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。     

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.     

长江口南槽水化学特性与悬沙粘土矿物

对长江口南槽水沙样品作了系统的理化分析。水质的分析结果表明，南槽水质类型属碱金属和重碳酸盐型，而盐度因素在影响南槽水质化学成分中起主导作用，水质化学成即受河水又受海水的影响。     

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.     

黄河三角洲孤东近岸悬沙质量浓度变化和底沙再悬浮

根据黄河三角洲孤东潮位站1a的表层逐日悬沙质量浓度、逐时潮位和风速风向以及多年黄河入海水沙资料,采用线性回归和相关分析等统计方法,分析了孤东近岸悬沙质量浓度的变化规律及其动力机制.结果表明,黄河三角洲孤东近岸悬沙质量浓度具有明显的冬高夏低季节性变化,大小潮周期内悬沙质量浓度呈锯齿状波动,区别于常见的大潮高小潮低的变化规...     

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。     

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。     

长江口崇明东滩水域悬沙粒径组成和再悬浮作用特征

根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。     

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.     

长江口水体表层悬浮泥沙时空分布对环境演变的响应

基于1974-2009年15个时相的陆地卫星影像,采用Gordon模型在长江口地区开展了悬浮泥沙浓度反演研究。对反演结果的时空分布规律分析表明:近40 a来长江口悬浮泥沙浓度最大下降幅度达40%;悬浮泥沙浓度演化规律与长江口来沙量变化规律具有较好的相关性;曲线拐点与2003年的长江截流、2006年三峡水库蓄水等重大工程事件吻合良好。在忽略波浪、地形等影响因素的情况下,在长时间跨度范围内,遥感技术反演的长江口悬浮泥沙浓度对长江流域环境变迁与人类水利工程活动响应敏感,较好的揭示了环境的变迁。     

长江口北槽口外悬沙浓度垂线分布的数学模拟

利用垂向一维悬沙运动模型,对长江口北槽口外大、小潮悬沙浓度垂线分布进行模拟,模拟结果同“六点法”实测值拟合较好,表明影响悬沙浓度垂线分布的主要因素为悬沙垂向扩散及絮凝沉降作用。     

长江口及邻近海域沉积物再悬浮对水体磷酸盐的影响的模拟研究

以长江口及邻近海域为研究区域,采用改进后的SEDEX法对沉积物中各形态磷的含量进行了分析,并通过模拟实验探讨了沉积物再悬浮对上覆水体磷酸盐浓度的影响。结果表明:碎屑磷（De-P）是沉积物磷的主要赋存形态,占总磷（TP）的50%以上;其次是可提取态有机磷（Or-P）和非活性有机磷（Re-P）;生物可利用磷（BAP）占总磷的比例约为21%,可提取态有机磷（Or-P）是生物可利用磷（BAP）的主要存在形态。沉积物再悬浮时,水体磷酸盐的浓度显著升高,说明沉积物再悬浮会引起沉积物中磷的释放;水体磷酸盐浓度升高主要源于沉积物中磷的释放,而间隙水的贡献较低。沉积物发生再悬浮时,厌氧条件相对于好氧条件,更有利于沉积物磷的释放。     

Delineating suspended sediment concentration patterns in surface waters of the Changjiang Estuary by remote sensing analysis

Three Landsat TM imageries (taken on 18 May 1987, 4 August 1998 and 28 July 2007) were used as the data source to identify the spatial and temporal variations of the suspended sediment concentration (SSC) in surface waters of the Changjiang Estuary. Atmospheric correction was carried out to determine the water-leaving reflectance using the FLAASH module. A regression equation between surveyed SSC and suspended sediment index was chosen to retrieve the SSC from the Landsat TM images. In addition, tidal harmonic analysis was performed to calculate tidal conditions corresponding to the acquisition time of satellite images. The results show that the SSC spatial patterns are similar to the in situ observation results, which show the highest SSC in the region of turbidity maximum zone in the Changjiang Estuary. For the period of 1987 to 2007, the SSC pattern is controlled mainly by tidal dynamic conditions and wind speeds, rather than sediment discharges from the river.     

基于高光谱传感器的长江口表层悬浮泥沙质量浓度光谱曲线特征研究#br#

悬浮泥沙质量浓度（SSC）是我国河口水体研究的重要水质参数之一,遥感测定SSC是一种重要的方法。为了研究遥感光谱数据和表层悬浮泥沙质量浓度（SSSC）之间的定量梯度关系,本文采集了长江口南汇嘴附近的表层沉积物,定量设计了SSSC的梯度变化值,利用ASD高光谱仪对不同质量浓度含沙水体进行了光学特性测量。结果表明,随着SSSC的增加,水体的光谱反射率曲线具有相似的形态,但也存在一定的差异。当SSSC<36.59 mg/L时,光谱曲线仅在560～580 nm之间有1个反射峰;当SSSC>52.69 mg/L时,光谱曲线第一反射峰位于570～710 nm,并在近红外波段780～820 nm处出现第二反射峰。光谱曲线第一峰值区间存在明显的“红移”现象,且波长的“红移”变化与SSSC的线性拟合R²达到0.91,说明两者呈较强的线性相关性。在400～900 nm光谱范围内,600～860 nm波段对0～200 mg/L范围内的SSSC变化较敏感且比较稳定,740～900 nm波段对>200 mg/L的SSSC的变化具有更强的响应能力。     

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3.52～18.84 μm。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。     

近年来长江河口北支水沙特性与河槽稳定性分析

根据崇头、青龙港、三条港和连兴港1950～2001年潮汐潮流观测资料和2005年6～7月的大、中、小潮及2007年5月5～10日沿北支河槽进行的两个连续潮周期水、沙、盐的现场观测数据并结合参考2005年的实测地形图.通过对长时间序列(1950～2001年)的分流比、年均流量、潮位、潮历时等数据的整理分析并与近期(1998～2005年)的水文特征值比较,发现随着北支分流量逐渐减少,河槽内强烈的潮波已成为影响北支河槽不稳定的主要因素;青龙港近年来(1998～2005年)平均高、低潮位出现增高,比多年(1950～2001年)平均高、低潮位分别高出15和17cm,是北支河床近年来持续性淤浅的体现;大潮期间北支河槽涨潮含沙量无论量值还是扩散强度均大于落潮,明显表现出河口涨潮槽具有的泥沙运动规律.自2001年以来除少数年份的小潮汛外,均表现出明显的涨潮优势,其中2002年3月大潮的潮量优势流仅为9.42%,显示出涨潮优势十分明显,说明北支河槽近几年来正朝着衰退的过程发展;2005年北支河槽-2、-4和-6 m等深线均呈喇叭状,闭合端指向上游,符合涨潮槽的几何形态;再从河槽类型系数(λ)看,大潮期间λ值均大于1,最大值为31.1,涨潮槽特征显著;而洪季中、小潮各测站λ值均小于1,最小值为0.000 3,A、B两测站在大潮时λ值均大于1,而小潮时又都小于1,显示北支河槽虽主要表现为涨潮槽的特征,但洪季受径流和潮汛影响,其涨潮槽特性不稳定.总体而言,目前北支河槽为一条不稳定的废弃型涨潮槽.