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.     

淤长型潮滩剖面形态演变模拟:以江苏中部海岸为例

在泥质、砂质物质共存的淤长型潮滩, 其剖面的塑造受到潮流作用下堆积过程的控制.为探讨这种潮滩剖面的演变过程, 以江苏中部海岸为研究对象建立了大小潮周期性作用下的潮滩剖面演变模型, 模拟了潮滩均衡态剖面形态与初始坡度、潮差、沉积物供应量之间的关系及潮滩的持续淤长剖面.模拟结果表明: (1)淤长型潮滩剖面达到均衡态时的形态是上凸的, 且与初始形态无关; (2)在外源一定的条件下, 潮滩的宽度与潮差呈正相关; (3)外源物质供应越丰富, 潮滩宽度越大; (4)潮滩的冲淤状态由沉积物的供应量决定; (5)对大潮高潮位附近的无沉积带进行充填可实现对其长期持续淤长剖面的模拟; (6)有丰富沉积物来源的潮滩, 在调整至均衡态后仍持续向海淤长, 并在淤长过程中保持均衡态; (7)当在模型中输入有关江苏海岸的参数时, 模拟的潮滩宽度和坡度与江苏海岸的潮滩一致.      

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。     

长江口泥质区垂向沉积结构及其环境指示意义

2006年4月在长江口泥质区获取了沉积物柱状样,进行了粒度分析及粒度分形计算,并从中提取沉积物环境变化敏感的粒度组分,结果表明,柱样的垂向沉积结构可分为两个部分:上部0~12cm是动力环境改造频繁的活动层,沉积物混合程度较高;自12cm以下沉积物有粗细旋回变化的特征,可能与长江入海泥沙的季节变化有关。本区沉积物主要含两个敏感粒度组分,标准偏差峰值为6.0~7.2μm的细组分与长江来源的悬沙粒径大致相当,而标准偏差峰值为40.7~57.5μm的粗组分则可能与风暴潮、波浪和潮流输沙、长江流域及河口区的水利工程的影响有关。沉积物粒度在0.9~20.3μm标度范围内的统计自相似程度很高,具有分形特征,粒度分维数的波动与沉积物粒度参数变化相吻合,表明沉积物粒度分维数具有一定的环境指示意义。     

胶州湾现代沉积速率和沉积通量研究

对胶州湾沉积岩心J39、J37和J94进行了210Pb的测定,绘制了岩心中210Pb的垂直分布图,岩心J37和J94的210Pb呈两段分布模式,岩心J39的210Pb呈三段分布模式。胶州湾西北部大沽河口外海域近百年来沉积速率为0 768cm/a,沉积通量为0 7716g/(cm2·a)。胶州湾中部沉积速率为0 64cm/a,沉积通量为0 65g/(cm2·a)。胶州湾口外J94站沉积速率为0 54cm/a,沉积通量为0 81g/(cm2·a)。结果表明,胶州湾海域210Pb活度与悬浮体含量密切相关,悬浮体含量高的区域,210Pb活度高;反之,悬浮体含量低的区域,210Pb活度低。根据210Pb的垂直分布、活度和沉积速率及悬浮体含量,结合历史资料,对胶州湾近百年来的沉积环境和物质扩散进行了探讨。     

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。     

江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征

根据2002年7月在江苏大丰碱蓬滩潮沟观测的水文、悬沙、底质等资料,分析了潮沟的输水、输沙特征及悬沙和底质在粒径组成上的关系,结果表明,潮沟在流速、悬沙浓度、输水、悬沙输运、底质活动性等方面具有明显的涨落潮不对称.滩面归槽水占潮沟落潮输水量的33%,由此造成的悬沙输运量占潮沟落潮悬沙输运量的20%,这是导致潮沟涨落潮输水输沙不对称的主要因素.在一个潮周期中潮沟的净输水、净悬沙输运方向与滩面相反,指向落潮方向.悬沙和底质组成以粉砂和黏土为主,潮沟和滩面的悬沙粒径组成差别很小.悬沙是滩面底质的主要物质来源,两者在粒径组成上存在着必然联系,沉积物粒径与该粒级在底质中的含量与在悬沙中的含量之比具有明显的幂函数关系.     

中国地貌与第四纪研究的近今进展与未来展望

近年来,在来自国民经济建设巨大需求的推动下,我国地貌与第四纪学服务于国民经济建设,取得了长足的进展.本文对近年来(主要为2006-2008年间)我国在地貌与第四纪方面所取得的主要进展进行了综述,包括构造地貌、流水地貌、风沙地貌、冰川地貌、河口与海岸地貌和第四纪环境演变方面的进展.同时,还指出了学科发展中存在的问题.文中对未来发展进行了展望,提出了推动学科发展的若干建议:(1)加强地貌学基本理论研究;(2)加强应用地貌研究,更好地为国家建设的重大需求服务;(3)加强地貌学的实验研究;(4)加强人才队伍建设.     

公元9世纪以来长江潮区界的迁移过程重建

海潮从长江口沿江上溯,可达内陆600km以上的潮区界,为世界大河所少见。中国古人就对这一现象有所感知,在一些文学著作与地方志中可找到长江潮区界及其变化的信息。在公元3世纪末、4世纪初,长江的潮波已越过柴桑(今江西九江);在公元9世纪早期,长江枯水期的潮区界已经退到九江的湓浦口;在13世纪最后的十几年,长江潮区界下移至皖赣交界的小孤山附近。从公元9世纪早期到13世纪晚期的470年间,潮区界下移了64 km,年均为0.136km/a。20世纪中叶以来的学者普遍认为,长江的潮区界又下移至安徽铜陵的大通镇。可见,长江干流在尚未被大型水利工程截断以前,长江潮区界持续向下游移动。在13世纪末至20世纪中叶的670年中,长江潮区界下移170km,年均为0.254km/a,速率几乎是前一时期的2倍。分析表明,潮区界下移速率和三角洲向海的淤长有关,还可能受气候变化的重要影响。对比发现,在长江干流大型水利工程开始蓄水的几年后、九江站流量约8440m³/s的特大枯水时期,潮汐引起的水位上涨影响可达九江附近、即1100多年前中唐时代的潮区界位置。