长江口浑浊带近底泥沙浓度变化

基金项目

华东师范大学

作者简介

从事河口海岸水动力及泥沙运动研究

通讯作者

长江口浑浊带近底泥沙浓度变化何青刘红

华东师范大学河口海岸学国家重点实验室

上海上海河口海岸科学研究中心上海

摘要基于近底边界层四角架系统观测的水沙过程完整资料对近底悬浮泥沙浓度的变化及其动力响应关系

起动和沉降作用及床面泥沙的供应率对近底层悬浮泥沙浓度和动力响应变化的四个过程进行了详细的

关键词泥沙近底边界层长江口

中图分类号

前言

等四次风暴期间沙质床面近底水流和泥沙过程进行了分析发现悬浮泥沙浓度峰值出现在低流速阶段并

等

根据

等并应用于美国弗吉尼亚的

等用这种定常侵蚀率模型研究了

等

河口的悬浮泥沙浓度的涨落

他们的观测数据表明悬浮泥沙浓度和流速大小存在很强的正相关关系即在涨落河口的他们的观测数据为近底离床面

和观测等仪器研究了美国南卡罗来纳州泻湖

对泥沙浓度和动力的响应研究中他们发现最大的悬浮

但是由于影响悬浮泥沙浓度的因素很

三级分汊四口入海

时也是最大浑浊带活动区域

野外观测及数据处理

观测站点及仪器布置

月

观测站点平均水深为表层

沉积物实验室分析得到的中值粒径为

砂含量分别为悬浮水样和表层沉积物的粒径分析结果表明它们的粘土含量比

然而表层沉积物粉砂含量有所减

图观测站位示意图

图

底边界层观测系统及仪器布置示意图

测

的

垂向水流变化过程的

探头高度距离床面

离床面的高度分别为

和以

的采样间隔均为

的采样间隔为分

观测系统的东北面

的安全进行监测

观测内容主要包括

测量

整点采集垂向六点悬浮水样

利用

实时连续测量

数据处理

浊度率定

由于底边界层观测系统上面没有自动采水系统

的浊度探头进行观测得到的

进行现场水样率定见图

值为

间的相对误差为这表明在假定现场悬浮水样的率定曲线是可信的前提

尤其是悬浮水体的粒径

正因为表层沉积物的颗分粒径

分粒径

图

为了更好地反映正常的悬浮水体浊度变化过这里采用的筛选方法是通过的标准偏差值来进设定一个临界标准偏差值下文所用来分析和讨论的浓度值都是

已经通过该方法处理后的

流速数据前处理及其分析

图

图是经过处理后的垂向平均流速和近底观测系统上的压力探头观测得图中流速负值为

同时把每一个

涨潮和落潮过程分为加速阶

段

垂向平均流速分析结果表明落

潮流速峰值变化范

围

平均为

流历时变化范围在

范围在

小时

涨潮加速时间变化范围在

小时

涨潮减速时间变化范围在

小时

近底悬浮泥沙浓度变化及其动力响应

近底悬浮泥沙浓度变化图是观测得到的近底悬浮泥沙浓度变化过程可以看出近底悬浮泥沙浓度过程的一个特征是多

在一个潮周期内

近底悬即不会呈现悬浮泥沙浓度峰值滞后于流

等不同的是它们在最小流速时刻观测到的却是悬

为

为

为

类似存在背景浓度的现象也在河口总体上而言但是在水体近底层部分背景浓度垂向上分层不

近底悬浮泥沙浓度的动力响应

底层悬浮泥沙浓度变化过程图

图一个潮周期内的近底悬浮泥沙浓度和垂线平均流速关系

落潮流速为正

近底层悬浮泥沙浓度和动力的响应关系相当复

从图

度的迅速升高

为了更好地分析近

和图中提取一个潮周期的流速和悬浮泥沙浓度数

结合图

图

见图

第一阶

出现近

这个过程发

一般会在涨潮或落潮急流阶段之前

通常在一次涨潮或落潮的过

该过程

可见图

急流阶

段之后涨潮或落潮流速开始减小

这个

过程发生在涨落潮减速阶段的前半

不像第一类正响应过程那样

随着流速的增大而悬浮泥沙浓度增

图

在前一

阶段悬浮泥沙浓度升高到峰值之后

底层悬浮泥沙浓度减小的谷值一般发生在憩流阶段中最低流速阶段但也有时会持续到下

我们

过程近底悬浮泥沙浓度持续降低的阶段之后

急流阶段之后

但也有一部分过程为第二类负响应关系

再如上面提到的第二类正

悬浮泥沙浓度减小的谷值有时候会出现在该减速阶段结果讨论

在涨潮或落潮的各个时间

从悬浮泥沙浓度的扩散方

悬浮泥沙浓度的变化还受到水体的紊动扩散作用

悬浮泥沙浓度的升高

床面泥沙的侵蚀率对近底层悬浮泥前面讨论的近底层悬浮泥沙浓度和动力的响应关系主要是这几个方面综合作用的

在美国

悬浮泥沙浓度发生降低情况他们利用的是一种海底环形水槽进行现场观测认为这

一现象是由于再悬浮率的降低和观测仪器泥沙的泄漏引起的

从而出现了悬浮泥沙浓度随涨落潮流速的增大而

紊动作用增强向上的紊动扩散作用