长江河口与瓯江河口最大浑浊带的比较研究

长江河口与瓯江河口均发育了庞大的最大浑浊带（TM），但这两条河口的河流性质、几何形态、径潮流动力条件、盐淡水混合类型和泥沙来源等差异极为明显，长江口与瓯江口TM的变化特点是：前者洪盛枯衰，后者枯盛洪衰；所在部位，前者在口门附近，后者在口门之内，研究结果表明，除了径潮流动力平均带和丰富的泥沙来源是发育长江口、瓯江河口TM的两个基本条件外，河口环流和潮汐不对称分别在长江、瓯江河口的TM形成、发育、维持过程中起了第二位作用。     

长江河口最大浑浊带的悬沙输移特征

根据１９８８年洪、枯季在和长江口南、北槽进行的最大浑浊带专项水文观测的资料，对悬沙输移的分项因子进行研究。结果表明，长江口最大浑浊带的悬沙输移过程存在明显的潮泵效应及强烈的悬沙、底沙双向交换；长江口南、北槽之间存在一个大尺度的平面环向悬沙输移，同时南、北槽自身还有次一级尺度的槽内平面环向悬沙输移。本文还探讨了最大浑浊带与拦门浅滩相互影响、彼此制约的关系。     

河口浑浊带成因

河口“浑浊带”(Turbidity maximum),又称“最大浑浊带”,“最大浊度带”,“大含沙量区”等,是广泛存在于河口的一种动力沉积表征。它的主要特征是含沙量明显高于上游和下游地区,而且在不同的水文条件下持续出现。河口浑浊带对河流泥沙向海的输移、对河口泥沙的淤积产生巨大影响,对各种化学元素(包括有害元素)具有过滤器的作用;在浑浊带内透光性弱,生物活动受到     

河口最大浑浊带形成的动力模式和数值试验

应用改进的ECOM模式,耦合泥沙输运模型,研究理想河口最大浑浊带形成的动力机制。河口最大浑浊带位于滞流点处,上下游余流均向该处输运泥沙,造成该处泥沙汇合,而由流场辐合产生的上升流又使该处的泥沙不易落淤。南岸(河口东向)的泥沙浓度比北岸高,最大浑浊带位于南岸,这是由于盐水入侵带来的高盐水位于北岸的底层,其斜压效应使底层的环流由北向南流动,把底层高浓度的泥沙向南岸平流,聚集于南岸底层。除上游河流泥沙来源外,强大的涨落潮流冲刷床面,使沉降于床面的泥沙再次悬浮,成为余流输运泥沙的来源之一。     

应用数值模拟方法探讨河口最大浑浊带若干机理

利用平面二维潮流方程结合悬沙输运方程模拟了河口最大浑浊带现象。并且对河口边界进行进一步概化 ,比较了恒定流与非恒定流、稳定源与非稳定源、矩形河口与线性河口等不同条件下河口悬沙浓度的平面分布特点。结果表明河口地形边界和非恒定潮流作用对河口最大浑浊带的悬沙富集有重要贡献。     

径流量和海平面变化对河口最大浑浊带的影响

应用改进的ECOM模式,耦合泥沙输运方程,研究径流量和海平面变化对河口最大浑浊带的影响.河口最大浑浊带位于滞流点处,底层上下游余流均向该处输运泥沙,造成该处泥沙汇合,而由流场辐合产生的上升流又使该处的泥沙不易落淤.由于盐水入侵带来的高盐水位于北岸的底层,其斜压效应使底层的横向环流由北向南流动,把底层高浓度的泥沙向南岸平流,使得最大浑浊带位于南岸.研究河口最大浑浊带现象必须使用三维泥沙输运模式.在径流量增大的情况下,与控制试验相比底层向陆的密度流减弱,滞流点下移,导致最大浑浊带也下移;因上游来沙量增加,在最大浑浊带中心和河口拦门沙处悬浮泥沙浓度趋于增加.在径流量减少的情况下,最大浑浊带的变化趋势与径流量增大情况的结果相反.在海平面上升的情况下,拦门沙区域底层向陆的密度流趋于增强,滞流点上移,最大浑浊带也相应向上游移动;最大浑浊带中心处泥沙浓度趋于增大,但口门拦门沙处泥沙浓度趋于减小.径流量和海平面变化对最大浑浊带影响明显.     

应用数值模拟方法探讨河口最大浑浊带若干机理

利用平面二维潮流方程结合悬沙输运方程模拟了河口最大浑浊带现象。并且对河口边界进行进一步概化,比较了恒定流与非恒定流、稳定源与非稳定源、矩形河口与线性河口等不同条件下河口悬沙浓度的平面分布特点。结果表明河口地形边界和非恒定潮流作用对河口最大浑浊带的悬沙富集有重要贡献。     

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。     

不同时间尺度下长江口海域表层悬浮体浓度变化

长江入海泥沙是中国东部陆架海沉积物的主要来源之一。本文基于MODIS-Aqua卫星的遥感资料并结合实测悬浮体浓度,建立了基于颗粒物后向散射系数的悬浮体浓度的反演方法,获取了2002—2017年长江口海域的表层悬浮体浓度分布,并分析其在潮周期、季节内以及年际等不同时间尺度下的变化特征。结果表明,在潮周期内,长江口122.3°E以西海域表层悬浮体浓度大潮高于小潮,落潮大于涨潮,高潮大于低潮;在季节尺度内.6—8月表层悬浮体浓度逐渐增加。而122.3°E以东海域,则出现相反的情况;长江口122.3°E以西海域的夏季平均表层悬浮体浓度年际变化明显,主要受长江入海水沙量年际变化的影响。长江口122.3°E以东海域表层悬浮体浓度的年际变化几乎不受长江入海泥沙的影响。风向对悬浮体浓度的扩散具有显著的作用,南风有利于高浓度悬浮体向外海扩散,东风则抑制扩展。     

运用分粒级的泥沙垂线分布分析长江口泥沙絮凝沉降特征

据扩散理论提出运用分粒级的泥沙垂线分布推算各粒级相对沉速ω_ｉ／ω_ｃ，絮凝因素比Ｆ_ｉ／Ｆ_ｅ和絮凝指标ｆ的方法，由此分析长江口１９９０年８月的实测数据。长江口泥沙的沉速曲线和絮凝指标在近口段、河口段和口外海滨段存在着明显的区域差异。絮凝沉降特征的主要变化产生的低盐度区。现场动态沉降规律与实验室模拟所得的静态沉降规律具有相似的变化趋势。     

2008年洪水期长江口滨外区悬浮泥沙特征

河口悬沙属性的现场观测对于泥沙输移和沉积过程研究具有重要的意义,也是河口地貌演变的重要研究内容之一。利用2008年8月河口滨外区纵向3站位同步悬沙和ADP水流观测资料,并结合室内Malvern 2000型激光粒度仪对悬沙进行粒度测试,对研究区域泥沙组成及时空变化规律进行了分析。结果表明,悬浮体浓度在潮周期内随涨落潮变化,悬沙浓度最大一般出现在涨急时刻,纵向上向海方向悬沙浓度依次降低,垂向上表中底悬沙浓度依次增加,且大潮悬浮体浓度小于小潮;悬沙组成以黏土质粉砂为主,平均粒径为6φ,在潮周期内变化不大,物质组成比较稳定;悬沙浓度与流速呈现一定相关性,悬沙浓度与粒度、粒度与流速之间相关性不明显。     

长江河口悬浮物对几种金属吸附的pH效应

在实验室中控制吸附反应体系的pH，研究了长江河口现场悬浮颗粒物质对添加金属Cu、Pb、Zn和Cd吸附作用。结果表明，反应体系pH值的增大使得金属在悬浮颗粒物质上的吸附百分率增大。在长江河口水体pH变化范围内，pH的变化对Cu和Pb在悬浮颗粒物上的吸附作用影响较小，而对Zn和Cd的影响则非常显著。根据固—液界面吸附模型，长江河口悬浮物质对Cu、Pb、Zn和Cd的吸附平衡常数(IgK)分别为—8．87、—6．51、—13．68和—13．65。长江河口特定的水化学环境和水、沙特征决定了金属Zn和Cd的环境行为显著受到pH变化的控制，而pH对Cu和Pb的影响可能较小。     

闽江下游及河口海域水体中悬浮物的分布特征

采用重量法与浊度法对闽江下游及河口海域中的悬浮物进行了研究。通过对悬浮物的调查得出:平水期水体中悬浮物含量为5.67~493.8 mg/L,平均为114.2 mg/L,几乎所有的测站底层悬浮物含量高于表层。从上游向海方向,悬浮物呈增加趋势,高值区出现在琯头到英屿河段的底层,丰水期悬浮物含量为6.9~138.7 mg/L,平均为29.7 mg/L,呈中层 > 底层 > 表层的分布;同时,悬浮物浓度呈渐增之势,没出现悬浮物明显的富集。平水期温度、盐度、浊度断面资料显示,平水期上下层混合较为均匀,没有出现水体分层现象,在河口区有盐楔存在,最大浑浊带出现位置与盐度2~5.5的区域相对应。根据悬浮物的物质来源、水动力环境的分布特征,在调查时段内可将闽江口最大浑浊带划归为"海源——潮致型"。     

广利港海域悬沙分布及黄河口泥沙扩散对其影响

基于遥感影像资料和实测水文泥沙资料,对广利河口海域悬沙分布特征和黄河口入海泥沙扩散进行了分析研究。结果得出,在一般天气情况下,广利港海域工程海域含沙量比较低(3),黄河口泥沙向南直接扩散距离为10~20 km,对工程区无直接影响,但是在大风天气下,广利河口附近海域含沙量会增高至0.5 kg/m3以上,黄河口入海泥沙扩散向南可达30~40 km,最远可达小清河口,对工程区则有一定的影响;从广利港海域含沙量、底质特征、冲淤性质上来看,黄河口泥沙扩散对工程区是有限的,造成航道和港池淤积的主要泥沙来源为风浪和潮流作用下就地泥沙的搬运输移;黄河入海泥沙呈减小趋势,黄河改由"清8断面"入海,黄河入海泥沙浑水主轴线与广利港的距离增加,对工程区的影响趋于减小。     

长江口天然水流中细颗粒泥沙的絮凝作用

本文根据1978年水文测验资料,分析了长江口水流对细颗粒泥沙絮凝的影响。从中得出:(1)絮凝使长江口泥沙的竖向运动规律发生改变,出现竖向分层流。(2)存在一絮 凝临界流速,只有当流速小于该值时,絮凝泥沙的竖向运动规律才得以体现。(3)在小于絮凝临界流速的水流中,垂线不同高程处的絮凝条件受水流切应力制约。     

台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风"灿鸿"过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤ 128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。