中心在不同季节分布位置有所移动。海底沉积物的再悬浮是苏北近岸悬沙最主要的来源,河流输沙量的季节变化是影响长江口海域悬沙浓度变化的关键因子。相关分析结果表明,潮流为影响悬沙浓度分布的主要控制因子;季风、风暴潮和风浪虽对悬沙的分布具有一定的影响,但冬季的低温环境是形成该季节整个海域悬沙浓度显著偏高的重要因素。     

连云港近岸海域悬沙浓度垂向时空变化特征

根据连云港近岸海域15个测站的大、中潮6层位垂向同步连续海流、悬沙浓度和盐度等观测资料,分析了悬沙浓度的时空分布特征、潮周期内的变化及其影响因素,计算了再悬浮通量.结果表明,连云港近岸海域悬沙浓度在空间分布上符合悬沙分布的一般规律,在时间域中多以浓度峰的形式出现,并多集中在底层某一深度内,悬沙浓度峰主要发生在高低潮位以...     

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.     

长江口河口锋的悬沙及动力特征初探

通过对2002年9月、2003年4月和2004年10月在长江口滨外区多船同步定点观测的数据进行分析,捕捉到了长江口河口锋带位置,并利用调查数据分析了河口锋带的动力特征.结果表明:长江口河口锋的位置大约位于122°10′E,30°50′N至122°20′E,31°00′N一线附近,在河口锋带有着较为强烈的河海相互作用,流速不符合典型的对数流速曲线,河水与海水的相互消长局限于海面以下5 m的表层范围,观测表明在河口锋面区悬浮泥沙为泥沙流伏在海水之上输运.     

近20年来长江口表层悬沙分布的遥感监测

利用近20年来长江口地区的美国陆地卫星Landsat TM和ETM影像反演得到了长江口海区表层悬沙分布遥感解译系列图,讨论了长江口表层悬沙的空间分布特征、潮汐变化对泥沙分布的影响、三峡工程对泥沙分布的影响及河口径流量和输沙量对泥沙分布的影响等;描述了长江口海区洪枯季的表层悬沙扩散外界和高浑浊水域范围的变化趋势,并分析了河流泥沙输移入海的形态特征及表层悬沙浓度的变化特征。     

长江口门附近海域潮周期内悬沙质量浓度变化及其动力机制探讨

为了探讨潮周期内悬沙质量浓度变化的动力机制,于2010-04和2011-01(正常风况条件下)在长江口门附近海域3个测点(水深8~20m)进行了全潮(1次/h)动力泥沙观测,计算了流剪切应力(τc)、浪剪切应力(τw)、流-浪联合剪切应力(τcw)、底床沉积物临界侵蚀应力(τcr),并进行了悬沙质量浓度变化和动力因子变化的关联分析。结果表明:τc与τcw之比值大于0.81,说明在非风暴天气条件下研究区的水动力以流为主;τc在潮周期内存在1~2个数量级的波动,说明研究区的水流动力主要受到潮流控制;τcw既有大于τcr的时间段(约60%),也有小于τcr的时间段(40%),说明研究区底床和水体之间存在频繁的泥沙交换过程;τcw与悬沙质量浓度之间的统计相关性不显著,说明基于每小时观测的悬沙质量浓度变化主要反映平流作用而不是受局地动力条件变化引起的沉降-再悬浮过程的影响。     

长江口悬沙动力特征与输运模式

本项研究用ADCP在长江河口进行高频、高分辨率三维流速和声学浊度的定点观测,通过对定点站位潮周期内的悬沙浓度、流速和盐度的分析,计算悬沙输运率;悬沙输运机制分析表明平流作用、斯托克斯漂移效应在悬沙输运中占据主导地位.此外,从河口内向河口外,潮周期内的水动力特征与悬沙净输运具有明显的地域性差异,主要表现在悬沙输送的贡献因子、盐度的垂向混合和分布特征、垂向流速等方面.在拦门沙下游和口外地区,悬沙均向西、北方向输送,而拦门沙上游则向东、南方向输送.这种悬沙输运格局,对于长江口拦门沙及附近最大浑浊带的形成有着重要的作用.     

长江口徐六泾洪季水沙特性观测研究

2001年7月，在长江口徐六泾对流速、流向和悬浮泥沙浓度进行了大小潮定点观测。观测数据分析表明徐六泾处大潮流速及其变化远大于小潮流速。大潮悬沙浓度大于小潮悬沙浓度。由于径流的影响，落潮期间垂向速度梯度比涨潮期间大，落潮垂向切变增强，使落潮期间悬沙浓度的变化幅度大于涨潮期间的泥沙变化幅度，同时存在泥沙浓度峰值滞后于流速峰值的现象。     

长江口邻近海域余流的基本特征分析

根据2005年7月、2005年11月和2006年5月在长江口及其邻近海域进行的大范围水文调查资料,深入分析该海域余流的平面分布,垂直变化,大、小潮变化,季节变化等特征。结果表明,所测区域影响余流的因素很多,有底形、斜压、径流量、风应力、底摩擦、台湾暖流、浙江沿岸流、江苏沿岸流以及各因素间的相互作用。     

长江口及其邻近海域富营养化状况评价

通过对长江口及其邻近海域生态环境参数的背景值(20世纪50-60年代)和现状值(1997-2003年)的比较,应用欧盟“综合评价法”对长江口及其邻近海域的富营养化状况进行了评价。结果表明,长江向长江口海域输送总氮和总磷通量持续增大,长江口及其邻近海域无机氮浓度持续增高而硅浓度持续下降,并由此导致N/P/Si比值的显著变化;该海域叶绿素a浓度持续增大,浮游植物群落结构也发生了显著变化;该海域底栖生物种类和生物量都大大减少,底层水低氧区面积也显著扩大;该海域赤潮事件无论是规模还是频率都大大增加,藻类毒素DSP/PSP贻贝传染事件也时有发生。综合以上4类评价因子的评价结果得出结论:长江口及其邻近海域属于富营养化“问题海域”,即有充分证据表明,人为的富营养化已经对长江口及其邻近海域的海洋生态系统造成不良干扰。     

近岸流系与长江入海悬浮泥沙输移扩散

通过两年较完整的序列 NOAA/AVHRR 数据和实测含沙量资料,利用考虑近岸Ⅱ类水体大气校正的泥沙定量反演算法,获得了较高精度的河口高浓度泥沙遥感反演模式;利用泥沙浓度分级图和反映流系特征的温度图象,系统分析了长江口悬浮泥沙扩散途径、范围及其与近岸流系的关系。影响长江入海悬浮泥沙扩散的近岸流系主要包括台湾暖流、黄海混合水、苏北沿岸流及浙江沿岸流等。冬季,近岸流系比较稳定,其配置状况在一定程度上影响着苏北沿岸泥沙流向长江口的扩散,并制约着入海悬浮泥沙的扩散途径;洪季,长江入海径流量是影响悬浮泥沙扩散的重要因子。同时,长江冲淡水、浙江沿岸流共同形成的冷水区与台湾暖流水之间锋面的强度,也对悬浮泥沙和冲淡水的扩散方向和范围有重要影响;春、秋两季入海悬浮泥沙的扩散型式分别向夏、冬季的分布格局过渡。此外,风应力显著影响着浑水区的扩散方向和范围。风浪掀沙引起的河口泥沙再悬浮,可使近岸泥沙扩散范围增大。     

长江口外及其邻近海域含沙量时空变化特征分析

根据2005年7月和11月在长江口外进行的大范围水文、泥沙调查资料,分析了长江口外及其邻近海域含沙量的时空变化特征。结果表明:研究区域内含沙量近岸高,外海低;不论夏、秋季与大、小潮,杭州湾含沙量最高,其次是长江口外,临近123°E站含沙量比杭州湾、长江口处含沙量低1~2个数量级;所测量区域内含沙量呈现出显著和复杂的潮周期、大小潮和夏秋季变化特征。对长江口外及邻近海域含沙量时空变化特征的原因进行了初步分析。     

长江口邻近海域夏、冬季水文特征分析

长江冲淡水和台湾流是我国陆架海上两个重要的海洋现象。二者在长江口邻近海域交汇并相互制约，其分布和变化控制着该地区的温盐、环流结构，也影响着长江径流所携带的泥沙、营养盐等物质向外海的扩散和输运，以及舟山渔场的形成和变化。 长江每年以巨量径流注入东海，在长江口外形成一股很强的冲淡水，以低盐、高营养盐、高悬浮体含量为特征。毛汉礼等(1963)首先对长江冲淡水的扩散与混合特征作了系统的描述，并指出，冬季长江冲淡水沿岸南下，其范围仅限于贴岸的一狭带内；夏则在径流入海后不久转向东北，直指济州岛方向，到达对马海峡。众多学者通过资料分析、理论研究和数值模拟等探讨了长江冲淡水转向的原因，认为主要影响因素有长江径流量、地形效应、海面风应力、斜压效应、台湾曖流的顶托，以及黄海冷水团的诱导作用等(乐肯堂，1984；崔茂常，1984；顾玉荷，1985；王从敏，1986；赵保仁，1991；朱建荣，1998)，但至今对其转向机制的认识尚不一致。 台湾暖流水起源于台湾海峡和黑潮，是具有高盐、低悬浮体含量特征的大洋水体。翁学传等(1983，1984)研究认为，具有高温和次高盐特征的台湾暖流表层水同时起源于台湾海峡水和黑潮表层水，而具有高盐特征的深层水只来源于由台湾东北部入侵陆架的黑潮次表层水；翁学传(1983)还根据历史资料分析指出，夏季台湾暖流表层水的前锋大体沿着123°E可以伸展到31°N，深层水进一步延伸至31°N以北；且深层水在28°N和30°N断面并不终年存在，仅存于夏半年。王凡等(2001)的分析结果则显示，台湾暖流表层水和深层水在夏季可以在次表层北侵至30°N以北海域，而以深层水特点为主的台湾暖流水在冬季和晚秋甚至可在整个深度上伸展至30°N以北。总之，对台湾暖流水在不同季节、不同层次的北侵程度方面还存在着不同看法。 为深入研究长江口邻近海域的物质通量、扩散、传输和输运规律，中国科学院知识创新工程重要方向项目“中国主要河口及邻近陆架海域陆海相互作用”于2001年7-8月和2002年1月在长江口外28°~32°N、124°E以西海域组织了两次多学科综合考察。作者首先根据这两次考察获得的温盐深观测仪(CTD)观测到的温盐资料和声学多普勒流速剖面仪(ADP、ADCP)流速资料,分析该年夏、冬季长江口邻近海域的水文特征。考虑到调查海域有较强的年际变动，从年际变化的角度来更深刻地认识夏、冬季长江口邻近海域的水文特征，以及长江冲淡水与台湾暖流水的关系是很有必要的。为此，作者收集了1987~2001年其他项目3个夏季航次和2个冬季航次的温盐资料，以及1958~1982年标准断面历史资料，与最近2次观测资料相结合，综合分析研究了长江口邻近海域夏、冬季水文特征和变化情况，为今后更进一步开展此项研究提供了科学依据。     

鸭绿江河口地区沉积物特征及悬沙输送

根据鸭绿江河口区4个站位的潮周期测量数据和3个柱状样的粒度数据，对悬沙的输送规律以及口门地区最大浑浊带的形成机制、悬沙输送方向以及物质来源和动力条件进行了分析。计算分析表明，鸭绿江是一条落潮流占优势的河流，平均流作用、斯托克斯漂移效应以及水深与悬沙浓度的潮变化引起的悬沙输送是其河口区最主要的悬沙输送机制。3个柱状样粒度参数自东向西的变化反映了鸭绿江辽口西侧沿岸地区动力条件和沉积环境的变化：沉积物的平均粒径变小，分选变差，并且更正偏，物源的多元化特征逐渐增强。物源和河口区沿岸沉积动力环境的差异以及潮相的周期变化使3个柱状样中的环境敏感粒度组分对应着不同的粒径分布区间。     

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.     

长江口及邻近海域表层沉积物中Cu，Zn，Pb，Cr的分布特征

2005年10月-12月,对长江口北部和江苏南部海域进行了较为全面的沉积物化学调查,调查海域范围较广、布点密度较高,为全面深入地研究该海域的底质分布状况积累了重要的资料.分析研究了其中的表层沉积物中重金属Cu,Zn,Pb,Cr含量的分布特征;讨论了重金属与有机质的相关性,并以有机质含量作为环境因素的校正因子,判别了异常值;Cu,Zn,Pb的含量相互之间也呈明显正相关,除了由于三者有相似的地球化学性质之外,可能表明它们在本调查海域有相似的污染源.以平均富集因子对重金属的富集状况进行了评价,结果表明Cu为中度污染,Zn,Pb,Cr均为轻度污染,重金属的富集程度Cu>Zn>Cr>Pb.