长江口—杭州湾悬沙浓度的空间分布特征研究

长江口—杭州湾悬沙浓度的空间分布特征研究

杨海飞;张志林;李伯昌

【摘要】本文通过搜集长江口—杭州湾水域23个测点,2011年洪、枯季大潮悬沙浓度数据,研究了该区域的悬沙浓度空间分布特征.结果表明:长江口—杭州湾的悬沙浓度存在明显的空间分布差异,北支大于南支,南支拦门沙区域大于南支上段,杭州湾区域则整体上大于长江口区域;长江口-杭州湾区域悬沙浓度自内向外整体呈先增大后减小的趋势.长江口—杭州湾泥沙虽基本来自长江径流输沙,但水体的悬沙浓度更多地受海洋动力作用控制,泥沙的再悬浮作用对水体含沙量的补充决定了该区域悬沙浓度的空间分布,故该区域的悬沙浓度主要表现为海洋性.

【期刊名称】《上海国土资源》

【年(卷),期】2019(040)002

【总页数】5页(P70-74)

【关键词】长江口;杭州湾;悬沙浓度;空间分布

【作者】杨海飞;张志林;李伯昌

【作者单位】长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136

【正文语种】中文

【中图分类】P737.14

流域来沙是河口地貌形成的物质基础，地貌形态的变化主要依靠水动力作用。悬沙浓度是泥沙和水动力耦合作用的直接体现，其分布特征反映了泥沙在水动力作用下的搬运、沉积和再悬浮过程，是河口地貌演变的重要影响因子[1-2]。在长江口地区，泥沙的回淤问题一直困扰着航道和港口工程。细颗粒的泥沙还易吸附营养盐、污染物等，在河口区汇集，对河口水域环境产生很大影响[3-5]。

作为中国最大的河流入海口，长江口的河流和海洋动力的相互作用十分强烈[6]。据大通站（长江入海前最后一个控制性水文站）多年数据统计，上世纪七十年代（流域来沙大幅降低前）长江年均入海径流量和输沙量分别约为9×1011m3和5×108t，分别位列同期世界河流的第五和第四位[7]。口门地区多年平均潮差约2.7m, 多年平均风速约6m/s，引水船测站多年平均波高约1.0m，波高自内向外逐渐增大。长江口波浪类型主要包括风成浪和涌浪两种，其受季风变化影响显著。长江径流、潮流和波浪是长江口地区泥沙运动的主要动力因素[8-9]。

1 研究区域与样品采集概况

长江口的悬沙浓度研究一直是学者们的研究热点，尤其是自三峡水库等大型水库建成蓄水以来，流域来沙锐减，长江口门地区的悬沙浓度响应研究显得尤为重要。不少学者通过实地水样采集、仪器观测或遥感影像反演等手段，已经对长江口的悬沙浓度展开了相关研究工作[2,6,10-14]。基于表层悬沙数据，学者研究发现长江口的悬沙浓度自徐六泾向外呈先增大后减小的空间分布特征，在拦门沙最大浑浊带区域达到最大，最大可达2 g/L[13-14]。相比于徐六泾以上河段，悬沙浓度在徐六泾以下河段存在量级上的飞跃，由小于0.1 g/L迅速增大至大于1 g/L[6]。在北槽浑浊带区域，垂向平均含沙量自上而下，由0.23 g/L逐渐增大至0.72 g/L[15]。虽然已有不少研究表明杭州湾的泥沙来自长江口，但相比于长江口水域，杭州湾的悬沙浓度又要明显更高[16]。

因长江河口在徐六沿节点以下开始分汉，河势呈“三级分汊、四口入海”的格局，口门区域净宽可达90 km。因长江口区域范围宽广，多点同步取样或观测困难，且人力和物资消耗巨大，所以以往的研究往往是依靠少数典型代表测点数据、或仅仅针对长江口某一局部区域展开分析，研究成果可能存在一定的不完整性和片面性[6,11,14-15]。本次研究主要是基于长江口区域2011年洪、枯季实测的大潮悬沙浓度数据，并结合杭州湾水域部分测站的悬沙浓度数据[17]，来分析长江口—杭州湾悬沙的空间分布特征。本次研究共涉及23个数据点，采样点分布如图1。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本此研究中所用数据来源主要有：长江口深水航道治理分流分沙比水文测验，上游来沙量变化对长江口航道的影响研究水文测验，枯季长江河口水文综合调查水文测验，长江口深水航道养护工程长江口北槽水域水文测验，长江口北支水域水、沙、盐、水质监测水文测验等。

2.2 研究方法

（1）悬沙水样采集

图1 长江口—杭州湾取样点布置示意图Fig.1 The sampling locations in the Yangtze Estuary and Hangzhou Bay

为减小长江流域来沙以及长江口风浪能量强度的季节性变化对长江口悬沙浓度平面分布的影响，本文中长江口悬沙浓度的平面分布数据是基于2011年洪、枯季实测的大潮垂线平均值。具体采样流程如下：各固定测验垂线在测流期每小时采用横式采样器采取悬移质含沙量水样，采样点位及层次与测流相同；采样器采用容积为1000 ml的横式采样器；取水样后，立即装入预先清洁干净的容器内并盖紧。

其中杭州湾部分的滩浒、小洋山、芦潮港、大戢山和绿化山站点的数据根据李鹏等的文献补充[17]，这5个站点的样品采于2008-2009年，每天两次采集表层悬沙

样。

（2）悬沙水样处理及计算

水样经过充分沉淀后，作洗盐处理；以焙干称重法进行分析，烘干温度控制110℃，干烧杯按规范烘烤2小时，干燥冷却至室温后用1/10000电子天平称重。悬沙浓度计算：Cs=(Wbsj-Wb)/V。其中：Cs，悬沙浓度；Wbsj，烘杯、泥沙重量（g）；Wb，烘杯、重量（g）；V，水样体积（L）。

3 结果与讨论

3.1 悬沙浓度分区对比分析

本部分内容共涉及23个站点数据，其对应的悬沙浓度数据统计如表1；同时基于

悬沙浓度数据，绘制了长江口—杭州湾悬沙浓度的平面分布柱状图（图2）。

从图2可以看出，长江口—杭州湾悬沙浓度分布存在明显的空间差异。悬沙浓度

在北支的崇明中段达到最大，为2.07 g/L；在长江口外侧最小，最远测点的悬沙

浓度仅约0.06 g/L。

据数据统计，南支系统的悬沙浓度平均值为0.47 g/L，而北支悬沙浓度则达1.32

g/L，约为南支系统的2.8倍。杭州湾表层悬沙浓度平均值为0.82 g/L，实际垂线平均值则更大，从内侧（1.3g/L）向外（0.70g/L）悬沙浓度呈逐渐降低趋势（图2）。就南支系统而言，悬沙浓度的分布也存在空间差异性。南槽悬沙浓度最大，约为1.08 kg/m3，南支上段最小约为0.21 kg/m3，仅为南槽的1/5。而南支系

统其余区域，悬沙浓度一般均在0.5 kg/m3以上。南支系统内，拦门沙区域悬沙

浓度平均值为0.62 g/L，约为南支上段（0.21 g/L）的3倍；在南支上段，北岸

悬沙浓度平均约为0.26 g/L，南岸平均约为0.12 g/L，北岸为南岸2倍多。

表1 长江口-杭州湾各测点悬沙浓度统计Table 1 The statistics of Suspended Sediment Concentration (SSC)in the Yangtze Estuary and Hangzhou Bay点名点位分区悬沙浓度（g/L) 备注洪季枯季平均值bzk 0.35 0.64 0.49 qlg 0.71