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。     

巴达棱湾悬沙分布特征及动力机制

利用2007年4月和7月在巴达棱湾进行的旱季和雨季水位、流速、悬沙浓度的全潮观测资料,结合2007年5月~2008年4月周年风、波浪资料,分析该海域悬沙分布特征和运移趋势,并利用机制分解法分析悬沙输运机制。结果表明,研究海域的水体含沙量存在旱季低、雨季高的季节变化,以及大潮高、小潮低的潮期变化;在平面上表现出东西两侧大、中间小,近岸高、远海低的分布特征。单宽输沙量方向与余流方向一致,表现为旱季冲刷、雨季淤积,即旱季指向外海,雨季指向湾内。通量机制分析结果表明,欧拉余流是悬沙输运的主要控制因素,其方向和大小决定了泥沙输移方向和输移量,在水深较深海域,垂向重力环流是相对次要的,而在水深较浅的海域相对次要的是悬沙潮泵输运项。     

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。     

中小型建闸河口的闸下水体悬沙输运过程: 以新洋港河口为例

河口建闸使河口区沉积动力条件发生剧烈改变,常产生航道淤浅、泄洪不畅的危害。以新洋港河口为例,于2012 年8 月18-24 日在对新洋港闸下河口进行全潮锚系观测,分析水位、流速及悬沙浓度时空变化和悬沙输运特征。结果表明, 建闸河口区为不规则半日潮,大潮期间涨潮历时短、潮流强,落潮历时长、流速相对较小;潮周期内沉积物发生强烈的再悬 浮和沉降作用,再悬浮通量数量级可达到10-3 kg m-2s-1;小潮期间流速、悬沙浓度和再悬浮通量均小于大潮期间的数值。大 潮期间的强涨潮流导致水体不但能够产生强烈再悬浮,同时还将高浓度悬沙水体向上游输送、抵达闸下区域,这是造成建闸 河口水道淤积的主要原因。在上游开闸初期和后期,存在较强的盐度垂向梯度,水体层化特征显著;但当上游淡水量较大 时,流速迅速增强、再悬浮较为显著,水流可将高悬沙水体向外海输送,对河口水深的维持有利。     

胶州湾夏季盐度长期输运机制分析

依据在胶州湾2009年夏季航次获得的21个站位温盐同步观测资料,在普林斯顿海洋模式的基础上建立了只考虑M2分潮的诊断斜压模式。基于模拟结果以单宽通量机制分解法,定量分析了胶州湾盐度长期输运机制,并通过设计实验讨论了漫滩、斜压以及风对盐度长期输运的影响。与以往在河口区的研究不同,胶州湾水体长期输运在盐度长期输运各分解项中占主导,潮泵与垂向切变输运作用较弱,水盐长期输运分离现象并不显著。漫滩能够较大的促进水体输运和潮泵输运作用,斜压使得垂向切变输运得到加强,促进了水盐长期输运的分离,而风削弱了垂向切变输运作用,抑制了其分离。本研究定量给出了胶州湾水体和盐度长期输运的特征。     

乐清湾悬沙输移机制分析

以乐清湾海区特征测站实测资料为据,运用机制分解法将悬沙净输移通量分解成多个动力项并讨论不同区域悬沙输移的时空分布特征,认为潮泵输沙在湾内贡献均较大,在浅滩附近占明显优势,垂向净环流输沙在小潮期中,内湾作用显著,平流输沙在开阔水域及中湾深槽起主要作用.从余流分布、流速与含沙量的相位关系、垂向余流结构与悬沙浓度垂向梯度变化...     

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。     

浙江象山港海域悬沙浓度分布变化及其水动力影响分析

利用冬、夏两季象山港15个同步连续站和60个准同步大面站实测悬沙浓度数据,结合实测潮流、盐度等海洋水文资料,分析了象山港海域悬沙浓度变化规律。结果表明,象山港海域悬沙浓度分布具有较明显冬季大于夏季、大潮期大于小潮期以及湾口向湾顶逐渐减小的变化特征。这些特征主要受制于冬季高含沙量、低温、低盐的闽浙沿岸流与夏季高温、高盐、低含沙量的台湾暖流的交替作用和半月潮周期潮流动力变化的影响。在这种背景下,由于潮流动力作用,大小潮周期中底部沉积物与水体悬浮泥沙之间存在再悬浮与沉降的交换过程。     

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   

三沙湾夏季底边界层动力过程及悬沙输运特征

基于2018年8月福建三沙湾湾内外共两个定点站位的船基和座底三脚架观测数据,研究了三沙湾底边界动力过程及悬沙输运特征。结果表明,三沙湾湾内湾外两个站位均表现出涨落潮历时相近但涨落潮流速明显不对称的现象,即湾内涨潮流速大于落潮流速,湾外则相反。湾内水体受淡水输入影响较大,表现出落潮期间显著的温盐层化,而涨潮期间水体混合良好;湾外水体受淡水影响不明显,表现为水体温度主导的层化。通过对底边界层动力过程的分析表明,湾内(距底0.75m)、湾外(距底0.50m)站位底边界层的平均摩阻流速分别是0.016m/s、0.013m/s,且两个站位拖曳系数基本相等(2.03×10^–3),表明在相同流速下湾内站位的底部切应力更大,近底沉积物再悬浮和搬运相对湾外站位更为显著。因此观测期间悬沙浓度最大值出现在湾内站位,为109mg/L,且悬沙在垂向上的分布可达上层水体;湾外站位悬沙浓度更低,并且底部悬浮泥沙仅能影响至距底5m的水体。悬沙通量机制分解结果表明,三沙湾夏季的潮周期单宽悬沙从湾外向湾内方向净输运,湾内站位向湾内方向净输运74.88 g/(m·s),平流输沙占主导作用,贡献率41....     

天津港水域围垦条件下的水动力变化分析

本研究旨在讨论天津滨海新区的围垦对其附近水域水动力和悬沙输运所造成的影响,并进行定量评估。在天津港南部、北部海域分别选取4个站位进行了全潮水文观测,获取了流速剖面、悬沙浓度剖面数据,并据此计算了底切应力、潮不对称性以及余流。结果表明,底部悬沙浓度与流速、底切应力存在相位一致性,绝大部分站位的沉积物都呈现向岸净输运的趋势,悬沙通量分解显示潮汐捕捉项是该区域悬沙输运的主要贡献项;围垦愈增的2009～2015年,天津港北部潮不对称性增强,向陆的单宽悬沙输运率由20.15 g/(m·s)变至24.92 g/(m·s),而南部海域潮不对称性减弱,向陆的单宽悬沙输运率从37.75 g/(m·s)减小至6.37 g/(m·s)。综上,持续地围垦可能导致天津港附近海域的水动力条件改变,推测北部潮滩淤涨可能加快,而南部淤涨速率减小。     

悬沙组分对再悬浮过程响应的初步研究——以长江口南槽口门为例

根据2011年5月31日至6月3日在长江口南槽口门附近海域投放三角架观测系统获取的沉积动力观测数据以及现场采集的水样和底质样品,进行底部边界层参数、悬沙粒度及悬沙组分分析,以探讨研究区近底部边界层特征和沉积物再悬浮过程。结果表明,研究区海域的悬沙以粉砂组分为主,潮周期内近底部流速与相应层位的悬沙浓度变化呈正相关,存在显著的再悬浮作用。分析发现,随着水体中悬沙砂组分的增加,再悬浮通量随之显著增加;砂组分减小,则再悬浮通量亦减小。因此,悬沙砂组分是对再悬浮过程响应的敏感组分,在一定程度上可指示和"示踪"再悬浮效应。     

南黄海辐射沙脊群潮汐水道的悬沙输运特征

根据南黄海辐射沙脊群定点站位的流速和浊度数据,利用通量分解方法,分析了潮汐水道的悬沙输运特征和输运机制。结果表明,辐射沙脊群海域潮汐水道中潮流为往复流,悬沙浓度较高,属于强潮流控制的悬沙浓度相对较高的陆架浅海环境;悬沙输运主要受欧拉余流和潮汐捕捉效应控制,再悬浮的沉积物通过平流作用进行输运。其中,陈家坞槽和西洋水道的悬沙输运以潮汐捕捉效应占优,沉积物向潮汐水道外输运,处于冲刷状态;苦水洋水道以欧拉余流输运为主,水道内的再悬浮的沉积物在强潮流作用下向陆输运,主要堆积在蒋家沙和西洋西侧岸滩等浅滩和潮间带上。由此可见,在陆源物质供应减少背景下,南黄海辐射沙脊群内部的物质充当了新的物源,短期内能够维持近岸潮滩和沙脊的持续增长。     

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。     

The intertidal erosion rate of cohesive sediment: a case study from Long Island Sound

Over the past decades, many attempts have been made to generate useful bottom erosion models for the study of cohesive sediment movement. This study addresses some of the key questions involved in determining the functional relationship between erosion rate and bottom shear stress. Current, wave, and turbidity data were collected from a bottom mounted instrument array in a moderately energetic estuarine environment. The bottom shear stress was calculated from a wave–current interaction model. The erosion rate was derived from the observed sediment concentration using a vertical mixing model. Examination of the relationship between erosion rate and bottom stress showed that the erosion rate varied at intertidal frequency. When averaged over the tidal fluctuation, the erosion rate remained approximately constant at low stress, but increased sharply when the shear stress rose above a critical value. This suggests two-stage erosion. The bed has a layered structure, in which a thin layer of loose, high water content material overlies a more consolidated bed. The top layer of high water content material (fluff) was easily disturbed and re-suspended by tidal currents, but the consolidated bottom layer was eroded only under conditions of high shear stress.     

杭州湾口门中部水沙输运机制初探——以岱衢洋为例

根据2012年9月在杭州湾口门中部外侧海域岱衢洋主槽内获得的包括大、中、小潮的垂向流速和悬浮泥沙观测资料,利用机制分解方法计算了岱衢洋的水沙输移通量等特征,分析并讨论了各个输沙项对总输沙量的贡献,解释了杭州湾水沙进出外海的输运机制。研究结果表明:研究区域单宽涨潮量大潮为小潮的2.3倍,单宽落潮量大潮为小潮的1.6倍。从小潮到大潮的余流和单宽净输水量由向海变为向陆;单宽涨潮输沙量大潮为小潮的4.5倍,单宽落潮输沙量大潮为小潮的2.7倍。单宽输沙量表现为小潮和中潮向海,大潮向陆的特点,大潮单宽净输沙量约为小潮和中潮的2倍;在各输沙项中,平流输沙主要来自水体净输移(拉格朗日余流决定)对悬沙输移的贡献,平流输沙方向小潮向海,中潮和大潮向陆,其中大潮和小潮时平流输沙在各项中贡献率最大;潮泵输沙小潮和中潮向海,大潮输沙向陆,中潮时潮泵输沙贡献率在各项中贡献率最大;垂向净环流输沙方向均向陆,大中小潮悬沙含量的垂向的差异是导致小潮垂向净环流输沙量大,大潮输沙量小的主要原因;杭州湾中部通过岱衢洋通道与外海泥沙交换的主要形式是大进大出、反复搬运,而在一个完整的半月周期内外海泥沙净进杭州湾的量相对较小。     

Invading cord grass vegetation changes analyzed from Landsat-TM imageries: a case study from the Wanggang area, Jiangsu coast, eastern China

Cord grass colonization on the Jiangsu coast, eastern China, modifies the native salt marshes in terms of ecosystem structure. The Landsat TM images from 1992 to 2003 were analyzed to identify salt-marsh vegetation distribution patterns and their changes over this coastal region, in order to evaluate the effects of the spreading of the artificially introduced halophyte Spartina. Supervised classification was performed using Bands 3, 4 and 5 in conjunction with in situ training samples, to derive the distribution pattern of the vegetation in the study area. Further, in order to identify the intertidal areas with different tidal elevations, a data treatment procedure was designed to combine regional water level data using harmonic analysis with the waterlines on the TM images extracted by density slice. The results show that: (1) the Spartina alterniflora area has been expanding towards the sea rapidly since it was introduced, especially at initial stages; (2) in the upper part of the inter-tidal zone, the local marsh plant Suaeda salsa and the exotic species Spartina anglica were present only near the sea dyke, occupying only a small part of the entire salt marsh, and the area of these two species has been reduced by land reclamation; (3) there has been a trend for Spartina alterniflora to become the dominant species in the salt marshes in the study area; and (4) the elevation of Spartina alterniflora’s seaward fringe was close to mean high water on neaps, and its landward boundary was slightly higher than mean high water. The salt marsh environment of the study area has been modified rapidly by the Spartina vegetation for the last 12 years.