第八章-潮汐河口的演变.
《河流动力学》
《河流动⼒学》
《河流动⼒学》课程教学⼤纲
课程编号：030054 学分：2 总学时：34
⼤纲执笔⼈：刘曙光⼤纲审核⼈：匡翠萍
⼀、课程性质与⽬的
《河流动⼒学》是港⼝航道与海岸⼯程专业本科⽣的必选专业基础课程。
通过本课程的学习，使学⽣了解和掌握冲积河流在⾃然状态以下及受⼈⼯建筑物影响以后所发⽣的变化和发展规律，为学习港⼝及航道⼯程专业课打下基础。
⼆、课程基本要求
1、熟练掌握泥沙运动基本规律，包括泥沙特性、推移质运动悬移质运动和异重
流。
2、熟练掌握河床演变特性，包括局部河段的河床演变和潮汐河⼝的河床演变
3、熟练掌握河床演变及河床变形计算
三、课程基本内容
第⼀章、泥沙特性
第⼆章、推移质运动
第三章、悬移质运动
第四章、异重流
第五章、平原河流的河床演变
第六章、潮汐河⼝的⽔流泥沙特点及河床演变
第七章、河床演变分析与河床变形计算
四、实验或上机内容
⽆
五、前修课程要求
⽔⼒学、流体⼒学、⼟⼒学等
七、教材与主要参考书
1、《河流动⼒学》，王昌杰主编，⼈民交通出版社，2001
2、《河流动⼒学基础》，王兴奎等编著，⾼等教育出版社，2004，
3、《泥沙输运理论与实践》，杨志达著，中国⽔利⽔电出版社，2002
4、《泥沙运动⼒学》，钱宁、万兆惠著，科学出版社，1983
5、《河床演变学》，钱宁、张仁、周志德著，科学出版社，1987
平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展
平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展
陆倩;龚政;李欢;张长宽
【摘要】河相关系的研究旨在寻求河床形态和流域水文、动力因子间的定量关系.在介绍国内外平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展的基础上,对基于水文统计的经验分析法、量纲分析法、河床最小活动性假说、水流最小能耗率极值假说以及仙农熵理论等5种代表性的河相关系研究方法进行了对比分析,阐述了5种方法的适用性.同时,进一步指出了目前研究河相关系存在的问题和困难.
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2013(044)021
【总页数】5页(P7-11)
【关键词】河相关系;潮汐河口;水流最小能耗率;河床最小活动性
【作者】陆倩;龚政;李欢;张长宽
【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098
【正文语种】中文
【中图分类】TV14
平原冲积河流或潮汐河口通过水沙、河床自动调整达到平衡状态时，其横断面形态、纵剖面形态、平面形态与流域水文、动力因子之间存在定量关系，称之为河相关系［1］。在河道中修建水库、实施人工裁弯，以及在潮汐河口围垦或兴建挡潮闸等工程后，将改变河流及河口的进出水量和沙量，使河床发生变化。能否掌握河流及河口的自然演变规律，并正确预测河床形态的变化，是河流及河口整治工程成败的关键。
河口与海岸演变复习资料
一、绪论
1.河口的定义：河流与其受纳水体之间的过渡段
受纳水体：海洋、湖泊、河流、水库
2.入海河口(潮汐河口): 河流与海洋交汇（过渡）的地段，河、海两方面动力因素相互作用，海水与河流淡水掺混形成的一种特殊海岸形态。
3.研究手段：数学分析统计、数学模拟、物理模拟
数学分析统计（资料分析）：地质分析、地貌分析、水文分析（动力、泥沙）等
综合分析，这是学科交叉、渗透的必然趋势。
数学模拟：伴随计算机性能的提高，迅速发展
优点：可重复性，能够模拟大尺度，长周期的变化趋势，花费小。
缺点：复杂地形条件下，计算精度（存在数值耗散）难以保证。
物理模拟
优点：早期采用，直观性强，对于特殊地形有很好的复演性，可用于探索性的发现。更能反映物理过程的本征，更可靠。
缺点：耗时、花费较大、较难模拟长时间的变化趋势，不能考虑科氏力作用，模拟区域不能很大，存在比尺效应等。
4.研究内容：河口动力因素（径流、潮流、波浪、沿岸流、沿岸漂沙）
河口泥沙的运动规律、河口演变及整治
5.河口分段：潮区界、潮流界、河口门口、感潮河段
潮区界：在河口里潮波上溯的上界（最高点），亦即河口中潮水位发生涨落的上界。
潮流界：涨潮水流所能够达到的上界，亦即在涨落潮过程中往复水流的上界，实测涨、落潮流流速为零。
河口口门：多年平均中潮位水面纵坡降线与平均海平面的交点所在的位置。
感潮河段：河口口门至潮区界的河段
6.潮区界和潮流界的位置及其影响因素：来水和潮流条件、地理位置
来水和潮流条件：随着潮差的大小和径流强弱，潮区界和潮流界的位置在一定的范围内移动。枯季上移，洪季下移。
水文学重点
绪论
水文学的研究对象与概念。
对象：自然界的水
概念：研究地球表面水体的形成，演化，分布和运动规律，与自然环境和人类社会的关系以及相互作用的学科。
水文现象的主要特点：
1.成因上的自然性和人为性，水文现象由人类和自然环境的共同作用与影响而形成。
2.时程上的周期性和随机性，随时间变化而表现出有规律的周期性和不规则的随机性，即
必然性和偶然性。
3.地域上的相似性和差异性，在不同区域的表现既有相似之处，也有独特之处。
4.运动的同在性和独立性，水分的运动方式同时进行并且各自有独立进行。
水文学的研究方法：
1.成因分析法，以确定性水文模型模拟为基础的揭示水文现象成因机制的概念型水文研究
方法。
2.数理统计法，以随机水文模型为基础的揭示水文现象统计规律的经验型水文研究方法。
3.地理综合法，运用地理比拟方法研究水文现象基本规律的水文研究方法。
水文学的发展阶段的时间段以及阶段的特点：
1.知识积累时期；公元16世纪末以前；开始了原始观测，水文现象的的定性描述以及经
验的积累。
2.学科形成时期；公元17世纪—19世纪末；水文现象有概念性描述进入定量的表达，水
文理论逐渐形成。
3.应用水文时期；20世纪初—20世纪60年代；水文观测进一步发展，水文学以服务社会
的应用性分支学科大发展为特色。
4.现代；公元20世纪60年代以来；新理论，新方法，新技术的大量引进。
第一章地球上的水循环与水量平衡
水循环的定义：
地球上各种形态的的水，在太阳辐射，地球引力等的作用下，通过水分的蒸发、水汽的输送、凝结降落、水分下渗、地表和地下径流五个环节，不断发生的周而复始的运动过程。
河流动力学习题集
《河流动力学》习题集
第一章
1、泥沙粒径有哪些表达形式?
2、试分析粒配曲线图上沙样曲线组成的相对均匀程度。
3、比表面积指什么？它有何重要意义？
4、什么是双电层与结合水? 双电层的厚度与液体中反离子浓度有何关系，对絮凝有何影响？
5、何谓泥沙干容重?它受哪些因素的影响?
6．什么是泥沙的沉速?球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同?为什么? 7．泥沙沉速在层流、紊流、过渡区中的计算公式有何不同?如何判别这三种绕流状态?
8．窦国仁建立沉速公式的基本出发点是什么?该公式的优缺点如何? 9．原水利电力部规范推荐的沉速计算公式有哪些?
10、按水利部规范推荐的公式分别计算D=0.01，0.5，3mm时的沉速。（g =9.841m/s2，水温为20°C）
11、当D=0.5mm时，按岗恰洛夫公式，沙玉清公式，张瑞谨公式，窦国仁公式分别计算水温为20°C时，泥沙的沉速。
12．什么是絮凝现象?影响絮团沉速的因素有哪些?
第二章
1、已知泥沙粒配资料如下，做泥沙粒配曲线，并用合适的代表粒径，按照岗恰洛夫和沙莫夫公式，求水深h=0.5时的起动流速Uc。
2、推移质运动规律的研究涉及哪些环节，实际意义如何?
3、按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种，和水流强度的关系怎样?其中推移质运动多以哪种运动形式出现?
4、推移质和悬移质有何区别?它们是如何进行交换的?
5、怎样表示泥沙的起动条件?如何判别床面泥抄是否起动?定量判别泥沙是否起动的困难是什么?
6、试列出泥沙颗粒以滑动形式起动时力的平衡方程式，并推导出起动流速公式的一般结构形式。运用多种形式的流速垂线分布公式，将近底流速u o转换为垂线平均流速U，进而推导出泥沙起动流速公式U C。
潮汐河口的演变
➢径流潮流相对强弱和来沙特征： ③ 湖源海相河口：黄浦江口 • 径流潮流均不强，经过上游胡泊或 河网调节，潮差中等，流域来水来 沙少，泥沙主要来自口门→拦门沙 ④ 陆海双相河口：长江口 • 径流潮流相当，陆域海域来沙丰富 →拦门沙、沙坎
8.1潮汐河口的分段和分类
(二)潮汐河口的分类
➢河口段多年平均中潮位水面坡降线与平均海平面交点所在的位置。
口门
xe
8.1潮汐河口的分段和分类
㈡何为潮流界？ (一)潮6.汐1.河1.2口的分段
➢涨潮流流速与径流流速相抵消，潮水停止倒灌之处。 ➢涨潮逐渐减弱的原因：河床阻力、径流阻碍。
口门
xe
8.1潮汐河口的分段和分类
(一)潮6汐.1.河1.口3 的分段
第八章 潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变
第一节 潮汐河口的分段和分类 第二节 潮汐河口区的水流特性 第三节 潮汐河口区的泥沙运动特点 第四节 潮汐河口区的河床演变
8.0 概述-基本概念
➢河口区：河流与受水水体(河流、湖泊、水库、海洋)的接合地段 支流入汇河口 入海河口 入湖河口 入库河口
➢入海河口(潮汐河口):水流流态多变、泥沙构成多样、河床演变复杂 ① 主要影响因素：径流(山水)、潮汐入侵、波浪、密度流(盐淡水)
㈣潮汐河口分段 河流近6口.1段.1.＋5 河流河口段＝河流近海段
河流动力学 复习题
泥沙特性
粒径：就是体积与泥沙颗粒相等的球体的直径。
粒配曲线的特点、参数、作法:
沙样的平均粒径D m 是沙样内各泥沙粒径组的加权平均值。 横坐标D 粒径，纵坐标P 百分数。 作法：将粒配曲线的纵坐标p 按变化情况分成若干组，并在横坐标D 上定出各组泥沙相应的上、下限粒径D max 和D min 以及 各组泥沙在整个沙样中所占的重量百分比p 。 D ∑
∑
==∆∆=n i i n
i i i m P P D 11
分选系数S 125
75≥=D D o 泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率。
比表面积就是颗粒表面积与体积之比。
颗粒比表面积间接地反映了颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相对大小。
颗粒表面离子层及周围的反离子层（吸附层及扩散层）构成颗粒的双电子层。
细颗粒泥沙在一定条件下彼此聚合的过程叫做絮凝。 影响絮凝的因素：粒径、电解质价位、含沙量、含盐量。
取未经扰动的原状沙样，量出它的体积，然后在烘箱内经100-105度的温度烘干后，其重量（或质量）与原状沙样整个体积之比，称为泥沙的干容重或干密度。
单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下沉时的速度称为泥沙的沉降速度。单位cm/s 推移质运动
滑动或滚动的泥沙，在运动中始终保持与床面接触叫做接触质。
在床面附近以跳跃形式前进的泥沙叫做跃移质。
悬浮在水中运动，速度与水流速度基本相同的泥沙叫做悬移质。
河床上静止的泥沙颗粒，随着水流条件的增强，到一定条件时开始运动，这种现象称为泥沙的起动。
床面泥沙由静止状态转变为运动状态的临界水流条件就是泥沙的起动条件。可用流速、拖曳力或功率表示。用水流垂线平均流速来表示叫起动流速。
第八章海洋和海陆交替带地貌和沉积物
（2）锰结核（manganese nodule)
主要沉积于深海区,是一种黑褐色,外表呈球形或椭球形,内 部具同心圈层结构的锰、铁氧化物团块。除富锰铁外,还含 有铜铅锌等30多种元素,具有较高的经济价值。
（3）浊流沉积
主要发育于大陆坡及以下地区,主要由粘土和沙组成,发育递 变层理。
二、海陆作用交替带的地貌和 堆积物
（2）三角洲沉积物的剖面结构
顶积层 包括陆上和水下两部分。相当于河口段的沉积，是冲积、湖积 和沼泽堆积的交互沉积。以砂、粉砂为主，间夹粘土及泥炭。
前积层 它是水下三角洲斜坡部分的堆积物岩性以粉砂、粘土为主， 有时二者呈互层状。。
底积层 多为悬移的物质沉积于三角洲的最前端。主要由粘土、亚粘土 组成。
三角洲平原带 为三角洲的陆上部分，主要为河流、牛轭湖、决口扇、 湖泊、沼泽和泻湖沉积，往往还有风成沙沉积
三角洲前缘带 位于水边线以下，围绕三角洲平原带的边缘呈环带状分 布它处于海岸和河流带入的沉积物混合地段，经海洋作用的再改造、再 分配，形成比较纯净的沙质沉积，而泥质和有机质较少。
前三角洲带 位于浪基面以下三角洲前缘向海一方。沉积物富含有机 质和泥质，它是河流搬运来的细小 粘土悬浮特质和胶体溶液在海底沉 积而成的，含海相化石
平均低潮线
沿岸沙坝
前滨
激浪带
后滨
冲洗带
滩脊 沟槽
第八章 海洋和海陆交替带地貌和沉积物
三角洲的类型
动态分类： （根据三角洲
的进退）
建设性三角洲 破坏性三角洲 河流型三角洲 波浪型三角洲 潮流型三角洲
鸟足状三角洲 尖头状（鸟喙状）三角洲 扇状三角洲 梳状三角洲；。。。
动力分类： （根据河流、波浪和潮流
的作用强弱）
形态分类： （根据三角洲
的平面形态）
三角洲
根据三角洲的 平面形态可以将 三角洲划分为鸟 足状三角洲-河流 作用为主；尖头 状或者鸟喙状三 角洲-波浪作用为 主；扇状三角洲如果以河流作用 为主的三角洲， 由于汊道众多并 多次改道，导致 三角洲比较均匀 的向外扩展，形 似扇子。
分配，形成比较纯净的沙质沉积，而泥质和有机质较少。
前三角洲带
位于浪基面以下三角洲前缘向海一方。沉积物富含有机
质和泥质，它是河流搬运来的细小 粘土悬浮特质和胶体溶液在海底沉
积而成的，含海相化石
（2）三角洲沉积物的剖面结构
顶积层 包括陆上和水下两部分。相当于河口段的沉积，是冲积、湖积
和沼泽堆积的交互沉积。以砂、粉砂为主，间夹粘土及泥炭。
1、海岸带的水动力
（1）波浪
波浪要素与浪基面
波长 波高 波峰 波谷 平均海平面
水深 海底
浪基面(水深＝L/2) ：或r=0.5he-2a
浅水波
在水深不超过1/2波长的浅水区，波浪会因 与海底之间的磨擦而逐渐变形直至破碎。
第八章潮汐河口的演变
(2)涨落潮历时不对称
主要影响因素：水深、河流径流 水深：潮波波峰(高潮位)和波谷(低潮位)时刻水深相差大，波峰传播速 度要快于波谷，使得潮波前坡变陡、后坡变坦，涨潮流速大于落潮流 速→涨潮历时缩短，落潮历时延长
c gh
径流：向海净流动，与潮波叠加，使得涨潮历时更加短
(3)潮差(潮波的波高)的变化
第八章 潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变
第一节 潮汐河口的分段和分类 第二节 潮汐河口区的水流特性 第三节 潮汐河口区的泥沙运动特点 第四节 潮汐河口区的河床演变
8.0 概述-基本概念
➢河口区：河流与受水水体(河流、湖泊、水库、海洋)的接合地段 支流入汇河口 入海河口 入湖河口 入库河口
➢入海河口(潮汐河口):水流流态多变、泥沙构成多样、河床演变复杂 ① 主要影响因素：径流(山水)、潮汐入侵、波浪、密度流(盐淡水)
➢地貌学角度：
(二)潮汐河口的分类
①三角洲河口:
• 形态：河流泥沙在近海淤积形成的三 角形堆积体(扇形分汊式河口)
• 形成：径流含沙量大，潮流及沿岸流 较弱，不能将河流带来的泥沙带走
• 典型：黄河、长江、多瑙河、尼罗河
②三角港河口：
• 形态：潮水冲刷大陆内部形成的漏斗 形河口(喇叭口)
• 形成：径流含沙量小，潮流及沿岸流 较强，带走泥沙
① 河口断面向陆方向收缩→喇叭效应→能量汇聚→潮差沿程增大
河海大学河口与海岸演变-20161212
第七章 河 口 治 理
C) 植物措施： 由于废黄河口外以及浅海滩涂大量泥沙在风浪和潮流作用下的 再分配，因而防淤措施之一是种植水生植物。 一是：防止海滩产沙； 二是：切断涨潮流挟带泥沙进入河口。 案例：南八滩河闸、北八滩河闸下游浅海滩涂上长有大片的大 米草和至花米草等，闸下淤积就较轻。因此，在浅海滩涂大量种植 固滩促淤植物，是一种极为有效的方法。
第七章 河 口 治 理
工程措施： B) 合理确定闸下引河长度 长引河——径流型（径流为主要动力） 短引河——潮流型（潮流为主要动力） 长引河当径流来量不足，极易导致水文泥沙的不平衡，造成严 重淤积。 短引河——实践证明这种河口淤积就较轻微，挡潮闸距离海口 宜控制在0.8～1.0km以内，可较好地解决闸下淤积。
港口海岸与近海工程学院
COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING
河口与海岸演变
授课教师： 张 蔚
南京 ·2016.12
第六章 河口演变
河口主要的地貌——拦门沙和潮流深槽
河口三角洲
河口三角洲的演变
侵蚀基准面及其对河口发育的影响
河口形态的演变
第七章 河 口 治 理
工程原因 （涨潮泥沙落潮带不出去）
3）落潮流量减少 由于闸身截断了上溯到潮区界的潮流量，潮棱柱体相应减 少，纳潮容量相对变小，造成落潮平均流量(包括上游下泄径 流量)也随之相应减少。
第八章入海河口段航道整治知识讲解
二、整治规划
1、航槽选择
选择水深较大、河床比较稳定、口外拦门沙较小且距 口门近、口外水深也较大的汊道。
2、整治线走向
应适应河性，保证通航，有利于排洪、排涝，利用已 有建筑物与山体等控制工程。
应与流向、强风向一致-或者两者的合力方向一致。 为了维护航槽深度，在宽广的口外海滨确定导堤走向 时，尽量与天然涨落潮的主流流路一致，线形不宜过直， 采用顺直微弯河势，利用环流维护航深。
导堤的布置： 双导堤、即单
导堤，或一侧设 置导堤，另一侧 设置丁坝。
黄浦江口门附近河段工程布置
辽河口导堤工程布置
1、导堤布置
➢ 导堤的长度：应伸到深水线。 ➢ 导堤间的宽度：一般根据航深要求加以确定，不能 过窄、过宽。 ➢ 导堤高度：通常将堤顶选在中潮位附近，有时也可 根据最大落潮流归槽时的水位来确定。 ➢ 导堤结构：一般采用抛石，混凝土块体、沉箱或四 角锥体等。
入河口地区，平均含沙量达23.5kg/m3，河口淤 积严重。据1964年至1973年统计，平均每年造 陆50.7km2，海岸线延伸1.4km以上，沙嘴延伸 速度3km左右。在近代三角洲行水的87年中， 改道达50次，其中较大的改道l1次，可见改道 十分频繁。
2、河口浅滩
拦门沙：若流域来沙或沿岸流挟带泥沙量大，堆积在门门附近。
过程中。
推移质运动：径流挟带的推移质运动至潮流界以下，受涨落潮流的
潮汐河口演变
潮汐河口特点
• 有内陆河流特征，如径流的洪、中、枯水期的季节变化。 • 有海洋的某些特征，如大、中、小潮的变化和潮汐引起的水 位涨落与流速流向变化。 • 受风浪作用，大风时会产生增水和减水。 • 海水与淡水在此处交汇，存在盐淡水混合和盐水入侵问题。 • 泥沙运动复杂，与内陆河流不同。 • 较大的河口处，不能忽视科氏力的影响。
① 强潮海相 潮流强，泥沙主要来自口外海滨，平 面外形呈喇叭形，盐淡水混合对泥沙 (a) 强潮海相河口 运动的影响小，强潮可以把泥沙推向 口门内形成沙坎。(钱塘江口) ② 弱潮陆相 潮流弱，流域来沙丰富，河口区河道 易改道，常形成圆弧状三角洲，各汊 道口门均有拦门沙。(黄河口) (b) 弱潮陆相河口
湖源海相河川径流经过上游湖泊或河网的调节变幅小潮差中等流域来水来沙少泥沙主要来自口外在口门附近形成拦门沙河道形态沿程变化小河线弯曲
河流动力学
第六章 潮汐河口演变
本章内容
1 3 2 3 4
潮汐河口的分段和分类 潮汐河口区的水流特性 潮汐河口区泥沙运动特点 潮汐河口区的河床演变
潮汐河口
河口区：河流与受水水体（河流、湖泊、水库、海洋 和内陆沙漠的“干旱三角洲”等）的接合地段。 支流入汇河 口 入湖河口 入库河口 入海河口 干旱三角洲 当河流注入有潮海时，由于受潮汐作用的影响，故称 潮汐河口。
• 口外海滨段：口门至水下三角洲的前缘急坡。
山东交通学院河流动力学复习提纲
河流动力学
第二章
1、紊流：流体质点在流动过程中发生不规则运动、相互混掺、轨迹曲折混乱的形态
2、紊流的特征：①即使流量不变，流场中任一点的流速和压力也随着时间呈十分不规则的脉动。②紊流具有扩散性质，使其能够在水层之间传递动量、热量和质量。
3、雷诺数：作用于单位水体的惯性力与粘性力的比值组成一个无量纲数。Re =Ud v =惯性力粘性力
4、紊动应力：漩涡的垂向运动使各水层的性质（动量、热量、质量等）不断进行交换，其
中动量交换产生紊动应力，从而决定了平均流速场。紊动剪切力公式：τ=−ρu
′̅v ′̅ 5、混合长度：为了确定脉动速度，普朗特认为流体质点在y 方向的脉动，即由一层跳入另一层，要经过一段不与其他流体质点相碰撞的距离l 。然后以自己原来的动量和新位置周围的流体质点相混，完成动量交换。流体质点从一层跳入另一层，并且不于其他质点相碰的这段距离l 称为混合长度。它是流体质点横向混杂运动中自由行程的平均值。
6、粘性底层：对于紊流，由于管壁限制，紧贴管壁的流体速度为0，在靠近管壁很薄的一个流层内，流体速度比较小，流体的紊动程度几乎为0，流动处于层流，其切应力主要表现为粘性切应力。这层流体称为粘性底层（近壁层流区）。
7、壁面粗糙的影响包括：粗糙的突起高度、粗糙的形状、粗糙的疏密和排列等。 糙壁条件下，当流速增大、雷诺数增加时，δ值减小，比值K
s δ很小，如果K s ≫δ时，近壁层流层将被凸起高度破坏，甚至在凸起高度的顶上发生水流分离现象而形成漩涡，产生形状阻力。此时边界处紊流阻力远远超过粘滞阻力 ，故此时粘滞阻力可以忽略不计。影响粗糙边壁流速的主要因素为床面切应力和相对粗糙度
第8章海岸地貌资料
1. 泥沙横向移动形成的海积地貌
泥沙的横向运动是指泥沙垂直于海岸线的运动。当暴风 浪作用时，沉积物可以在海滩外缘形成一条条垄岗状堤， 称为滨岸堤或沿岸堤。它可以是沙质或砾质物质，也可以 是贝壳堤。
海岸线是海水面与陆地的交线，由于潮汐作 用海岸线随海面波动而变动。海岸带包括海岸线 两侧的陆上和水下两部分。一般，海岸带由海到 陆可分为滨外、临滨（近滨）、前滨、后滨四个 部分。
滨外，水下岸坡下部，水深较大，相当于波基面以下的浅 海部分；
临滨（近滨），水下岸坡上部,水深较浅,相当于潮下带； 前滨，受潮位影响，相当于潮间带； 后滨，高潮面之上的陆上沿岸地带，相当于潮上带。
天津七里海
天津七里海湿地
堡岛 堡岛
第四部分 生物作用形成的海岸
1. 珊瑚礁海岸
它是以石珊瑚为主的造礁生物形成的海岸。 珊瑚最宜生长在水温18—30℃、盐度27—40‰的海水 中。水温超过35℃会使大多数珊瑚死亡，而盐度太低也 不利于珊瑚的生长。珊瑚的生长需要良好的光照度，因 而大多生活在水深不足45m处。珊瑚一般在较硬的基底 上生长发育好，由软泥组成的底质不利于它的生长。
河口环境演变与海洋生态系统
河口环境演变与海洋生态系统
河口环境的演变与海洋生态系统息息相关，两者之间的相互关系可以追溯到几
千年前。随着时间的推移，河口环境不断发生变化，从而对海洋生态系统产生直接或间接的影响。
一、河口环境的演变
河口环境的演变主要受到自然和人类活动的影响。自然因素包括气候变化、河
流径流量、潮汐活动等。人类活动则主要涉及河流的整治工程、土地利用的变化以及沿岸城市的发展等。
随着气候变化，河口地区的降雨量、河流的水量和河流的冲击力都会发生变化。特别是由于全球变暖导致的冰川消融，河口冲淤现象将变得更加频繁。
同时，河口的人类活动也对其环境产生了深远的影响。为了防止洪水和水灾，
人们兴建了许多水利工程，如大坝、护岸和堤防。这些工程的建设会改变河流的流速和水流方向，进而改变河口环境的物理和化学性质。
土地利用的变化也会对河口环境产生影响。当河口附近的土地被改造成农田或
城市时，更多的水将被汇入河流，而不是自然地流入河口。这将导致河口的淡化，进而影响海洋生态系统中的海水盐度平衡。
二、河口环境对海洋生态系统的影响
河流将带入许多有机物、悬浮质和营养物质进入河口，这些物质对海洋生态系
统具有重要影响。有机物的输入将导致河口和海洋中的溶解氧含量降低，使水体中的氧气供应不足，对水生生物的生长和繁殖产生负面影响。
另外，大量的悬浮质和营养物质的输入也会导致浮游植物的大量繁殖。这些浮
游植物是海洋食物链的起点，可以滋养海洋生物的生长。然而，当浮游植物过度繁
殖时，会引发藻华现象，导致海水富营养化。藻华破裂后，会消耗大量的氧气，从而形成缺氧区，威胁到其他生物的生存。
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➢径流潮流相对强弱和来沙特征： ③ 湖源海相河口：黄浦江口 • 径流潮流均不强，经过上游胡泊或 河网调节，潮差中等，流域来水来 沙少，泥沙主要来自口门→拦门沙 ④ 陆海双相河口：长江口 • 径流潮流相当，陆域海域来沙丰富 →拦门沙、沙坎
8.1潮汐河口的分段和分类
(二)潮汐河口的分类
8.1潮汐河口的分段和分类
(一)潮汐河口的分段
➢图6-1(分界点)：口外海滨 段→河口口门→潮流界→潮 区界
• 潮区界→口门：感潮河 段
• 潮区界以上：河水运动 不受潮汐影响
• 潮流界、潮区界的位置 随外海潮差大小、河流 径流量大小而变化
8.1潮汐河口的分段和分类
㈠何为口门？ (一)潮6.汐1.河1.1口的分段
8.2潮汐河口区的水流特性 二、河口区盐淡水的混合-(三)对水流泥沙的影响
➢ 滞流点：一个潮周期内，下泄流与上溯流河段间底部净流程(涨落潮流程的 代数和)为零的临界点，为底层泥沙易于淤积的区域 • 流程=流速过程线与时间轴包围的面积 • 位置：随山潮水比的变化而变，洪水大潮下移；枯水小潮上溯
φ
8.2潮汐河口区的水流特性
其它影响潮波变形的因素： ① 盐水楔异重流加剧了潮汐不对称现象
② 柯氏力使潮差向潮波传播方向的右侧(北半球)递增
潮波变形在潮差相对于低潮水深较大的强潮河口更为显著。在某 些河口，河口涨潮初期潮位急剧上升，受水深沿程快速减小和逆 向径流影响，低潮传播速度慢，被后一个高潮赶上，潮波便形成 类似移动水跃的现象，波面前坡几乎直立，波前就象一个翻滚的 水墙向上游传播，这种现象称之为涌潮
➢潮差高低： ①强潮河口: 潮差>4m ②中潮河口：潮差=2~4m ③弱潮河口：潮差<2m
8.2潮汐河口区的水流特性
影响因素
一、河口区的潮波及潮流
主要：
水深；河口的平面形态；底摩阻；浅滩和河口端部的反射或 全反射；河流径流
其它：
盐淡水混合：盐水楔异重流加剧了潮汐不对称现象
科氏力：使潮差向潮波传播方向的右侧(北半球)递增
• 典型：钱塘江河口、泰晤士河口
8.1潮汐河口的分段和分类
(二)潮汐河口的分类
➢径流潮流相对强弱和来沙特征： ①强潮海相河口:钱塘江口 • 泥沙主要来自口外海滨，强潮将口外泥沙 推进口内→沙坎 ②弱潮陆相河口：黄河口 • 河流流域来沙丰富，强径流挟沙至口门附 近落淤→拦门沙
8.1潮汐河口的分段和分类
迎流坡缓、背流坡陡(沙波)
8.3潮汐河口区的泥沙运动特点 (三)河口区悬移质运动
➢总体趋势：水流往复→悬移质往复搬运、时沉时扬 1.滞后效应：含沙量的变化滞后于流速一定相位
• 沉降时差：涨潮流或落潮流→憩流(转流)期间，当流速降低到止动流速以下 时，悬移质开始沉降，但在沉降到床面前会随水流前进一段距离
➢河口段多年平均中潮位水面坡降线与平均海平面交点所在的位置。
口门
xe
8.1潮汐河口的分段和分类
㈡何为潮流界？ (一)潮6.汐1.河1.2口的分段
➢涨潮流流速与径流流速相抵消，潮水停止倒灌之处。 ➢涨潮逐渐减弱的原因：河床阻力、径流阻碍。
口门
xe
8.1潮汐河口的分段和分类
(一)潮6汐.1.河1.口3 的分段
➢地貌学角度：
(二)潮汐河口的分类
①三角洲河口:
• 形态：河流泥沙在近海淤积形成的三 角形堆积体(扇形分汊式河口)
• 形成：径流含沙量大，潮流及沿岸流 较弱，不能将河流带来的泥沙带走
• 典型：黄河、长江、多瑙河、尼罗河
②三角港河口：
• 形态：潮水冲刷大陆内部形成的漏斗 形河口(喇叭口)
• 形成：径流含沙量小，潮流及沿岸流 较强，带走泥沙
㈣潮汐河口分段 河流近6口.1段.1.＋5 河流河口段＝河流近海段
➢⑴河流近口段：潮区界～潮流界，有朝位涨落，但流向单一，地貌呈河流。 ➢⑵河流河口段：潮流界～口门,双向流,河床不稳,河道分汊展宽、出现沙岛沙坎。 ➢⑶口外海滨段：口门～三角洲前沿，地貌主要表现为水下三角洲。
感潮河段
口门
一
8.1潮汐河口的分段和分类
学
(六)考虑摩阻影响时无限长河道中潮波的衰减
8.2潮汐河口区的水流特性
二、河口区盐淡水的混合-(一)混合类型
➢ 海水含盐量约30‰，淡水含盐量约0.1‰：涨潮流会将海水带入口门内一 定距离→盐水入侵
➢ 咸水界：河口内水流含盐量因海潮的影响从口门向上游逐渐降低，当含盐 量小于2‰时，已不会影响农作物生长，2‰含盐浓度所及位置即~
8.3潮汐河口区的泥沙运动特点
(一)河口区泥沙来源
➢流域来沙：径流挟沙 • 河岸冲刷 • 河床冲刷
➢海域来沙：潮流挟沙 • 当地海岸滩涂 • 径流挟沙在河口外落淤后，又被潮流带回到河口内
➢其他：城市垃圾、工业废渣、海洋生物残骸等
8.3潮汐河口区的泥沙运动特点
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(二)河口区推移质运动
➢潮区界←→潮流界
➢咸水界以下:盐水密度梯度使垂线流速分布发生变化 • 落潮流期间：密度梯度与水面坡降方向相反，减小落潮流速，因底部密度 梯度大，阻碍底流下泄，为保持流量平衡，表层流速加大
8.2潮汐河口区的水流特性
二、河口区盐淡水的混合-(三)对水流泥沙的影响
➢咸水界以下:盐水密度梯度使垂线流速分布发生变化 • 转流期间：水面坡降很小，密度梯度控制底流流向上游，形成表层(向下)与 底层流向相反的交错流
➢ 盐淡水混合区：咸水界下游 ➢ 盐淡水混合指数(山潮水比): →盐淡水混合类型
一个潮周期内的河水径流量 涨潮期的进潮量
≥0.7 :
弱混合型(西江河口)
= 0.2~ 0.5: 缓混合型(长江口南港)
< 0.1:
强混合型(钱塘江口)
8.2潮汐河口区的水流特性
二、河口区盐淡水的混合-(一)混合类型
➢弱混合型：又称高度成层型、盐水楔型 • 径流强潮汐弱，盐淡水间存在明显分界 面，形成盐水楔异重流，上层淡水流向 下游，下层盐水潜入上游，交界面上的 剪切力与含盐度梯度平衡
滔天浊浪排空来,翻江倒海山为摧
8.2潮汐河口区的水流特性 (一)河口区的潮波及潮流
(二)一维潮波的基本方程-浅海自由潮波(浅水潮波)
(三)无限长均匀断面河道中的推进潮波-凯尔文波
海
岸
(四)一端封闭河道中运动的驻波型潮波-驻波和港湾共振
动
力
(五)断面渐变河道中的潮波运动-波能流守恒的格林定律
① 河口断面向陆方向收缩→喇叭效应→能量汇聚→潮差沿程增大
格林定律 : Hx
H
0
(
h0 hx
)1
4
(
b0 bx
)1 2
② 浅滩及河口边界反射→驻波→潮差沿程增大→共振
0 l
=
1 cos kl
③ 底摩阻→ 能量损失→潮差按指数规律沿程减小
H0excoskxt
2
Hi H0e x
上述三种因素的相对大小很难确定，相互之间的平衡非常复杂: ① 宽度和深度逐渐变化的河口：浅滩及河口边界反射小，潮 差主要受底摩阻影响，沿程减小(如长江口) ② 喇叭形河口：河口区中下游段，由于截面收缩和边界反射， 潮差沿程增加；河口上游端，水深减小，底摩阻影响显著， 潮差趋于减小(如钱塘江口)
8.2潮汐河口区的水流特性
三、河口区口门外的水流泥沙特征
➢口门外射流流速的演变: • 流出口门时:均匀分布，中部为核心流 • 过渡区：水流扩散，核心流缩小直至消失，流速降低 • 完全紊流区：水流继续扩散，流速沿程减小，在断面上呈高斯分布
高斯分布
8.2潮汐河口区的水流特性
三、河口区口门外的水流泥沙特征
(2)涨落潮历时不对称
主要影响因素：水深、河流径流 水深：潮波波峰(高潮位)和波谷(低潮位)时刻水深相差大，波峰传播速 度要快于波谷，使得潮波前坡变陡、后坡变坦，涨潮流速大于落潮流 速→涨潮历时缩短，落潮历时延长
c gh
径流：向海净流动，与潮波叠加，使得涨潮历时更加短
(3)潮差(潮波的波高)的变化
第八章 潮汐河口的水流泥沙特点及河床演变
第一节 潮汐河口的分段和分类 第二节 潮汐河口区的水流特性 第三节 潮汐河口区的泥沙运动特点 第四节 潮汐河口区的河床演变
8.0 概述-基本概念
➢河口区：河流与受水水体(河流、湖泊、水库、海洋)的接合地段 支流入汇河口 入海河口 入湖河口 入库河口
➢入海河口(潮汐河口):水流流态多变、泥沙构成多样、河床演变复杂 ① 主要影响因素：径流(山水)、潮汐入侵、波浪、密度流(盐淡水)
3
gb12 C 7 0 .2D U U c U U c 2 -7 1 ,天 然 沙
• 流动总体向下游，但潮汐涨落→水位升降→流速增减→推移质间歇运动
➢潮流界←→河口
• 潮流径流相互作用→往复流→推移质往复运动→一般淤积在咸水界范围内， 但在大洪水时也会推移至口门外(根据沙丘淤积体的形态可判断该河口是受 涨潮流还是落潮流控制)
8.2潮汐河口区的水流特性
(一)河口区的潮波及潮流
潮汐周期的四个阶段：潮位涨落+潮流方向 ① 涨潮落潮流：海水开始涨潮，但潮位上升尚未改变水面向下游倾斜和水 流向下游流动 ② 涨潮涨潮流：海水继续涨潮，河口水面壅高使得水面坡降转向上游，水 流向上游流动
③ 落潮涨潮流：海水开始落潮，河 口水面开始下降，但潮位下降尚 未改变水面坡降向上游倾斜和水 流向上游的流动
㈢何为潮区界？
➢涨潮波消失、潮差为零之处。 ➢潮区界以上不受潮汐影响，纯属径流。
分界并非固定，应是一个范围
口门
xe
8.1潮汐河口的分段和分类
㈣何为感潮河段？
(一)潮6汐.1.河1.口4 的分段
➢口门至潮区界之间受潮汐影响的河段。
感潮河段
口门
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8.1潮汐河口的分段和分类 (一)潮汐河口的分段
➢缓混合型： • 径流潮汐均较强，盐淡水发生掺混，水 平和垂直方向均存在含盐度梯度，淡水 主要从上层下泄，底部有盐水上溯，可 能出现交错流
➢强混合型： • 潮汐强径流弱，盐淡水充分混合，垂向 含盐量均匀，含盐度梯度主要表现于水 平方向，不出现盐水楔和交错流
8.2潮汐河口区的水流特性
二、河口区盐淡水的混合-(三)对水流泥沙的影响
• 冲刷时差：憩流(转流) →涨潮流或落潮流，流速上升到止动流速时，床面 泥沙不动，直到流速继续上升到起动流速，泥沙才进入运动状态
钱塘江河口七堡 站流速、含沙量 过程线
8.3潮汐河口区的泥沙运动特点
(三)河口区悬移质运动
➢总体趋势：水流往复→悬移质往复搬运、时沉时扬
2.絮凝现象：主要体现在D<0.03mm的细颗粒泥沙
• 河口悬沙多含粘粒胶粒 细颗粒泥
• 含盐海水为电解质
沙絮凝
成为大颗粒 沉速加大 (但有上限)
团聚：淤泥经海洋生物(牡蛎、蛤)吸入体内 和排泄后将在表面附着生物粘液，使得细颗 粒泥沙粘结在一起，形成较大颗粒(团粒)， 这将增大沉速
三、河口区口门外的水流泥沙特征
➢口门外水流泥沙运动的主要影响因素: ① 流出水流的惯性力(提供动量) ② 河床底面的摩阻力(减小流速) ③ 流出水体与周围海水密度差引起 的浮力
➢口门射流类型： • 出口水深h0<<口门外水深h时:轴 向紊动射流(排出水流向水平和垂 直方向扩散) • 出口水深h0≈口门外水深h时:平 面紊动射流(排出水流向仅在水平 面内扩散)
➢咸水界以上:流速垂向分布不受盐水密度梯度的影响，仍采用对数或指数分布 ➢咸水界以下:盐水密度梯度使垂线流速分布发生变化
• 涨潮流期间：密度梯度与水面坡降一致，增大涨潮流速，因底部密度梯度 大，底流速加大，最大流速出现在水面下某一深度处
8.2潮汐河口区的水流特性
二、河口区盐淡水的混合-(三)对水流泥沙的影响
➢射流对泥沙运动及河床演变的影响: • 平面射流:射流两侧的流速衰减较快，核心流流速衰减稍慢，泥沙沿主流两 侧沉积，形成鸟趾状或鸟嘴状三角洲 • 轴向射流：射流向水平和垂直方向扩散，流速衰减迅速，泥沙在口外附近 形成新月形沉积体，河流出路受阻，将在其上冲出新道，又形成另一个新 月形沉积体，发展下去成为圆弧状三角洲
④ 落潮落潮流：海水继续落潮，河 口水面下降使得水面坡降转向下 游，水流向下游流动
(1)波动类型的变化
主要影响因素：河口 平面形态、水深、浅 滩和河口端部反射
外海潮波
河口潮波
☆ 外海潮波：简单前进波，潮流速与潮位同相→高低潮位时潮流速度达到最大 值，在中潮位(平均水面)流速为零(憩流、转流)
☆ 河口潮波：取决于河口平面形态及水深变化，介于前进波和驻波之间，潮流 速与潮位不同相。前进潮波遇到浅滩、河岸、河口顶端会发生反射。若河宽 向上游迅速缩窄、水深急剧变大，反射强烈，河口潮波接近完全反射驻波， 潮流速与潮位相位差90°→ 高低潮位时潮流速度为零，在中潮位流速最大