大丰潮滩悬沙粒径组成及悬沙浓度的垂向分布特征
波浪作用下悬沙垂向扩散特性的实验研究
０ 引
言
河 口海岸地 区的波 浪对泥 沙输运 有显 著影 响 ， 因而 国内外 有诸 多学 者ｕ 进 行波 浪或 波
浪 与水流共 同作 用下 三维 泥沙输 运 的研究 ． 在确 定悬 沙三 维分 布 中 ， 反映悬 沙垂 向扩 散过 程 的悬 沙垂 向扩散 系数 是一个 非 常重要 而 又难 以给定 的特征 量ｌ ． ＿ 至今 ， ７ 人们 对于水 流作 用 下 悬 沙垂 向扩散 特性研 究较 多 ， 对 于波浪 作用 下悬 沙 垂 向扩 散特 性研 究 相 对较 少 ．Ｊｍｅ ｅ 而 ｉ ｎｚ 等 通 过精 心设计 现 场观测 ， 研究 破波 带 内悬 沙 的垂 向分 布 ， 发现 泥 沙水平 扩散 系数 在分 布 形式 上与 涡动 扩散 系数 的分布 相类似 ， 在量值 上有 显著 差异 ． 但 严冰 等 根 据波 浪作 用下 的
ＫＯＮＧ — ｈ ｎ，ＺＨＵ Ｙａ ｚ ｅ Ｃｈｕ ｎ ｆ ｎｇ ａ —ａ
（ ｔｔ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ Ｊ Ｅ ｔａ ｉｅａ ｄ Ｃｏ ｓ ｌ ｅｅ ｒｈ，Ｅ ｓ Ｃ ｉａ Ｎｏ ｍａ ｎ ｖ ｒ ｉ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｅＫｅ ａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｓｕ ｒｎ ｎ ａ ｔ ｓａ ｃ ａ Ｒ ａ ｔ ｈ ｎ ｒ ｌＵ ｉｅ ｓ ｙ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ６ ， ｈ ｎ ） ｔ ２
收 稿 日期 ：０ ７１ ２ ０ —２ 基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 （０ ７ ０６ ； ５４ ９ ４ ） 国家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 （０ ２ Ｉ ２ ０ ） ２ ０ ＣＭ１ ４ ３ 第 一 作 者 ： 亚 珍 ， ， 级 工 程 师 ， 事潮 滩 动 力学 方 面 的研 究 ． —ｍｉ ｙｋ ｎ ＠ ｓ ｌ ．ｃ ｕ ｅｕ ｃ ． 孔 女 高 从 Ｅ ａ ｌ ｚ ｏ ｇ ｋｅ ｅｎ ． ｄ ．ｎ ： ｃ
东海悬沙浓度垂向分布规律研究的开题报告
东海悬沙浓度垂向分布规律研究的开题报告一、选题的目的和意义随着工业化进程的不断加快，空气中的颗粒物污染日益严重，对人类健康和环境造成严重的危害。
而东海作为中国重要的海洋区域，其悬沙浓度的垂向分布规律的研究，对于东海海洋环境的评估和管理具有重要的意义。
本选题的目的在于利用现有的悬沙浓度数据，研究东海不同海域的悬沙浓度垂向分布规律，探讨与海底地形、海洋环流、气象等因素的关系，为东海海洋环境管理和污染治理提供科学依据。
二、研究内容和方法1.研究内容本项目主要研究东海不同海域的悬沙浓度垂向分布规律及其相关因素，包括：（1）东海不同海域悬沙粒径、浓度及其垂向分布规律的差异性。
（2）探讨悬沙浓度的垂向分布与海底地形、海洋环流等因素的关系。
（3）研究气象因素对悬沙浓度的影响。
2.研究方法本项目将采用以下方法进行研究：（1）收集和整理东海不同海域的悬沙浓度测量数据，利用SPSS软件进行统计分析和相关性分析。
（2）利用海洋地球物理探测手段，获取东海海底地形等信息。
（3）利用数值模拟方法，模拟东海海洋环流等因素对悬沙浓度的影响。
（4）收集气象数据，分析其与悬沙浓度的关系。
三、预期成果通过本项目的研究，预期达到以下成果：（1）明确东海各海域的悬沙浓度垂向分布规律及其差异性，为污染治理提供科学依据。
（2）探讨悬沙浓度的垂向分布与海底地形、海洋环流等因素的关系，为海洋环境管理提供科学依据。
（3）研究气象因素对悬沙浓度的影响，为未来气候变化对东海海洋环境的影响评估提供科学依据。
四、进度安排本项目的进度安排如下：第一年：（1）收集和整理东海不同海域的悬沙浓度测量数据；（2）采集海底地形等信息；（3）分析气象数据。
第二年：（1）利用SPSS软件进行统计分析和相关性分析；（2）利用数值模拟方法，模拟东海海洋环流等因素对悬沙浓度的影响。
第三年：（1）完善研究内容；（2）整理论文，撰写并提交相关学术期刊。
五、参考文献1. 熊方林, 陈建斌, 许家军. 东海不同海域颗粒物分布规律研究[J]. 海洋科学, 2017, 41(6): 93-101.2. 范存根, 周义明, 胡毓琛. 夏季东海沿岸颗粒物浓度垂直分布特征[J]. 海洋通报, 2017, 36(4): 471-480.3. 胡甜馨, 王志强, 李沙沙. 基于SPSS的大气颗粒物浓度与风速的相关性分析[J]. 环境科学研究, 2017, 30(10): 1679-1685.。
悬移质含沙量垂线分布
切 应力 为
丁 ＝ ｏ （ １ 一 伽 ） （ ５ ）
由此推导出式（ ４ ） 对应的掺混长度表达式为
ｆ ＝ 聊一 、 ／ １ 一 伽 （ ６ ）
Ｒ ｏ ｕ ｓ ｅ 根据式 （ ６ ） ， 得到 Ｒ ｏ ｕ ｓ ｅ 经典公式 为
垂 线 积分 得 到应用 广泛 的对 数 型流速 分 布公式 ［ １ ２ Ｊ
Ｕｍ－ －Ｕ
— —
：
１ ｎ 鱼
， （ Ｙ
（ ４ ）
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式中： 为摩阻流速； 。 沩 最大流速 ； 为水深 。 实测资料表明 ｌ ３ ］ ， 式（ ４ ） 基本符合流速的垂线分布规律 。
Ｓ ＼ Ｙ ｈ ａ 一 ） ／
式中： ５为 含沙 量 ； 为ｙ ＝ ａ 处 的 含沙量 ； Ｉ ＿为悬 浮指 标 ｚ 。
度相结合 ， 得到动量传递系数 的表达式 。 在此基础上假定 泥沙紊动扩散系数与对应的动量传递系数相等 ，
进 而得到新 的含沙量垂线分布公式 。 该公式与 Ｒ ｏ ｕ ｓ ｅ 公式 、 ｖ ａ ｎ Ｒ ｉ ｊ ｎ 公 式以及张瑞瑾公式 相 比， 精度十分
近似 ， 有效地解决了 Ｒ ｏ ｕ ｓ ｅ 公式表层含沙量为零 ， ｖ ａ ｎ Ｒ ｉ ｊ ｎ 公式分段表 述结 构不 统一 ， 以及张瑞瑾公式结
第３ ５卷第 １ 期
２ ０ １ ４ 年 ２ 月
水
道
港 口
Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｈａ ｒ ｂ ｏ ｒ
长江口各地貌单元沉积构造和粒度分区特征
长江口各地貌单元沉积构造和粒度分区特征喻薛凝;战庆;王张华【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》【年(卷),期】2016(36)4【摘要】根据165个柱状样顶部1m的沉积构造和粒度分析结果,对长江口各地貌单元的沉积物特征进行了规律性总结,以应用于钻孔沉积相的判断。
结果显示,河口心滩、上河口段落潮槽和拦门沙为主要砂质沉积区,属于牵引流沉积,分粒级频率曲线的峰值主要出现在63～125μm及125～250μm粒级,且峰值在125～250μm 粒级的样品向海逐渐增多。
而残留砂沉积物粒径大、分选好,特征明显。
其余地貌单元均以泥质沉积为主,典型特征有：（1）潮坪层偶发育,砂质纹层密集;（2）在分粒级频率曲线中,口内涨潮槽主峰以〈4μm为主,口外涨潮槽变粗为31～63μm占主导,且砂质薄层增多;（3）下河口段落潮槽纹层很多,极薄纹层占主导;（4）南汇边滩分粒级曲线常见双峰现象,平均中值粒径在泥质沉积区最大,部分沉积物位于C-M图的递变悬浮段;（5）三角洲前缘复式河槽沉积物明显细于其他前缘沉积,反映了滞流点附近的弱水动力特征;（6）前三角洲为均质泥,纹层少见,为长江口区最细的沉积。
【总页数】11页(P1-11)【关键词】砂质纹层;分粒级频率曲线;C-M图;滞流点;长江口【作者】喻薛凝;战庆;王张华【作者单位】华东师范大学河口海岸国家重点实验室;上海市地质调查研究院【正文语种】中文【中图分类】P737.1【相关文献】1.长江口区晚新生代沉积物粒度特征和沉积地貌环境演变 [J], 战庆;王张华;王昕;李晓2.长江口现代潮滩沉积物粒度特征及其在沉积相识别中的应用 [J], 赵亚楠;王张华;吴绪旭;李琳;战庆;陈艇3.长江口北槽柱状沉积物粒度分布特征及沉积环境指示意义 [J], 邓智瑞;何青;邢超锋;郭磊城;王宪业4.利用沉积物粒度特征区分不同级地貌面的方法对比——以青衣江流域地貌面为例[J], 刘睿; 姜大伟; 李安; 郭长辉; 张世民5.长江口泥质区24Z孔沉积物粒度特征及对洪水事件的沉积响应 [J], 盛琛; 陈彬; 安郁辉; 张欣; 陈立雷; 刘健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
江苏大丰潮滩沉积动力过程研究
江苏大丰潮滩沉积动力过程研究【摘要】：根据现场观测资料，本文从底质粒径组成、潮流边界层、悬沙剖面、悬沙级配特征、沉积物输运等方面探讨了江苏大丰潮滩的沉积动力特征。
大丰潮滩的底质粒径组成具有明显的空间差异，由海向陆底质的砂含量减小、粉砂含量和粘土含量增加。
盐蒿滩和互花米草滩沉积物主要来源于悬沙沉降，悬沙粒径组成和沉降特点决定了表层底质的粒径组成。
在泥砂混合滩、粉砂细砂滩和细砂滩上，推移质物质是影响表层底质粒径组成的重要因素。
低潮位附近的细砂滩滩面的涨潮流以逆时针方向旋转为主，落潮流以顺时针方向旋转为主，涨潮流的流向范围和潮流旋转幅度均大于落潮。
落潮历时一般大于涨潮历时，而落潮流速明显大于涨潮；落潮单宽净输水量明显大于涨潮，涨潮净输水方向以平行海岸为主，落潮以垂直海岸向海为主，全潮单宽净输水量主要受落潮流控制。
这种水文特征是潮沟和／或平面环流(涨、落潮流路不一致)的影响所造成的。
在低潮位附近，涨、落潮周期中只出现一个明显的流速高峰，出现在落潮中期，高水位时不存在明显的憩流。
一个潮周期内，符合对数分布的流速剖面一般占总数的42-96％，各潮周期差别较大。
影响流速剖面非对数分布的因素主要有风、波浪、流速的非恒定性、悬沙浓度等。
受悬沙浓度和流速垂向变化的影响，水体密度层化参数R_f具有明显的时间变化和垂向变化。
悬沙浓度能够减弱水体垂向上的动能量交换，使摩阻流速或剪切力减小。
根据对摩阻流速与推移质输运率关系的分析，Hardisty(1983)的推移质输运率公式可导致较大的误差。
悬沙浓度在潮周期内的变化很大，涨潮平均悬沙浓度大于落潮，悬沙浓度及其垂向梯度具有明显的空间差异。
从流速与悬沙浓度的关系以及悬沙粒径组成来看，位于细砂滩的测站处没有发生明显的再悬浮和悬沙沉降，悬沙浓度的变化主要与悬沙平流输运和悬沙浓度的空间梯度有关。
在有明显再悬浮和沉降的情况下，悬沙粒径组成在潮周期内具有明显的时间变化和垂向变化，再悬浮量越大，悬沙粒径越粗，悬沙沉降量越大，悬沙粒径越细，底层悬沙粒径明显粗于上层悬沙粒径。
长江口外海域悬沙浓度垂向剖面实用模型计算法
长江口外海域悬沙浓度垂向剖面实用模型计算法作者：施心慧来源：《湖南师范大学学报·自然科学版》2015年第01期摘要为了测定长江口外海域悬沙浓度，根据2006 年 8 月观测数据，以设定的反映悬沙分布特性的指标变量——悬沙特征系数为基础，根据得出的分析结果测算出来不同的悬沙垂直分布结果，并与实际观测的悬沙浓度进行对比.通过完善提出的悬沙浓度垂向悬沙浓度剖面实用模型，根据实际资料反映出来的数据验证模型的正确性和有效性，从而为由海表悬沙浓度推测水下悬沙浓度奠定基础.关键词悬沙浓度；悬沙特征系数；悬沙实用模型中图分类号TV148+1文献标识码A文章编号10002537（2015）01001205国内外学者对悬沙及其浓度的测算有大量的研究[13]，Einstein[4]是第一位系统地提出悬沙运动学理论的科学家，陈沈良[5]对杭州湾大中小潮悬沙浓度的变化规律进行了分析，认为悬沙浓度变化的主要影响因素是潮的周期流速变化和水位变化，其模型的计算结果与实测资料拟合较好.悬沙剖面的特征吸引大量学者进行研究[614]，获得了具有参考价值的成果.本文提出悬沙特征系数，这个指标与已有文献相比进一步描画出了悬沙分布的特性.作者通过观测台风过境前后长江口外海域悬沙断面层的特征得到悬沙特征系数，建立了一种计算悬沙浓度垂向剖面的实用模型，并选取3个固定点位对这一模型的科学性和有效性进行测试，结果表明此模型具有实用性，能为卫星遥感资料获取悬沙浓度剖面分布信息，实现动态监测悬浮泥沙分布规律提供科学依据.1泥沙数据的有效获取在获取泥沙数据的过程中，科学三号、金星二号科考船做出了巨大贡献.期间台风“桑美”袭扰我国，科考分为两个阶段，分别由科学三号和金星二号执行航段任务，这样既躲避了台风侵袭又能有效获得台风过境前后两个阶段的数据，为下一步分析提供了可靠保障.“桑美”台风过境前（以下简记为风前）的第一航段使用“科学三号”科考船对南起30°N，北到32°30′N，西起122°15′E，东至123°30′E的海域进行了调查，共设置6个纬度断面进行走航观测，其中1号断面位于30°N，2号断面位于30°30′N，向北纬度每隔30′设一断面，6号断面在32°30′N.经度上每个断面间距15′设一站点，共6个站点，在此区域的悬沙浓度剖面观测点共计33个，如图1所示.“桑美”台风过境后的第二航段使用了“金星二号”科学考察船对南起30°30′N，北到31°30′N，从西至东经历了东经122°至123°30′区间，并且设置5个进行观察的纬度断面.其中在1号断面的位置在30°30′N，依次向北纬度每隔15′设一断面， 5号为31°30′N.在经度方向上每个断面每10′设置一个点，除去落在岛屿及管制区内的站点，共35个观测站进行了悬沙浓度剖面的观测，如图2所示.第一航段还在3个站点进行了25 h连续悬沙剖面浓度观测，定点观测站位分别是S1站（122°51.881′E，32°0.187′N）位于观测当天长江口外混浊水的锋面处，S3站（122°29.932′E，31°15.261′N）是长江口外混浊水高浓度区的代表点，S2站（122°54.972′E，31°0.009′N）是混浊水域外侧（东边）较清水域的代表点.S1 站分别在5 m、10 m和27 m分别进行表层、中层和深层观测；而S3站的观测深度有所不同，分别设在 5 m，10 m，19 m处；S2 站的水深略深，深度分别设在 5 m，20 m，40 m处，3个站共获得27个垂向剖面悬沙浓度观测数据.为取得合理的基础数据，海试中主要借助常规法和仪器法对垂向悬沙浓度数据进行观测.观测悬沙浓度的常规方法是在实验室经过采水、过滤、烘干、称量等步骤，获得以mg/L为标准单位的悬沙浓度值，同时借助AAQ1183 水质检测仪的浊度探头，将剖面的浊度观测值记录下来，再将浊度单位值与浓度值进行转换，得出的数据就可以作为基础数据使用.将在同一地点同一时刻获得的悬沙浓度与在浊度仪探头下获得的数据转化后的数值建立对应关系，便得到了每个观测站点的垂向悬沙浓度资料，为继续分析分布特征提供了依据.2悬沙浓度垂向分布特征本文通过描述悬浮泥沙分布特性的量——悬沙特征系数（CCoSSC）来分析悬沙分布特征，即海水中悬沙底层浓度与表层浓度比值的对数：CCoSSC=ln（S底/S表）.（1）S底表示底层海水悬沙浓度，S表表示表层海水悬沙浓度，制作一个表示研究海域的10′×10′的网格点，将悬沙特征系数分别标注到网格上，记为悬沙特征系数表（表1），具体区域为东经1225°～123.5°，北纬30.0°～325°.将表1中数据作图（图3），可知：总体来看，悬沙特征系数呈现向外逐渐变小但在近岸大的特点；研究海域南部（北纬30°～31°）其特征的数值基本上都大于1，其中在123°E，30.5°N附近出现最大值；这片海域北部（32°N附近）有一个相对较低的区域，悬沙特征系数均小于1；北纬31°～315°为中间过渡带.3实用模型的设计及其在长江口外海域的应用根据泥沙扩散理论，对悬沙泥沙的垂向分布进行计算：ln（Sv/Sv0）=-ω（y-y0）/εy.（2）其中，Sv为y处的悬沙浓度，Sv0为海床面y0处的悬沙浓度，ω为悬沙沉降速度，εy为垂向泥沙扩散系数.由（2）式变化得到模型ln S=a+b·hr，hr=-y/H.（3）其中，hr为相对水深，S为悬沙浓度，H为海水的水深，a、b为回归参数.利用表1查出该海域某个地点相应的数值，定出相对水深hr的参数b，同时通过卫星遥感资料易获得该点表层浓度值，故假设表层浓度已知，从而代入公式（3）便可确定另外一个参数a.如此，在a、b两个回归参数确定的情况下，即可利用公示（3）计算出某点所处水层的悬沙浓度的对数值.本文对几十个航站点进行数据模拟，检验模型的有效性.由于在计算悬沙浓度时卫星云图以及相关数据并非表现出绝对0 m的数值，因此计算中使用风前风后站点表层0～5 m观测悬沙浓度平均值，应该更接近实际的结果和真正的表层海水情况.根据表1确定台风过境前后各站点的悬沙特征系数值，然后计算风前风后站点表层0～5 m观测悬沙浓度平均值，从而算出a和b值.然后由模型计算出该点整层水深的垂向悬沙剖面，最后与风前风后站点观测资料进行比较.首先对台风过境前的30多个站点按照上述办法进行测算，得到悬沙浓度观测值与根据公式（3）得出的计算值，算出相对误差和绝对误差（表2）.可以看出相对误差只有0.144 4；绝对误差极小，仅为1.420 8 mg/L，模型较为有效.使用同样的方法对台风过境后35个站点计算风后悬沙断面观测值与模型计算值之间的平均相对误差和绝对误差，如表3所示.可见风后的相对误差有所上升（0.243 3），但是绝对误差略有下降（0.896 5），总体数据基本一致.这表明实用模型能够应用到此海域的研究中.使用同样的方法对台风过境后35个站点计算风后悬沙断面观测值与模型计算值之间的平均相对误差和绝对误差，如表3所示.可见风后的相对误差有所上升（0.243 3），但是绝对误差略有下降（0.896 5），总体数据基本一致.这表明实用模型能够应用到此海域的研究中.根据表1得出相应的S1，S2和S3处的数值，如果这3个点经纬度不在表中的话，则取表中与其距离最近的值，并将模拟值与实测值进行比较（见表5）.结果误差不超过10%，这说明可以用特征系数表计算悬沙浓度值，实用模型可以应用于实际.5结论根据台风过境前后悬沙断面的观测资料数据，得出了悬沙特征系数.通过对台风过境前后各站点实测值与模拟值的比较，以及3定点回归模型的比较，得出结论：实用模型能够应用于研究海域.如果想用卫星图片资料得到海域表层悬沙浓度，只需要设定其中一个参数a，然后利用悬沙特征系数表确定另一个参数b，即可计算本海域的悬沙浓度垂向剖面，由此可借助卫星图片资料比较容易地获得表层悬沙浓度的信息.参考文献：[1]毕世普，黄海军，庄克琳，等. 长江河口峰的悬沙及动力特征初探[J]. 海洋科学，2009，40（12）：1218.[2]刘咪咪. 东海悬沙浓度垂向分布规律研究[D]. 青岛：中国科学院研究生院（海洋研究所）， 2008.[3]陈斌，周良勇，刘健，等. 废黄河口海域潮流动力与悬沙输运特征[J]. 海洋科学，2011，32（5）：7382[4]EINSTEIN H A. The bed load function for sediment transportation in open channelflows[J].Tech Bull， 1950，1026（1）：173.[5]陈沈良，谷国传. 杭州湾口悬沙浓度变化与模拟[J].泥沙研究， 2000，20（5）：4550.[6]郜昂，赵华云，杨世伦，等. 径流、潮流和风浪共同作用下近岸悬沙浓度变化的周期性探讨[J]. 海洋科学进展， 2008，26（1）：4450.[7]陈涛，李平湘，张良培，等.三峡坝区水体悬浮泥沙含量遥感估算模型研究[J].测绘信息与工程， 2008，33（2）：13.[8]孟庆勇.西太平洋特定海域沉积物的地磁场相对强度研究[D].青岛：中国科学院研究生院（海洋研究所）， 2009.[9]庞重光，韩丹岫，赵恩宝.黄东海悬浮泥沙浓度的垂向分布特征及其回归模型[J].泥沙研究， 2009，10（5）：6973.[10]李东义，陈坚，汪亚平，等.九龙江河口区悬沙浓度的实测与模型结果对比研究[J].泥沙研究， 2013，4（2）：3343.[11]董佳，张宁川. 泥沙参数选择方法及在悬沙浓度研究中的应用[J].水道港口， 2011，32（5）：3542.[12]李文丹，李孟国，庞启秀，等.台山核电站取排水工程潮流泥沙数值模拟研究[J].水道港口， 2011，32（2）：6773.[13]孔德星，杨红. 长江口区基于BP算法的表层悬沙浓度计算模型[J].海洋技术， 2009，28（2）：13.[14]郭志刚，杨作升，张东奇，等. 冬、夏季东海北部悬浮体分布及海流对悬浮体输运的阻隔作用[J]. 海洋学报：中文版， 2002，24（5）：7180.（编辑王健）龙源期刊网 。
长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布
长江口细颗粒悬沙浓度垂向分布摘要在长江口利用“声学悬沙观测系统”观测到大潮四种典型的高时空分辨率细颗粒悬沙浓度声学垂向分布图和垂线分布曲线。
悬沙浓度垂线分布曲线表明：(1)在涨潮时呈L形，悬沙浓度的垂向变化梯度小(浓度小于1.0g/l)。
(2)在涨急时呈射流形，射流顶的悬沙浓度达10g/l，悬沙浓度的垂向变化梯度大。
(3)在落潮时从水面到水底悬沙浓度按指数增加，可能代表恒定均匀流中悬沙处于平衡条件的分布，泥沙垂向扩散系数εS在数值上大约是泥沙颗粒沉降速度ωＳ的两倍。
(4)在落急时是不连续，并且在水体中部呈射流形，悬沙浓度的垂向变化梯度大。
关键词长江口细颗粒悬沙浓度高时空分辨率声散射1 前言Kirby和Parker[1]首次用LUTOCLINE(泥跃层)一词描述潮汐河口粘性细颗粒悬沙浓度垂向分布的不连续性，即垂向悬沙浓度出现明显的变化。
此后，泥跃层和近底高含沙层被发现普遍存在于许多高浑浊的河口海湾[2～5]。
Ross和Mehta、Smith和Kirby以及Wolanski等[5～9]详细地研究了泥跃层和近底高含沙层的动力特性，并建立了相应的数学模型。
这些研究加深了我们对潮汐河口近底水—泥相互作用的认识，这种相互作用控制整个潮汐河口细颗粒泥沙的输移过程。
在海岸工程应用上，如河口航道、港口、码头和系船池，需要对细颗粒泥沙运动定量化。
由于河口悬沙浓度随深度迅速变化，因此，悬沙浓度的精确观测是一个关键。
至今，为了获得近瞬时的悬沙浓度的垂向分布，已发展了许多新的技术。
特别是声学技术被广泛应用于海洋中悬沙浓度的测量[10～13]，使我们能得到高时空分辨率悬沙浓度垂向分布；但是声学技术尚未广泛应用于河口粘性细颗粒悬沙浓度的连续观测。
国内，在河口细颗粒泥沙输移现场观测研究中，悬沙浓度资料大多依赖于野外水样的采集[14～16]。
Li等[17]利用光学测沙系统研究了浙江椒江河口细颗粒泥沙输移。
本文作为“声学悬沙观测系统”在长江口北槽口外悬沙运动研究应用的系列成果[18～20]，其目的是为了解河口细颗粒悬沙浓度近瞬时垂向分布提供一种较好的途径。
长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系
第23卷第2期2005年4月海洋科学进展ADVANCES IN MARIN E SCIENCEVol.23 No.2April,2005长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系3王爱军1,汪亚平2,高 抒2,潘少明2(1.国家海洋局第三海洋研究所,福建厦门361005;2.南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏南京210093)摘 要:2003和2004年枯季在长江口采集水样并作水文观测,对所获水样进行过滤和粒度分析,以计算悬沙浓度和悬沙粒度分布。
结果表明,2003年11月小潮期间,悬沙中值粒径与悬沙浓度存在着显著的指数关系,在大潮期间没有显著关系;在2004年2月小潮期间,两者之间没有显著关系,但在大潮期间存在着显著的指数关系。
枯季水体悬沙以粉砂组份为主,并且随着向口外的推移,细颗粒组份逐渐增加,但在拦门沙最大浑浊带附近,由于絮凝作用,沉积物粒度变幅较大,可产生粒径粗化的现象。
小潮期间,砂含量较低,但与悬沙浓度之间有显著相关关系;大潮期间,悬沙粒径粗化,但砂含量与悬沙浓度之间的关系不显著。
上述分布趋势与沉积物来源、当地的水动力条件和絮凝作用等因素有密切关系。
关键词:沉积物粒度;悬沙浓度;最大浑浊带;长江口中图分类号:TV148 文献标识码:A 文章编号:167126647(2005)022*******一般情况下,非汛期时的地表径流少,河流中的悬沙主要来自河床侵蚀,悬沙颗粒较粗;进入汛期后,较多的暴雨使流域土壤侵蚀加重,侵蚀物质随径流进入河流中,因而悬沙颗粒较细,从而存在着悬沙粒径随悬沙浓度的增加而减小的现象,且这种悬沙粒度随悬沙浓度变化的现象在少沙河流中尤为突出[1]。
我国的一些少沙河流的资料也证明了这一关系的存在[2]。
但在河口地区,作为海陆过渡环境,地表径流和潮流作用交互影响,水动力作用非常复杂,存在着悬沙絮凝过程、最大浑浊带现象等[3]。
在这些复杂动力条件的影响下,悬沙粒度和浓度之间的关系表现的也较为复杂。
辐射沙洲海域悬沙特征及悬沙浓度垂向运动规律研究
摘
２ １ ０ ０ ９ ８ ）
要 ：辐射沙洲海域 的泥沙特征及运动规律研究是 海岸泥沙运 动力学研究 的重要课题 之一 ，也是江苏 省
沿海开发关注 的热点 问题之 一。结合辐射沙洲海域 大范 围准同步 实测泥 沙资料 ，就 悬沙粒径 的平 面分布特征 及
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｌ ｌ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｅｄ ｓ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｎｄ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｄ ｓ ａ ａ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｓｔ ａ ａ ｌ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ， ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ａ ａ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ｎｔ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｃ ｏ ｓｔ ａ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｊ ｉ ｎｇ ａ ｓ ｕ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ．
（ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｏ ａ ｓ ｔ ａ ｌ Ｄ ｉ ｓ ｓｔ ａ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ，Ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｈ ｏ ｈ ａ ｉ Ｕ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ８ ，Ｊ ｉ ｎｇ ａ ｓ ｕ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究
长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究作者：李远李占海张钊王智罡姚弘毅来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2017年第06期摘要：根据2013年10月26日至11月9日在长江口北槽下游河道从小潮到大潮连续14d 的现场定点水沙观测数据，对北槽下游河道悬沙浓度的垂向分布特征进行了研究，并探讨了盐度梯度和流速大小潮变化对悬沙浓度分布的影响。
结果表明，北槽下游河道的水动力条件存在显著的大小潮差异，小潮具有流速弱、悬沙浓度低、盐度梯度大、盐度分层显著的特点，而大潮则具有流速强、悬沙浓度高、盐淡水混合程度高、盐度分层弱的动力特点。
受较大盐度梯度和弱流速的影响，小潮期间的悬沙浓度分布主要为阶梯型和L型，强盐度密度分层使悬沙难以扩散到水体表层，高浓度悬沙仅出现在水体中下部。
在强流速和弱盐度分层的影响下，大潮期间的悬沙浓度分布主要为线性分布，悬沙能够扩散到水体表层，盐度密度分层对悬沙浓度分布的影响显著削弱，在落潮后期悬沙浓度分布表现为典型的垂线型分布，悬沙在水体中充分混合。
研究表明，小潮和大潮的悬沙浓度分布基本偏离Rouse分布，仅在小潮落憩时刻符合。
在大潮期间，实测的线性分布都很好地符合Soulsby公式，利用该公式能够很准确地预测这些浓度分布。
关键词：悬沙浓度分布；盐度梯度；Rouse公式；Soulsby公式；长江口中图分类号：TV148 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.0110引言河口处于河流与海洋的交汇地带，在径流、潮汐以及盐水入侵和混合的共同作用下，河口区域的水动力过程复杂，泥沙运动剧烈，悬沙浓度沿垂向上的分布形态和时空变化复杂多变。
研究河口悬沙的垂向分布特征与机理在揭示河口泥沙的运动扩散机制、科学预测悬沙输运通量、研究河槽冲淤过程及航道疏浚等方面具有重要的科学意义和应用价值。
在河口与海岸地区，关于不同沉积动力环境下的悬沙浓度垂向分布特征，国内外学者目前已开展了较多的研究工作。
近岸海域近底泥沙通量计算方法分析及应用
近岸海域近底泥沙通量计算方法分析及应用柯杰;陶爱峰;李瑞杰;李春辉;董啸天【摘要】The near-bed sediment flux is the key to near-shore sediment movement and seabed evolution prediction. The commonly used calculation methods include sediment carrying capacity method and shear stress method. The paper listed several computational formulas for near-bed sediment flux calculation, and preliminary verified the unity of the two methods in the for-mula form through mathematical deduction. Combined with the mathematical model of Zhoushan Islands silty sea area and Jiangsu costal muddy sea area, the near-bed sediment flux was calculated by using the two methods and the unity of the two methods in practical application was demonstrated.%近底泥沙通量问题是近岸泥沙和海床冲淤演变预测的关键，常用的计算方法包括挟沙力方法和切应力方法。
列举了近底泥沙通量的常用计算公式，并通过数学推导初步证明了两种方法在公式形式上的统一性。
结合舟山群岛粉砂质海域和江苏沿海淤泥质海域的数学模型，分别用这两种方法计算近底泥沙通量，为论证其在实际应用中一致性提供了数据支撑。
天然河湾悬沙浓度横向和垂线分布规律
第 ８期
李志威 ， ： 等 天然 河湾悬沙浓度横 向和垂线分布规律
７ ９
地认识 天 然河 湾 内悬移 质 的运 动规 律 。 为 了使 分析 具 有 可靠 性 和说 服 力 ， 据 断 面资 料 根
中值 粒径 沿横 向的分 布规 律 。如 图 ２所示 。
结合 表 １和 图 ２分 析 可 知 ， 面平 均 流速 是 决 定 断
式 ， 天然河 道悬 移质 浓 度 沿垂 线 分 布 进行 了广 泛 而 对
水流 泥沙数 学模 型 中 ， 了提 高计 算 天 然河 道 悬移 质 为
输沙率的精度 ， 开始逐步考虑弯道 内悬移质输移规律 及其模 拟 方法 卜“ 。因此 ， Ｊ 研究 天然 河湾悬 沙浓度 平
面和垂 线分 布规 律不 仅具 有 理 论 价值 ， 且顺 应 实 际需
不均匀。
关
键
词： 河湾 ；悬沙浓度 ； 分组粒径 ； 向分布；垂线分布 ； 横 统计分析 ； 文献标志码 ： Ａ
．
中图法分类号 ：Ｖ１ Ｔ ３
天然弯 曲河 道 中弯 道横 向环 流 的存 在 ， 变 了水 改
流 的纵 向和横 向流速 分 布 ， 而影 响 悬 移质 浓 度 沿 河 从
的完整 性 和代表 性 ， 对原 始 资料进 行 了整理 、 别 和筛 甄 选 。本 文选 取具 有代 表性 的来 家铺 弯 道 １６ 、９３年 ９２ １６ 和 １６ ９４年 ３组 实测 数据 作 为分 析 依 据 ， 表 １ 见 。悬 移 质 测 验 采 用 南 京 水 工 仪 器 厂 生 产 的 ２０ Ｃ 或 ００ Ｃ ５０ Ｃ ００ Ｃ横式 采 样器 取样 ， 径测 量方 法采 用粒 径计 。 粒
线分 布规 律 的研 究成 果 较 少 ， 主要 是 一般 规 律性 描 且 叙， 未进 入 深入 细 致 的研 究 。近 ２ ０ ａ来 ， 二 维河 道 在
波流共同作用下潮滩剖面沉积物和地貌分异规律_以长江口崇明东滩为例_刘红
文章编号:1000-0550(2008)05-0833-11①中荷合作项目(N o .2008D F B 90240);上海市科委重大基础项目(编号:44034081);基金委创新团队项目(编号:40721004);华东师大优秀博士生培养基金(编号:20080009)联合资助。
收稿日期:2007-10-17;收修改稿日期:2008-01-22波流共同作用下潮滩剖面沉积物和地貌分异规律①———以长江口崇明东滩为例刘 红 何 青 吉晓强 王 亚 徐俊杰(华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海 200062)摘要通过对崇明东滩两个海滩剖面、表层沉积物和悬沙粒度以及同步水沙资料的分析,探讨波流共同作用下表层沉积物和地貌的分异规律。
受波流共同作用的影响,表层沉积物中值粒径由破波带向两侧逐渐变细,分选由破波带向两侧逐渐变差,偏度由极正偏变为正偏,峭度由很窄尖变为宽平和中等峭度。
由破波带向岸方向,流速逐渐减小,含沙量逐渐增加。
悬沙和表层沉积物粒度特征的对比分析表明,潮间带上部的悬沙主要来源于破波带泥沙的再悬浮。
破波带内泥沙以“波浪掀沙”引起的分选运移为主,而破波带两侧的泥沙以潮流对破波带水体的“平流输移”为主。
以潮汐水位和高精度海滩剖面数据对崇明东滩微地貌类型按高程进行了新的划分。
关键词 长江口 崇明东滩海滩剖面破波带微地貌第一作者简介 刘红 男1978年出生博士研究生 河口海岸水动力和泥沙运动研究通讯作者 何青 E -m a i l :q i n g h e @s k l e c .e c n u .e d u .c n 中图分类号 P 512.2 文献标识码 A0前言 潮滩位于海陆相互作用的动力敏感地带,潮滩剖面是近岸动力沉积和动力地貌过程的研究内容之一,而且近岸潮滩水沙输移是波流共同作用下近底边界层研究的重要内容。
以往对潮滩剖面的研究主要集中于潮滩剖面属性,或以经验关系式判别剖面侵蚀、过渡或淤积等类型,或是对潮滩剖面形态及平衡剖面、淤泥质岸滩侵蚀堆积动机制及剖面模式等的研究[1～7]。
黄东海悬浮泥沙浓度的垂向分布特征及其回归模型
泥沙研究 2009年10月Journal of Sediment Research第5期黄东海悬浮泥沙浓度的垂向分布特征及其回归模型庞重光1,韩丹岫1,2,赵恩宝1,2(11中国科学院海洋研究所,山东青岛 266071;21中国科学院研究生院,北京 100049)摘要:以1959年至2006年期间,东中国海域现场调查的24个航次4813组悬浮物(泥沙)浓度数据资料为基础,采用相关分析和回归分析等方法,研究了东中国海域悬浮物浓度的垂向分布特征,给出了适用于不同季节、不同区域的悬浮物浓度的垂向分布模型。
结果表明:悬浮物垂向浓度呈现明显的冬、春季高,夏、秋季低的特征;悬浮物浓度的大小与相对水深相关性良好,而水深对悬浮物浓度的影响则表现在其垂向梯度变化方面:垂向浓度梯度在长江口至杭州湾一带的河口区(A类站)呈现出高值,在与海岸线平行的苏北浅滩至闽浙沿岸的近滨区(B类站)呈现中值,外滨(C类站)的广大海域则呈现明显的低值;春、夏、秋、冬四个季节近滨区B类站分布范围分别与10～30m,10～20m,10～20m,20～40m的等深线区域相吻合,其范围的季节变化与黄东海水动力条件的季节变化密切相关。
利用悬浮物垂向浓度模型可以由已知的海水表层浓度计算得到不同水层的悬浮物浓度,其有效性检验和拟合结果检验表明,该模型置信度较高,且能够更为有效的预报海水中、上层水体的悬浮物浓度值。
关键词:悬浮物浓度;垂向梯度;区域性特征;垂向分布模型中图分类号:P736 文献标识码:A 文章编号:04682155X(2009)0520069207黄东海是一个水动力状况相当复杂的半封闭宽陆架海。
本海区悬浮颗粒物(其主要成分为悬浮泥沙,特别是水深50m以浅海域)含量高,季节变化明显,影响范围广,是世界上悬浮物含量最高的海域之一。
该海域悬浮物以陆源入海碎屑物质为主要组成部分,同时携带大量营养盐和污染物,在黄东海广阔的陆架海域扩散、迁移、沉积,对该海域的生态、环境和资源产生深远的影响。
江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征
第27卷 第6期海 洋 学 报Vol.27,No.62005年11月AC TA OCEANOLO GICA SIN ICANovember 2005江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征李占海1,高 抒2,柯贤坤2,3,汪亚平2(11华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海200062;21南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏南京210093;31里贾纳大学地理学系,里贾纳S4S 0A2)收稿日期:2004207229;修订日期:20052042161基金项目:国家自然科学基金资助项目(49976026);“973”资助项目(2002CB412403).作者简介:李占海(1975—),男,山东省临清市人,博士,从事海洋和河口沉积动力学研究.E 2mail :sediment @sina 1com 1cn 摘要: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.关键词:碱蓬滩;潮沟;涨落潮不对称;滩面归槽水中图分类号:P736121 文献标识码:A 文章编号:025324193(2005)0620752081 引言潮滩湿地上生长、栖息着大量的耐盐植物、底栖动物和鸟类,它是地球上生物生产率最高的生态环境之一,具有重要的生态、资源和环境价值,研究潮滩的发展演化规律对科学开发和保护潮滩资源、环境具有指导意义.近年来人们通过现场观测、野外采样和室内分析,对潮滩及潮沟的边界层、生物作用、地貌特征、沉积物输运、沉积演化等进行了一系列的研究[1～12].受自然条件和观测手段的限制,大多数研究集中在海湾、河口等规模小、交通便利的潮滩上,而对濒临开敞海区的宽广潮滩触及较少,对潮滩演化、潮沟功能的认识还不够全面[13～15].江苏大丰潮滩是我国典型的堆积型潮滩[16],滩面宽广,潮沟发育良好,是研究潮沟及滩面沉积动力特征的理想区域.本文根据在大丰潮滩碱蓬滩潮沟的实测水文、悬沙和底质资料,对潮沟2滩面系统的水沙输运特征、悬沙与底质的粒径组成关系进行分析和探讨.2 研究区域概况研究区位于江苏大丰王港河口附近,东临西洋水道和东沙(见图1).这里是我国典型的粉砂淤泥质海岸,潮滩平均宽度为8～10km ,平均坡度为015×10-3.滩面沉积物由海向岸逐渐变细,具有明显的分带性.该区潮汐类型为规则半日潮,平均潮差为3168m.全年平均风速为4～5m/s ,风向以北北东、东北东为主.盛行偏北向浪,波高小于1m 的出现频率为85%[16].大丰潮滩由陆向海可依次划分为芦苇滩、碱蓬滩、大米草滩、互花米草滩、泥砂混合滩和粉砂细砂滩.碱蓬滩位于潮间带上部,大潮被水淹没,小潮上水较少,滩面上生长着大量的碱蓬植被和底栖动物,它们对滩面发育具有重要影响.碱蓬能够减小流速、促进悬沙沉降和滩面沉积[3～6].底栖动物以锥螺、锯图1 研究区域图脚泥蟹和弹涂鱼为主,在它们的作用下滩面上形成大量圆锥形土堆和蟹穴,土堆高度为4～10cm,底部直径为10～20cm,呈单一和群状分布,蟹穴的直径为2～4cm,深度可达20cm,两者能够拦截和储藏水分、增加滩面粗糙程度.3 材料和方法311 野外观测和室内分析2002年7月27日(大潮)和29日,在王港河口北侧的碱蓬滩上选取一条小潮沟进行了2个潮周期的观测,内容包括水位、流速、流向、悬沙和底质.使用Valeport公司的106型直读式流速仪测量流速和流向.在27日把流速仪放置在潮沟中游部位,它与29日的位置相距50m.两处潮沟形态十分接近,潮沟顶宽190cm,底宽40cm,深45cm.流速仪距沟底高度为26cm.在29日使用水尺测量水位,记录间隔为1～2min.29日在流速仪后方30cm处采集悬沙水样30个,采样间隔为10min,采样层位与流速仪的观测层位一致.在涨憩和落潮初期在测点附近采集4个滩面水样,水样距底床高度为7cm.在碱蓬滩滩面采集32个、在潮沟内采集12个015cm厚度的表层底质样品.使用Malvern2000型激光粒度仪测量悬沙和底质的粒径组成,粒径测量范围为0101～2000100μm,重复测量的相对误差小于3%.采用矩值法[17]计算每个样品的平均粒径、分选系数、偏态和峰态.采用过滤法测量水样的悬沙浓度.312 潮沟输水量和悬沙输运量的计算为计算潮沟的输水量和悬沙输运量,将潮沟横断面视作规则梯形.假定潮沟内的水流流速在垂向上符合Von Karman2Prandtal模型,任意时刻的垂线平均流速为u a=u26(ln01368h-ln z0)ln26-ln z0,(1)式中,u a为水深等于h时潮沟的垂线平均流速;u26为距底床26cm处的流速;z0为底床粗糙长度,大丰潮滩的平均粗糙长度介于113～217cm[18],本计算取平均值210cm.潮沟的输水量(Q w)为Q w=∫t0u a A d t,(2)式中,A为潮沟过水断面面积;t为时间.假定潮沟内的悬沙浓度在垂向上充分混合,以实测悬沙浓度代表整个断面的悬沙浓度,潮沟的悬沙输运量(Q s)为Q s=∫t0u a cA d t,(3)式中,c为悬沙浓度.4 研究结果411 潮沟水流特征观测期间潮沟的流速、流向和水深情况见图2.以潮流转向时刻作为涨落潮分界点,7月27日涨潮历时比落潮历时长2h,最大涨、落潮流速为0182和0188m/s,涨潮后期流速小于0105m/s的时间长度近2h,涨、落潮平均流速为0118和0141m/s.7月29日潮沟内最大水深为018m,涨落潮历时相差较小,憩流时间很短,最大涨、落潮流速为0141和0178m/s,涨、落潮平均流速为0116和0151m/s.涨、落潮流速不对称十分明显,7月27日涨、落潮平均流速之比为1∶213,最大流速之比为1∶111;7月29日涨、落潮平均流速之比为1∶312,最大流速之比为1∶119,29日的流速不对称程度大于27日.67海洋学报 27卷图2 碱蓬滩潮沟水流流速、流向、水深在潮周期内的变化412 悬沙浓度和粒度特征7月29日沟内涨潮悬沙浓度明显高于落潮,涨、落潮平均悬沙浓度为0194和0164g/dm 3,涨潮中期悬沙浓度最大(图3).憩流时滩面悬沙浓度略高于沟内,落潮开始后沟内悬沙浓度逐渐升高,而滩面悬沙浓度迅速降低(图3),两者的差别随时间不断增大.图3 碱蓬滩潮沟和滩面悬沙浓度随时间的变化 涨潮中期高悬沙浓度时的平均流速只有0107m/s ,这样的流速不可能起动沟底沉积物,此时的高浓度悬沙应来源于附近的大潮沟,该大潮沟与观测潮沟相连,落憩时大量悬沙沉降到大潮沟的底床上,形成明显的浮泥层,涨潮时这些泥沙被悬浮起来随涨潮流一起到达碱蓬滩上.受植被、地貌形态和水深的影响,观测点附近的滩面最大流速低于012m/s ,这样弱的流速有利于悬沙沉降.沟内涨潮平均悬沙浓度比落潮的高0130g/dm 3,落潮时滩面悬沙浓度由0152g/dm 3迅速降到0116g/dm 3,这说明有相当多的悬沙沉降到滩面.滩面流速小,推移质输运量很小,沉降的悬沙是滩面底质的主要泥沙来源.悬沙沉降量与悬沙浓度、沉降速度、上水量和上水时间成正比[19].在平静天气时滩面上水量和悬沙浓度均由大潮向小潮递减,因此悬沙沉降量、滩面沉积速率具有从大潮向小潮递减的特点.大潮期间(7月27日)滩面水深大,憩流时间长达2h ,十分利于悬沙沉降.在测点周围的滩面上,碱蓬高度多为20～40cm ,植被覆盖度大于70%,圆锥形土堆的最大分布密度可达10个/m 2,碱蓬和土堆能够影响流速垂向分布结构[19]、减弱流速强度[3,4]、增加床面糙度,因此它是促进悬沙沉降和滩面沉积的重要因素.沟内悬沙和滩面悬沙的粒度参数十分接近,平均粒径和中值粒径为6～9μm ,分选性属于中等和较差,偏态为负偏,峰度中等.粉砂是悬沙的主要成分,黏土含量为19%～28%,砂含量为0(表1).悬沙类型属于粉砂、黏土质粉砂.表1 碱蓬滩面及潮沟的悬沙、底质平均的粒度特征类型位置平均粒径/μm中值粒径/μm分选系数偏态峰态砂含量(%)粉砂含量(%)黏土含量(%)悬沙潮沟981106-0156113508119滩面760199-0160112707228底质潮沟181411821155213647422滩面221811811114215057817沟内的悬沙粒径组成在涨潮时十分稳定(见图4a ),落潮时变化较小(见图4b ),涨、落潮平均的悬沙粒径组成十分接近(见图4d ).滩面悬沙粒径组成随时间变化较为明显,随落潮进行,悬沙颗粒变细,平均粒径减小,分选性变好,偏态趋于对称,峰度变窄(见图4c ),这种变化应与悬沙沉降有关.滩面与潮沟的平均悬沙粒径组成相差很小(见图4d ).413 潮沟2滩面系统的输水、输沙特征7月29日潮沟涨潮平均输水率为0116m 3/s ,仅为落潮的1/2(见图5,表2).涨、落潮输水量分别为1479和2207m 3,落潮明显强于涨潮.潮沟净输水量为728m 3,占涨、落潮输水量的49%和33%,指向落潮方向.潮沟涨、落潮平均悬沙输运率分别为0112和776期 李占海等:江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征图4 滩面及潮沟的悬沙粒径组成在潮周期内的变化图例右方的数字为悬沙的取样时间(min)图5 碱蓬滩潮沟断面输水率和断面悬沙输运率的时间过程线表2 碱蓬滩潮沟的输水输沙特征值潮相断面平均输水率/m 3・s -1断面输水量/m 3断面平均悬沙输运率/kg ・s -1断面悬沙输运量/kg涨潮0116147901121090落潮01342207011912190119kg/s ,悬沙输运量分别为1090和1219kg (图5,表2).涨潮输沙率和输沙量小于落潮的,与涨潮输水率和输水量明显小于落潮有关.潮沟净输沙量为129kg ,占涨、落潮输沙量的12%和11%,指向落潮方向.涨潮时输入到碱蓬滩上的水体,除极少数保留下来,其余绝大部分在落潮时又输出碱蓬滩.假设输入到碱蓬滩上的水体能够完全输出,那么根据滩面2潮沟系统的水量平衡可知:Q e =Q f -Q n ,(4)Q ′e =Q ′f +Q n ,(5)式中,Q f ,Q e 分别为通过滩面输入、输出碱蓬滩的水量;Q ′f ,Q ′e 分别为通过潮沟输入、输出碱蓬滩的水量;Q n 为涨潮时通过滩面输入到碱蓬滩而在落潮时通过潮沟流出碱蓬滩的水量,本文称之为滩面归槽水.Q n 使滩面输入水量大于输出水量,净输水量为728m 3(即Q n ),方向为涨潮方向,与潮沟的净输水情况正好相反.根据落潮时滩面悬沙大量沉降可知,滩面落潮悬沙浓度小于涨潮的,由于输入的水量和悬沙浓度都比输出的大,因此滩面涨潮悬沙输运量大于落潮的,净输沙方向为涨潮方向,与潮沟的净输沙方向相反.假设潮沟输入的水体(Q ′f )在落潮时全部由潮沟输出,这些水体输出的悬沙质量为q ′e ;滩面归槽水输出的悬沙质量为Q n c n ,c n 为Q n 的悬沙浓度,那么潮沟落潮输沙量(q e )为q e =q ′e +Q n c n ,(6)将q e =1219kg ,Q n =728m 3代入上式得q ′e =1219-728c n ,(7)滩面落潮平均悬沙浓度为0134g/dm 3,代入式(7),q ′e 等于971kg ,这说明潮沟输入的水体在落潮时输出的悬沙质量为971kg ,水体中有119kg 悬沙沉降到滩面,占潮沟涨潮输沙量的11%.另外,还可根据潮沟落潮平均悬沙浓度0164g/dm 3和Q ′f 计算q ′e ,q ′e =0164×1479=947(kg ),它比涨潮输入量1090kg 小,这意味着有143kg 悬沙沉降到滩面,与上面计算的119kg 接近.因此,可认为潮沟输入到碱蓬滩上的水体在经历一个潮周期后,有大约10%的悬沙沉降到碱蓬滩上,从这一点来讲,在剔除归槽水输沙的影响后,实际上潮沟向碱蓬滩有净的悬沙输送.上述研究说明通过滩面和潮沟输入碱蓬滩上的水体均有明显的悬沙沉降,受碱蓬和微地貌形态(如土堆和蟹洞等)对水流阻碍作用的影响,滩面上的水动力条件较潮沟的更利于悬沙沉降[19],滩面输入水体的悬沙沉降率(沉降量与输入量之比)应大于潮沟的(约为10%).由于观测资料所限,本文难以计算和确定滩面输入水体的悬沙沉降量并将其与潮沟的进行比较,今后需加强两者对碱蓬滩沉积的贡献率及影响程度的研究.87海洋学报 27卷根据以上分析可得如下滩面2潮沟系统的水沙输运模式,对滩面而言,涨潮时水体通过滩面输入到碱蓬滩,水体中的悬沙在碱蓬滩上大量沉降,悬沙浓度降低,落潮时一部分水体仍通过滩面输出,另一部分则汇入潮沟,输出水量的减少和悬沙浓度的降低使滩面净输水、净输沙方向皆为涨潮方向.对潮沟而言,涨潮时水体通过潮沟输入到碱蓬滩,由于滩面流速小,悬沙发生沉降,落潮时这些水体又全部通过潮沟输出,滩面归槽水的加入使潮沟输出水量比输入的大,净输水方向指向落潮方向;潮沟输出的悬沙质量取决于潮沟输入水体的悬沙沉降量、归槽水量及其悬沙浓度,多数情况下潮沟悬沙输出量大于输入量,净输沙方向指向落潮方向,但如果悬沙沉降量很大且归槽水量很小,则可能出现输出量小于输入量,净输沙方向指向涨潮方向.414 碱蓬滩底质特征及潮沟底质活动性潮沟底质的平均粒径和中值粒径分别为18和14μm,滩面的为22和18μm,滩面底质粒径略粗于潮沟的,两者的分选系数基本相等,分选性属于较差,潮沟底质的偏态为极正偏,滩面的为正偏,峰度皆宽.潮沟底质和滩面底质的物质组成十分相似,粉砂是底质的主要成分,含量大于70%,黏土含量大于15%,砂含量较小(见表1),底质类型属于粉砂、黏土质粉砂.根据Miller[20]公式计算出的潮沟底质的临界起动流速为012m/s,当流速大于012m/s时大部分底质颗粒就会进入运动状态.从表3可知,潮沟底质的活动性很强,涨潮底质活动历时为111h,落潮的为116～118h,占涨、落潮历时的27%～42%和79%～96%,底质活动期间的平均流速较强,介于0146～0176m/s.落潮底质活动强度明显大于涨潮的(表3),潮沟发育主要受落潮时的动力和底质运动条件所控制.现场观测发现在碱蓬和土堆的影响下,落潮后期滞留在滩面上的薄层水体(厚度约为12cm)绝大部分汇入潮沟,受其影响潮沟各支流的表3 碱蓬滩潮沟的底质活动性潮相底质活动历时/h底质活动历时占涨落潮历时的百分数(%)底质活动期间的平均流速/m・s-127日涨潮111270168 27日落潮116790165 29日涨潮111420146 29日落潮118960176源头部位有明显的溯源侵蚀发生,潮沟长度不断延伸.415 碱蓬滩上悬沙与底质的关系悬沙是滩面底质的主要泥沙来源,因此两者在粒径组成上必然存在一定的联系.对比悬沙平均与底质平均的粒径组成可知(图6):(1)粒径为1～7μm时随粒径增大,悬沙与底质的粒径含量都不断增加;(2)粒径为7～32μm时随粒径增大,悬沙粒径含量不断减小,底质粒径含量不断增加;(3)粒径为32～250μm时随粒径增大,悬沙与底质的粒径含量都不断减小.图6 碱蓬滩上悬沙与底质的粒径组成设某一粒级物质在底质中的含量为P(i)b,在悬沙中的含量为P(i)s,按上述三种情况对P(i)b与P(i)s进行线性回归分析(见图7),粒径为1～7和32～250μm时P(i)b与P(i)s成正线性关系,粒径为7～32μm时P(i)b与P(i)s成负的线性关系,显著水平为01001.在悬沙与底质粒径组成稳定的情况下可利用图7中的关系式,根据悬沙粒径组成来计算底质粒径组成或粒径百分含量,反之亦然.碱蓬滩上悬沙沉降过程是联系悬沙与底质粒径组成关系的中间环节,悬沙颗粒的沉降速度及其沉降方式决定着底质的粒径组成.设某一粒级物质在底质中的含量与在悬沙中的含量之比为P[P= P(i)b/P(i)s],P与粒径的关系见图8.粒径小于7μm时P随粒径增大而减小;粒径大于7μm时P 随粒径增大而增大,P越大意味着悬沙颗粒沉降到滩面的机会越高.根据斯托克斯定理,悬沙沉降速度与粒径的二次方(d2)成正比,因此P与沉降速度的关系可转化为P与d2的关系.根据上面的粒径分组情况分析P 与d2的关系.粒径为7～32和32～110μm时,d2与P成正的线性关系(见图9b,c),在01001水平上显著,这表明粒径或沉降速度是影响P的主导因素.对于粒径为7～110μm的颗粒,P与d2的关系可统976期 李占海等:江苏大丰海岸碱蓬滩潮沟及滩面的沉积动力特征图7 碱蓬滩上悬沙与底质的粒径含量关系图8 碱蓬滩上P 值与悬沙粒径的关系一表示为P =010027d 2+016791,(R2=0199,n =16).粒径为115～710μm 时P 与d 2成幂函数关系(图9a ),在01001水平上显著,当d 2介于10～50时,随d 2增加P 变化很小.P 与d 2成幂函数关系而非线性关系可能与絮凝作用有关,粒径小于7μm 的颗粒易发生絮凝作用,絮凝发生后颗粒的沉降速度由絮团沉降速度所决定,絮团沉降速度受多种因素所影响,机理较为复杂[21,22].Voulgaris 和Mey 2ers [23]认为絮凝作用对碱蓬滩的悬沙粒径和沉降速度有重要影响,本文缺乏絮凝体的现场实测资料,难以对此进行深入分析和探讨,今后拟补充这项研究.蒋国俊[24]通过对台州湾潮滩悬沙的研究认为粒图9 碱蓬滩上P 值与悬沙粒径的二次方(d 2)的关系径小于16μm 的颗粒以絮凝沉降为主,粒径大于32μm 的颗粒以单颗粒重力沉降为主.本研究显示粒径为115～710μm 的颗粒以絮凝沉降为主,粒径为7～250μm 的颗粒以单颗粒重力沉降为主.两种研究结果基本相似,只是在粒径分界点上有所不同,这可能与区域的动力、水化学、生物及泥沙供应等不同有关.综上所述,粒径大于7μm 的泥沙颗粒在底质中的含量主要与悬沙粒径/沉降速度有关;粒径小于7μm 的颗粒在底质中的含量主要与悬沙粒径/沉降速度和絮凝作用有关.5 滩面归槽水对潮沟输水、输沙的影响如果不存在滩面归槽水,潮沟及滩面的涨、落潮输水量应该相等.滩面归槽水的出现必然使潮沟落潮输水量大于涨潮的,滩面则正好相反,因此滩面归槽水是导致潮沟、滩面涨落潮输水量不对称的决定性因素.在本研究中滩面归槽水量占潮沟落潮水量的33%,它含的悬沙质量占潮沟落潮输沙量的20%.除滩面归槽水外,影响潮沟净悬沙输运的因素还有悬沙沉降量、沟内底质再悬浮量、沉降速度、流速强度等,滩面归槽水起到改变(而非决定)潮沟悬沙净输运量和净输运方向的作用.滩面归槽水是导致潮沟涨落潮流速不对称的最主要因素,它的加入使落潮输水量明显大于涨潮的,08海洋学报 27卷在涨落潮历时相差很小时落潮流速就会明显大于涨潮流速,这种情况在29日十分显著.归槽水对落潮流速的改变程度同归槽水量(Q n )与落潮输水量(Q ′e )的比值有关,比值越大,落潮流速被改变的程度越大,涨落潮流速不对称程度就越大,反之越小.归槽水量与滩面的地貌形态和物质组成[11]、碱蓬的形态和分布特征密切相关.在大潮向小潮的转变过程中,随潮差减小,Q n 与Q ′e 的减小速度并不一致,在大潮过后的最初几天,Q ′e 的减小速度大于Q n ,29日的流速不对称程度大于27日的可说明这点,在接近小潮时滩面上水量很少或没有,Q n 与Q ′e 的比值接近于0,此时涨落潮流速不对称程度很小.因此,由大潮向小潮的转变过程中,流速不对称程度可能先增大然后再减小,与小潮向大潮转变时的情况正好相反.滩面归槽水除了对潮沟输水、输沙有重要影响外,还是塑造潮沟系统的主要动力因素[11].研究滩面归槽水的变化特点及其影响因素是今后工作的一个重点.6 结论(1)大丰碱蓬滩上潮沟的涨、落潮流速不对称现象十分明显,落潮流速大于涨潮流速.悬沙浓度具有涨潮高于落潮、潮沟高于滩面的特点.潮周期内有大量悬沙沉降到滩面上.粉砂是构成悬沙的主体成分,潮沟和滩面的悬沙粒径组成差别较小.(2)潮沟的净输水、净悬沙输运方向指向落潮方向(向外海),潮沟的净输水、输沙量分别占落潮输水、输沙量的33%和11%.滩面的净输水、输沙方向与潮沟正好相反(向陆).(3)落潮时部分滩面水经潮沟归海(滩面归槽水),对潮沟的落潮输水量和输沙量、净输水量和输沙量、涨落潮流速不对称、涨落潮底质活动性都有重要影响.有关滩面归槽水的特征有待进一步深入研究.(4)粉砂和黏土是构成潮沟、滩面底质的主要成分,底质分选性较差.潮沟底质的活动性很强,尤其在落潮阶段的79%～96%的时间内底质处于活动状态.(5)悬沙是滩面底质的主要泥沙来源,粒径小于7μm 的泥沙颗粒在底质中的含量主要与粒径大小或沉降速度、絮凝作用有关,而粒径大于7μm 的颗粒在底质中的含量直接与粒径大小或沉降速度有关.沉积物粒径与该粒级在底质中和悬沙中的含量之比具有确定的统计关系:P =010027d 2+016791(R 2=0199,n =16).本文得到了沈焕庭教授的有益指导,南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室的高建华、王爱军、杨 、陈一宁、左浩参加了野外工作,谨致谢忱.参考文献:[1] KE Xian 2kun ,COLL INS M B ,POULOS S E.Velocity structure and seabed roughness associated wit h intertidal (sand and mud )flat s andsalt marshes of t he Wash ,U K[J ].Journal of Coastal Research ,1994,10(3):702—715.[2] COLL INS M B ,KE Xian 2kun ,GAO Shu.Tidally 2induced flow structure over intertidal flat s of t he U K[J ].Coastal ,Estuarine and ShelfSciences ,1998,46:233—250.[3] 庄武艺,谢佩尔J.海草对潮滩沉积作用的影响[J 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relationship between suspended and sea2 bed sediment s were analyzed.The result s show t hat t here is remarkable flood2ebb time2asymmet ry for t he tidal current,wit h variations in t he suspended sediment concent ration and t he rate of water/sediment t ransport.The marsh surface supplied water quantity account s for33%of t he ebb water quantity in t he creek,resulting in20%of t he ebb suspended sediment discharge in t he creek during t he ebb.This is a bas2 ic influence on t he time asymmetry.Consequently,wit hin a tidal cycle,t he net water and suspended sedi2 ment discharges in t he creek are oppo site to t ho se for t he marsh surface,i.e.,t hey dominated.Silt and clay are t he dominant component s of t he suspended and seabed sediment s,accounting for more t han95% uri.The difference in grain size dist ribution between t he suspended sediment wit hin t he creek and t he bed sediment on t he adjacent marsh surface is very small.Variations in t he suspended sediment concent ration during t he tidal cycle show t hat a substantive amount of t he suspended sediment s settles onto t he marsh surface;t he suspended sediment s are t he major source of seabed sediment s.Therefore,t he grain size dis2 t ributions of seabed and suspended sediment s are very close and t here is a good exponential relationship be2 tween t he grain size and t he ratio of t he content of t he component associated wit h t he grain size in t he sea2 bed sediment to t hat in t he suspended sediment.K ey w ords:S ueada salsa flat;tidal creek;flood2ebb time2asymmet ry;marsh surface supplied creek water mass。
长江河口悬沙浓度变化特征分析
长江河口悬沙浓度变化特征分析
左书华;李九发;万新宁;沈焕庭;付桂
【期刊名称】《泥沙研究》
【年(卷),期】2006()3
【摘要】2003年2、7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文观测,本文以此次观测资料为基础,采用数理统计、水文学等方法以江阴-南通-徐六泾-南支-南港-南槽(北槽)的格局对长江河口悬沙浓度的时空变化特征进行了分析研究。
分析结果表明:(1)徐六泾节点至江阴潮流界河段主要受径流影响,悬沙浓度比较稳定,而在徐六泾以下多级分汊区段,由于各汊道的分流比等因素的不同,悬沙浓度的分布也存在着差异;(2)悬沙浓度受径流、潮流作用影响具有明显的季节变化,潮周期变化;(3)涨、落潮悬沙浓度大小与流速大小密切相关,但存在着一定的滞后性;(4)单宽输沙量在时空上存在着复杂的变化;(5)在长江口南北槽拦门沙最大浑浊带中,泥沙的再悬浮过程比其他河段复杂多变,同时也存在着一定的规律性、周期性。
【总页数】8页(P68-75)
【关键词】长江口;悬沙浓度;时空变化;泥沙再悬浮
【作者】左书华;李九发;万新宁;沈焕庭;付桂
【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV142
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1.椒江河口悬沙浓度时空变化特征分析 [J], 徐海;武小勇;张沈阳;王璟
2.风暴过程中潮滩悬沙浓度和悬沙输运的r变化及其动力机制r——以长江三角洲南汇潮滩为例 [J], 苗丽敏;杨世伦;朱琴;史本伟;李鹏;吴创收
3.长江河口北槽抛泥作业状态下的悬沙浓度分布与扩散过程 [J], 吴加学;张叔英;任来法
4.MERIS卫星数据定量反演长江河口的悬沙浓度 [J], 刘小丽;沈芳;朱伟健;刘曦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
杭州湾口悬沙浓度变化与模拟
杭州湾口悬沙浓度变化与模拟摘要本文对杭州湾口15个测站的大、中、小潮悬沙浓度的变化规律进行了分析，得出大－小潮周期流速变化和水位变化是该海区各站悬沙浓度变化的主要影响因素。
通过分析研究，建立了单点测站悬沙浓度变化与水位和大－小潮最大流速的关系模型，用该模型的计算结果与实测资料进行比较，拟合程度较好，对于整个大－小潮周期悬沙浓度的连续变化可采用该模型进行估算。
关键词悬沙浓度模型杭州湾口1 前言在淤泥质河口、海岸地区，粘性细颗粒悬移质泥沙浓度是港口、航道及有关海岸工程一个普遍关心的问题。
由于海岸地区物理过程复杂，悬沙浓度(含沙量)表现为一个随机性很强的变量，不同的水动力环境，悬沙浓度出现不同的变化特征。
一般来讲，近岸海区悬沙浓度的变化受制于潮周期、大－小潮周期和邻近河口的洪枯季等不同时间尺度的变化，以及潮流、波浪、底部剪切力、泥沙来源、海底地形等诸多因素的影响。
因而悬沙浓度的变化规律应根据不同研究区域的特点来加以分析。
悬沙浓度的变化对于观测点在某个时间段，如大、中、小潮来讲，主要与底部泥沙侵蚀与落淤以及平流作用有关。
Clarke 和Elliott (1998)[1]在平流作用较小的河口湾地区将悬沙浓度变化与底部泥沙的侵蚀与水体泥沙的落淤之差联系起来，建立了一个单点悬沙浓度模型，通过确定侵蚀与沉积的临界值参数来模拟泥沙浓度的变化，得到研究的地区悬沙浓度变化与涨落潮流速有非常好的对应关系。
然而，在杭州湾口由于潮差较大，潮流作用强劲，并且受到长江口－杭州湾泥沙扩散的影响，湾口内外泥沙浓度存在较明显的水平梯度，因而泥沙浓度变化除了受到流速变化影响外，涨落潮水位变化引起的平流作用也有明显的作用。
本文主要是根据杭州湾口崎岖列岛附近海区(图1)，1996年10月下旬15个测站大、中、小潮三次周日水文泥沙实测资料，通过悬沙浓度变化规律的分析，建立各测点悬沙浓度预测模型，从而可计算大－小潮周期悬沙浓度的连续变化值。
2 研究区域本文研究区域位于杭州湾口北部海域，处于长江口外海滨与杭州湾口交接地带的强动力环境。
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高潮位线向海推进速度为
? 根据滩面植被和表层底质组成 由陆向海大丰潮滩可依次划分为芦苇滩 碱蓬滩 大米草滩
互花米草滩 泥砂混合滩 粉砂细砂滩和细砂滩 滩面沉积物具有明显的分带性 由陆向海底质粒径不
断增大 表层底质的中值粒径介于
该区潮汐类型为正规半日潮 平均潮差为
滩面
潮流为旋转流 全年平均风速为 ? 风向以
船由测站垂直向岸航行 进行 次走航采样 向岸航行距离约
采集水样 组 共 个 采样层位
距底床的高度为
和
室内样品分析
采用过滤法测量水样的悬沙浓度 根据现场采集的悬沙水样对 进行标定 使用
型激光粒度仪测量悬沙和底质样品的粒径组成 仪器测量范围为
重复测量的相对误差
小于
采用矩值法 计算每个样品的平均粒径 分选系数 偏态和峰态
度的 倍
根据 的取值将相应 值逐个代入
公式 直至计算值与实测值总体
相差最小 试算结果表明 表 图 日当 等于 时 日当 等于 时 第二 三 四层的悬沙浓
度的计算值与实测值最为接近 第五 六层的计算结果相对较差 但明显好于表 中的结果 日悬浮指
标的平均值为
日的为
由此可见 取值合适时
公式能够较好的模拟出现场悬沙浓
悬沙浓度的垂向分布模型
在二维恒定均匀挟沙水流中 当悬沙向下的沉降通量等于向上的紊动扩散通量时 悬沙浓度的垂线
分布符合
公式
?
式中
为距底床高度为 和 处的悬沙浓度 为参考悬沙浓度 为水深 为悬沙沉降速度
为卡门常数
为摩阻流速 本文中 根据实测流速剖面 采用流速对数分布公式的修改形
式计算而得
? 为悬浮指标
结果与讨论
影响潮滩地貌 沉积结构的形成 发展和演
化及底质空间分布的重要因素 悬沙输运
是潮滩沉积物运动的主要形式 研究悬沙
浓度和粒径组成的垂向分布特征对于认识
悬沙输运过程 机制及水沙关系至关重要
我国为潮滩大国 国内学者对潮滩研究十
分重视 但受仪器设备和野外观测条件
所限 目前有关潮滩悬沙粒径组成和悬沙
浓度 垂 向 分 布 特 征 的 观 测 和 研 究 十 分 薄
图 部分水层悬沙浓度的计算值与实测值的比较
? ?
平扩散作用 观测期间流速剖面基本符合对数分布 悬沙颗粒的运动速度具有明显的垂向差异 这种差
异会影响悬沙浓度的垂线分布 悬沙浓度剖面符合
公式的一个必要前提是各水层悬沙浓度的变
化特点与参考层的一致 在 日和 日落潮部分时段第五 六层悬沙浓度的变化特点与参考层的并不一
底部层位的悬沙浓度作为参考悬沙浓度
利用
公式计算其余层位的悬沙浓度 将悬沙浓度的
计算值与实测值进行比较 如果二者比值等于或接近于 说明悬沙浓度的垂向分布符合
公式 如
果比值远大于或者远小于 说明悬沙浓度的垂向分布偏离
公式 以此检验
公式的适用性
沉降速度 是影响
公式计算结果的重要因素 目前准确获取 是件非常困难的工
因素 潮滩悬沙粒径组成与潮下带及临近海域的悬沙粒径组成密切相关 受水动力条件影响 强动力时
大潮 大浪 输入潮滩上的悬沙颗粒较粗 弱动力时较细 本次观测处于中小潮 涨潮水动力较弱 输入
潮滩的悬沙以细颗粒泥沙为主 且粒径组成稳定 时空变幅很小
受水动力影响 含沙水体在潮滩上运行时经常与底床发生泥沙交换 滩面表层底质粒径组成明显
平均粒径?
分选系数 偏态系数 峰态系数 砂含量?
粉砂含量? 粘土含量?
日定点站位的悬沙粒径组成在潮周期内的时空变化很小 每一水层不同时刻的悬沙粒径组成十
分接近 图 垂向上各水层的悬沙粒径组成也十分接近 图 走航采样时各采样点的 垂向上各水
层的悬沙粒径组成也都很接近 观测到的最大与最小平均粒径为 和 变幅仅为
年月
泥沙研究
第期
大丰潮滩悬沙粒径组成及悬沙浓度的垂向分布特征
李占海 高抒 沈焕庭
华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室 上海 南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室 江苏 南京
摘要 年 月中小潮期间使用
型边界层探测仪在江苏大丰潮滩的细砂滩上对悬沙浓度进行了
六层位垂向同步观测 根据实测资料分析了悬沙粒径组成和悬沙浓度的时空分布特征 结果表明
收稿日期
基金项目 国家自然科学基金重点资助项目
资助项目
作者简介 李占海
男 山东临清人 博士 主要从事海洋和河口沉积动力学研究
全 本文根据 年 月在大丰潮滩上取得的实测悬沙资料 对中小潮期间悬沙浓度和悬沙粒径组成 的垂向分布特征进行了分析 探讨
研究区概况
大丰潮滩为粉砂淤泥质潮滩 滩面平均宽度为
坡度为
悬沙浓度
浊度计的标定
根据 月 日和 日现场实测的悬沙浓度对各个 进行标定 多数 输出的浊度值与相应时
刻 相应层位的悬沙浓度具有很好的正线性关系 显著性水平达
安置在表层的 输出的浊
度值与悬沙浓度的线性关系较差 这与它在水面波动的影响下经常出露 输出数据质量较差有关
根据下式计算各个 的平均测量误差
式中 为实测悬沙浓度的平均值 为根据悬沙浓度与浊度值的线性回归关系式计算出的悬沙浓度
河口地区絮凝体是影响悬沙粒径组成
的重要因素
粒径可达几百微米 受仪器所限 本研究未对絮凝体进行现场观测 今后应加强这方
面的研究和观测
悬沙浓度的垂向分布特征
公式在潮滩上的适用性
观测期间再悬浮和沉降发生微弱 悬沙粒径组成的垂向差异很小 悬沙颗粒垂向混合均匀 此条件
下悬沙浓度的垂向分布是否符合
公式 分布是个十分重要的问题 本文以 日和 日定点站位
受观测仪器所限 本研究未开展悬沙沉降速度的现场观测 浅海环境中极细粉砂和粘土级的悬沙颗粒
易发生絮凝作用 絮凝体的沉降速度比单颗粒泥沙的沉降速度大
个数量级 观测期间粒径小于
的粘性细颗粒泥沙的含量接近
絮凝发生时现场的悬沙沉降速度肯定会大于中值粒径的静水
沉降速度
为使
公式的计算值与实测值相吻合 对 的取值进行试算 设 为中值粒径静水沉降速
平均悬沙浓度为 和 ? 悬
沙浓度在潮周期内变化明显 日涨
潮悬沙浓度总体随时间不断减小
日涨潮呈先增大后减小 落潮前半时
段的悬沙浓度显著大于后半时段
悬沙浓度垂向变化明显 距底床
越近悬沙浓度越高 反之越低 月
日底表平均悬沙浓度之比为
日为
悬沙浓度的垂向梯度随时
间多变 落潮后半时段明显小于其他
图 悬沙浓度在潮周期内的变化
时刻 除表层和次表层以外 其余水
层的悬沙浓度在变化趋势上基本一致
第一次走航采样时各采样点垂线平均的悬沙浓度介于
? 最大值为最小值的 倍 第
二次走航采样时介于
? 最大值为最小值的 倍 悬沙浓度及其垂向梯度具有明显的平面
变化
悬沙粒径组成的时空分布
悬沙粒度和粒径组成
月 日定点站位潮周期平均的悬沙粒度特征见表 平均粒径为 分选系数为
弱
公式 是描述悬沙浓度垂向分
布的重要模型 在河口 海湾和陆架环境中
图 研究区域示意图
得到了广泛应用 验证以及改进 潮滩
具有水深浅 沉积物运动性强 床面摩擦对
整个水层影响显著的特点 潮滩环境中悬沙浓度在垂向上如何分布
公式是否适用是个值得探讨
的问题 江苏中部的大丰潮滩是我国典型的堆积型粉砂淤泥质潮滩 图 滩面宽阔 地貌类型发育齐
度 即潮滩悬沙浓度的垂向分布基本符合
公式
现场悬沙沉降速度为中值粒径静水沉降速度的
倍即
? 相当于粒径为
的悬沙颗粒的静水沉降速度 悬沙中粒径大于
的颗粒含量小于 即 的悬沙颗
粒的静水沉降速度明显小于
? 由此推断该沉降速度应与粘性细颗粒悬沙的絮凝沉
降有关
等 认为粒径小于 的悬沙颗粒形成的絮凝体的代表性沉降速度为
的平均值 各个 的平均测量误差介于
表明观测期间各 具有较高的测量精
度 根据悬沙浓度与浊度值的线性回归关系式 将 月 日和 日各水层的浊度值转化为悬沙浓度 再
进行分析和计算
悬沙浓度的特点
月 日和 日各观测水层的悬
沙浓度见图
日涨 落潮平均悬
沙浓度 为
和 ? 日为
和 ? 涨潮大于落潮 为落
潮的 和 倍 日和 日全潮
差 说明 取值为中值粒径的静水沉降速度并不合适
表 悬沙浓度的计算值与实测值之比
?
?
观测日期
日 日
观测方式
定点 定点
参考层
第二层
计算值的平均值与实测值的平均值之比
第三层
第四层
第五层
第六层
注 参考层之上依次为第二 三 四 五 六层
已有研究表明 当 取值为野外现场实测沉降速度时
公式的计算值与实测值十分接近
致 图 两水层的悬沙浓度偏离
公式 分布 原因应与平流和水平扩散作用有关 受垂向紊动
作用的影响 悬沙颗粒从浓度较高的下部水层向浓度较低的上部水层扩散 距参考层越近的水层与参考
层的悬沙交换强度越大 反之就越小 因此参考层对上部水层的影响程度随高度增加而减小 平流和水
平扩散作用的影响程度则随高度增加而相对增大 上部水层的悬沙浓度偏离
粗于悬沙 尤其在潮滩中下部底质平均粒径为
当有明显的再悬浮和沉降发生时 部分泥沙
颗粒就会进入或者脱离水层 悬沙粒径组成随之而改变 日和 日悬沙粒径组成的时空变幅很小 从
距底床最近的 和 层的悬沙粒径组成来看 只在落潮流速较大的时段有轻微的再悬浮发生 其
他时间水 沉积物界面没有泥沙交换的迹象 再悬浮和沉降作用对悬沙粒径组成影响很小
再悬浮和沉降是联系悬沙粒径组成与悬沙浓度关系的纽带 再悬浮和沉降的发生强度越大 悬沙粒