珠江口最大浑浊带的形成与季节变化

应用Delft3D研究了珠江口最大浑浊带的分布以及影响因素。盐度和悬沙浓度的垂向分布揭示出最大浑浊带范围的变化。最大浑浊带在干季的悬沙浓度比湿季更大,而其中心位置与湿季相比向上游移动10 km。最大浑浊带的形成受到潮汐、径流和地形的综合影响,而沉积物的再悬浮和垂向环流为影响最大浑浊带的主要因素。     

黄河口最大浑浊带特征及其时空演变

根据汛期黄河口多船同步水文泥沙实测资料,对黄河口最大浑浊特征及其时空演变进行研究,得出汛期黄河口最大浑浊带在整个潮周期始终存在,其含沙量和范围形态受潮相的控制,在落急和落平时最为发育。文中还探讨了黄河口最大浑浊带的形成机制,指出其形成主要受河流携带大量泥沙、泥沙异重流、河口密度环流及湍流的作用。     

丰水期珠江口黏性泥沙输运的三维数值模拟

珠江口的黏性泥沙输运对区域海洋工程和河口海洋环境有着重要的影响。本文利用SELFE模型,针对珠江河口海域建立了一个采用非结构三角形网格的三维斜压水动力模型,可耦合模拟海流、潮流及风海流水动力环境,并在此基础上开发了包括底床模块的黏性泥沙输运模型。模拟结果与实测值验证较好,再现了丰水期珠江河口的泥沙输运特征以及最大浑浊带的变化和分布特点。研究表明,丰水期珠江口悬沙质量浓度西侧大于东侧,泥沙主要来自河口上游。河口浅滩上会形成最大浑浊带,最大质量浓度可达0.5 g/L。珠江口最大浑浊带的形成主要受潮动力、重力环流及泥沙再悬浮和沉积过程影响,其中泥沙再悬浮和沉积过程对中滩的最大浑浊带影响显著,而重力环流作用对西滩的最大浑浊带影响显著。     

黄河口最大浑浊带特征及其时空演变

根据汛期黄河口多船同步水文泥沙实测资料,对黄河口最大浑浊带特征及其时空演变进行研究,得出汛期黄河口最大浑浊带在整个潮周期始终存在,其含沙量和范围形态受潮相的控制,在落急和落平时最为发育.文中还探讨了黄河口最大浑浊带的形成机制,指出其形成主要受河流携带大量泥沙、泥沙异重流、河口密度环流及湍流的作用.     

长江口最大浑浊带潮周期内悬浮物中的重金属

In order to discuss the content distributions and fluxes of heavy metals in suspended matters during a tidal cycle in the turbidity maximum around the Changjiang(Yangtze) Estuary,the contents of heavy metals(Zn,Pb,Cd,Co and Ni) have been analyzed.During a tidal cycle,the average contents of heavy metals are in the order of ZnNiPbCo àCd.The average contents in ebb tide are generally higher than that in flood tide.However,at the inshore Sta.11,influenced by the contamination from the nearby waste treatment plant,the average contents of Zn and Ni in flood tide are higher than those in ebb tide and at the offshore Sta.10,the content of Cd in flood tide higher than that in ebb tide due to marine-derived materials.The five heavy metals,mainly terrigenous,are transported towards east-northeast,and settle down with suspended matters in the area between Sta.11 and Sta.10.Influenced by marine-derived materials,the flux value of Cd does not alter significantly with obviously changing in flux direction towards northwest.The source of heavy metals,the salinity of water and the concentration of suspended matters are the main factors controlling the content distributions of heavy metals during a tidal cycle.There is a positive correlation between the contents of heavy metals(Zn,Pb,Co and Ni) and the salinity of water,while the opposite correlation between the contents and the concentrations of suspended matters.Because of marine-derived materials,the content of Cd is not correlated with the concentration of suspended matters and the salinity of water.     

长江口南槽最大浑浊带枯季大小潮悬沙峰特征及其动力机制

长江口最大浑浊带是陆海交汇的核心区域,其航槽是扼海-河联运的咽喉,悬沙峰的涨落潮周期变化深刻影响航槽的稳定性。本文利用长江口南槽上、中、下段3个站点枯季小潮和大潮的流速、盐度、悬沙平均粒径和悬沙浓度的实测资料,分析最大浑浊带悬沙峰特征及其动力机制。发现:流速和滩槽交换增强导致大潮平均悬沙浓度比小潮增加了0.78—1.97倍,絮凝也导致憩流底层悬沙浓度增加8%左右,但流速和絮凝与悬沙浓度的关系均非线性。大小潮盐度梯度与底层悬沙浓度关系呈现高线性相关关系,表明盐度梯度强化或突变是泥沙再悬浮形成悬沙峰的主要动力。     

闽江口水域浑浊带划分的遥感分析

本文以10幅1975～1987年闽江口表层悬浮泥沙遥感定量分布圈为主要依据,对闽江口浑浊带进行划分。结果表明,它可划分为高浑浊带、中浑浊带(变化浑浊带)和低浑浊带,反映了潮控河口表层悬浮泥沙依潮相的周期性变化、随潮位的瞬时变化、受控于径流作用的季节性变化以及波浪效应、近海水系牵动和水下地形制约的含量变化。闽江口内、外拦门沙主体处于变化浑浊带,水体中的泥沙负载常显现“不饱和”状态,为拦门沙的治理提供了有利的条件。     

1982和2012年枯季长江口最大浑浊带悬浮泥沙和盐度垂向剖面特征对比

2012年1月在长江口北港、北槽和南槽水域纵断面开展枯季多船准同步观测,将获得的大小潮悬浮泥沙和盐度数据与1982年12月同水域调查结果进行对比分析。结果表明：2012年长江口最大浑浊带枯季悬沙浓度比1982年减小了约50%;北港、北槽、南槽相近测点的大潮垂向平均悬沙浓度相较于1982年分别减小了43%、60%和40%,2012年长江口表层平均悬沙浓度与1982年相比减少了约53%。北港断面浑浊带核心与1982年浑浊带核心位置相近;北槽浑浊带核心向内迁移;南槽浑浊带核心位置向外迁移。2012年与1982年枯季遥感反演的长江口同水域表层悬浮泥沙浓度也明显降低。在30年来入海泥沙持续减少背景下,长江口3条入海主汊的最大浑浊带特征依旧显著,径流与潮流的此消彼长、径流的季节分配不同以及口内汊道分流分沙比的变化影响了长江口最大浑浊带核心的移动,浑浊带悬沙浓度最高的地段也是盐度梯度最高的地区。     

珠江黄茅海河口洪季侧向余环流与泥沙输移

2012年洪季对珠江黄茅海河口湾侧向动力结构与泥沙输移过程进行了系统观测,采用动量平衡和泥沙通量机制分解等方法,分析了河口流、温盐和泥沙侧向分布特征以及泥沙输移过程,探讨了侧向动量平衡与泥沙输移机制。洪季黄茅海河口存在明显的侧向流,西滩和北槽均形成表层向东、底层向西的两层侧向流,拦门沙滩顶呈现表、底层向西、中层向东的三层侧向流,而拦门沙前缘侧向流整体向西。河口湾纵向净泥沙通量表现为北槽向海、西滩向陆,拦门沙滩顶及其前缘均向海;侧向净泥沙通量表现为滩顶及其前缘均向西,西滩向东、北槽向西。这种侧向泥沙辐聚过程是高浓度悬沙聚集于滩槽界面的重要原因,向陆净通量是西滩回淤的重要原因。滩槽间侧向余环流动量平衡主要是侧向斜压梯度力、科氏力和侧向平流作用。欧拉平流输运在侧向泥沙输运中起主要作用,潮泵效应也起重要作用。     

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.     

长江口浑浊带的形成机理与特点

泥沙积聚再悬浮是长江口浑浊地带形成的主要机理.促使泥沙积聚有径流潮流相互作用和盐淡水交汇混合两种机制,前者形成潮汐浑浊带,后者形成盐水浑浊带长江口浑浊带是具有两种不同机制的盐潮复合浑浊带.长江口浑浊带在不同时间、不同地点表现出不同的特点.     

特大洪水期间长江口浑浊带分粒级输沙特征

基于2020年7月特大洪水期间长江口浑浊带南槽、北槽和北港多站位同步实测水沙动力数据,研究了河口浑浊带分粒级输沙时空特征及其对泥沙来源响应的指示意义,结果表明：1）北港和北槽是流域泥沙净向口外输移的主要输沙通道,南槽是海域泥沙净向口内输移的主要输沙通道,主槽内粉砂是主要输沙组分,占比63.2%,口外粉砂和黏土是主要输沙组分,分别占43.2%、40.9%;2）大潮粉砂输运占比高于小潮,黏土输运占比低于小潮,口外测站砂组分在大小潮期间在横沙浅滩和九段沙间沿岸输移,横沙浅滩附近大、小潮离岸输沙分别是北港口外的1.7倍和8倍,不利于横沙浅滩淤涨;3）当前流域减沙高达70%,此次特大洪水期间黏土、粉砂和砂三组分近底净向口内输移为减沙背景下的口外供沙提供了有力的佐证。     

Characteristics and generation mechanism of turbidity maximum in the Changjiang Estuary

INTRODUCTIONItiswellknownthattheregenerallyexistsahigherconcentrationsedimentzoneinrivermouththanthatinthe'upperandlowerones,whichiscalledturbiditymaximum(TM).ButnomoreintensiveresearchonthisphenomenonhadbeenconductedforalongtimesinceitwasfoundinFrenchGirondeEstuaryin1938.Itwasnotuntilthe1950swhenitattractedresearchersallovertheworldandwasregardedasacommonphenomenoninanestuary.Itplayedanimportantroleinestuarinesedimentationandenvironment.Sincethe1960s,lotsofstudiesonTMintheChangjiangE…     

基于ADV声学泥沙反演与扩散机制分析

利用座底三脚架观测系统于2012年洪季对珠江黄茅海河口湾底边界层沉积动力过程进行了系统观测,建立了基于现场ADV探测的高频泥沙声学反演方法,分析了泥沙浓度、泥沙扩散通量及泥沙扩散系数随潮汐变化的特征,探讨了泥沙再悬浮的湍流猝发机制。泥沙浓度、泥沙扩散通量、涡动扩散系数及泥沙扩散系数具有明显的潮汐变化特征,主要表现为急流时较大、憩流时较小。泥沙沉降速度与泥沙浓度之间的幂函数关系可以很好地描述潮周期内沉降速度的变化。湍流猝发过程中,喷射和扫射事件是泥沙垂向扩散的主要动量来源,大振幅的猝发事件对泥沙垂向扩散具有决定性影响。     

Variations of suspended sediment transport caused by changes in shoreline and bathymetry in the Zhujiang (Pearl) River Estuary in the wet season

A wave-current-sediment coupled numerical model is employed to study the responses of suspended sediment transport in the wet season to changes in shoreline and bathymetry in the Zhujiang (Pearl) River Estuary (ZRE) from 1971 to 2012. It is shown that, during the wavy period, the large wave-induced bottom stress enhances sediment resuspension, resulting in an increase in the area of suspended sediment concentration (SSC) greater than 100 mg/L by 183.4%. On one hand, in spring tide, the change in shoreline reduces the area of SSC greater than 100 mg/L by 17.8% in the west shoal (WS) but increases the SSC, owing to the closer sediment source to the offshore and the stronger residual current at the Hengmeng (HEM) and Hongqili (HQL) outlets. The eastward Eulerian transport is enhanced in the WS and west channel (WC), resulting in a higher SSC there. The reclamation of Longxue Island (LXI) increases SSC on its east side and east shoal (ES) but decreases the SSC on its west and south sides. Moreover, in the WC, the estuarine turbidity maximum (ETM) is located near the saltwater wedge and moves southward, which is caused by the southward movement of the maximum longitudinal Eulerian transport. In neap tide, the changes are similar but relatively weaker. On the other hand, in spring tide, the change in bathymetry makes the SSC in the WS increase, and the area of SSC greater than 100 mg/L increases by 11.4% and expands eastward and southward, which is caused by the increases in wave-induced bottom stress and eastward Eulerian transport. On the east side of the WC, the eastward Eulerian transport decreases significantly, resulting in a smaller SSC in the middle shoal (MS). In addition, in the WC, the maximum SSC is reduced, which is caused by the smaller wave-induced bottom stress and a significant increase of 109.88% in southward Eulerian transport. The results in neap tide are similar to those in spring tide but with smaller changes, and the sediment transports northward in the WC owing to the northward Eulerian transport and vertical shear transport. This study may provide some references for marine ecological environment security and coastal management in the ZRE and other estuaries worldwide affected by strong human interventions.     

椒江河口洪季最大浑浊带核部的悬沙分选机制

以实测悬沙粒径、流速、含沙量资料为基础,通过悬沙不同粒级组分、中值粒径以及粒度参数的统计,分析椒江河口最大浑浊带核部悬沙粒径分布变化特性。研究表明,悬沙粒径分选主要受物质来源、潮流动力作用下底部部分物质再悬浮和絮凝沉降3个因素的影响。其中第二个因素起主导作用,大潮期比小潮期显著,第三个因素的作用主要发生在涨落憩前后低流速期,并在表层较近底层的水体明显。     

长江口特大洪水浑浊带悬沙粒度分布特征

2020年长江流域发生了历史第二大洪水,大通站洪峰流量达到84 500 m3/s。本文基于2020年7月长江口特大洪水期间最大浑浊带多站位的水沙观测数据,重点分析了悬沙粒度组分的时空分布特征,并与常态水文条件下的粒度数据进行对比。结果表明：（1）最大浑浊带悬沙垂向平均中值粒径为10.4μm,变化范围为6～27μm,以黏性细颗粒泥沙为主;其中核心区南槽、北槽及北港的中值粒径分别为8.4μm、7.6μm和8.5μm,过渡区分别为7.2μm、16.4μm和14.5μm。（2）悬沙中值粒径垂向分布受不同组分影响,核心区底层中值粒径为8.8～9.6μm;底层黏土含量在28%～31%之间,粉砂含量在61%～64%之间,中值粒径主要受黏土及粉砂组分影响;过渡区北港和北槽垂向平均砂组分高达19%,南槽砂组分平均仅占5%,中值粒径主要受砂组分影响。（3）对比2013年洪季浑浊带数据,2020年粒径整体增大5.4μm,核心区黏土含量相较2013年减少12.7%,砂增加6.3%;过渡区北槽与北港平均粒径增大10μm。