长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系
近40年来长江上游干支流悬移质泥沙粒度的变化及其与人类活动的关系
沙
研
究 第7期
%&’()*+ &, -./01.)2 3.4.*(56
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
正好位于长江上游的重点产沙区。石鼓 ? 屏山之间 （除雅砻江以外） 的金沙江下游， 流域面积占宜昌站
收稿日期： !""89":9"; 基金项目： 国家重点基础研究规划项目 （!""7<=8>#!"!） 资助 作者简介： 许炯心 （>;8: ? ） ， 男， 四川绵阳人， 研究员， 博士生导师， 长期从事河流地貌研究工作。共发表论文 >#" 余篇。 @91*0+： A’BA C 0D4)(( E *5E 5)
水库合计
［!A］ 长江上游地区已建成各类水库
"#$% !
;’1’+.*#+1 #0 /8’ 4))’+ 98,0$:#,0$ ;#.’+ B,1#0
中型
D
大型
D
小 （一） 型
D
小 （二） 型
D
水系 数量 C 座 总库容 C 亿 ( 金沙江 岷江 沱江 嘉陵江 乌江 干流区间 合计 ! EEA KED ! DJI I HIF ! JDA ! JFF !! KD! FEG!D !JGA! !EGD! DJG!A IIGAJ IFGID FAHGAI 数量 C 座 总库容 C 亿 ( ! F ! D D D !D HGHD LG!L FGFH F!GHA D!GDD FKGLH KLGHD 数量 C 座 总库容 C 亿 ( II !L FF HA !J !J !JH !AGIF DGDI HGKF !DGK! DGIA FGJF DKGJ! 数量 C 座 总库容 C 亿 ( DDH !!E FEF IHF FJD D!J ! LJJ EGHF DGFK LGA! !AGFF HGKA JGEJ I!GLK 数量 C 座 ! HAA LHJ ! AHK I ADL ! DIE ! FEL K KEL 总库容 C 亿 (D DGJJ FGF! DG!D !AGEI DGID DGFA FJG!!
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。
长江口启海港枯季悬沙浓度的特征分析
３ ５期
雷
蕾， 等： 长江 口启海港枯季悬沙浓度 的特征分析
与表 ２可见 ， 中潮平均流速最大， 大潮其 次， 小潮流
速 最小 。含 沙 量 中 潮 最 高 ， 大潮其次 ， 小 潮 含 沙 量 最低 。无 论 大 、 中、 小潮 ， 涨 潮 含 沙 量 高 于 落 潮 含
沙量 。
一 －
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
长江 口启海 港 枯 季 悬沙 浓 度 的特 征 分析
雷 蕾 诸 裕 良
（ 河海大学港 口海岸与近海工程学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ８ ）
摘
要
分析 ２ ０ １ ２年枯季启海港海域的实测水 文泥沙数据 ， 得 到如 下结论 ： 该港 区海域 的悬沙浓度 与流速成正相 关关系； 悬
潮流 流速最 大 ， Ｃ ２垂 线 涨潮 流 流 速 最 小 ； 处 在 相对
上游 的 ｃ ３垂线 落潮 流 速最 大 ， ｃ ２垂 线 落潮 流 流 速
最小 。港域 水 域 的潮 流呈 明显 的 往 复 流 运 动 ， 涨、
落潮 潮流 流 向 主 要 集 中在 Ｎ Ｗ —ｓ Ｅ方 向 。 由表 １
第１ ３卷
第３ ５期
２ ０ １ ３年 １ ２月
科学技术与工程
Ｖ ｏ １ ． １ ３ Ｎ ｏ ． ３ ５ Ｄ ｅ ｃ ．２ ０ １ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ ５ — １ ０ ５ ８ ２ — ０ ７
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ￣ ｎ ｅ ｅ ｆ ｎ ｇ
本 文研 究 了位 于 北 支 下 段 的启 海 港 区 以及 邻 近海域 的枯 季水 动力 和 悬 沙 的时 空分 布 特 征 ， 对 港
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]。
长江口枯水期最大浑浊带形成机制
材料与方法
野外现场观测
年月日
至日 和 年月日
至 日 以及 年 月
日
至日
和月日
至日
分别在 站和 站用
美国 公
司生产的
宽幅
进行了定点观测 同时 年 月 日
至
在 和 站之
间进行了走航断面观测 航线观测期间潮流处于涨转落的转流期 单元层厚度设定为
探
头置于水下
年为
声波波束与垂向的夹角 在观测过程中 分别取不同深度的水
换为与流速同步的悬沙浓度剖面信息 各测站悬沙浓度和回声强度回归关系如图 所示 二者在
水平上显著相关 其相对误差也在声学观测仪器允许的范围之内 但在实测悬沙浓度较高的时候
二者的离散程度有加大的趋势 这可能是由于观测期间风浪较大造成的 这种趋势可能使在悬沙浓度较
高的情况下 通过回声强度转换得到的悬沙浓度与实际值有一定的偏差 但不会对本文的分析结果造成
源 因此仅从起动流速角度不能解释
和
站在初落阶段出现的再悬浮 由于
和
站在出现最大悬沙浓度值的前一时刻 涨憩 悬沙浓度值较小 憩流阶段沉降形成的
底部沉积物容易形成一个双层构造 而上层物质的抗侵蚀能力要大于底层 临界起动流速也降低
因此当潮水由涨憩转为初落的过程中 随着流速的增大 其底部沉降的临界起动流速较小的细颗粒物质
范围内 盐度值介于
图
站流速
和悬沙浓度
随时间变化 为距底床高度
图
年
断面流速
悬沙浓度
和盐度 分布图 为水深
底部沉积物再悬浮特征
如上所述
和
站底部沉积物再悬浮现象不是很显著 而长江口底部沉积物活
动时间也显示
和
站底部沉积物分别在
长江口北支枯季水沙输移分析
长江口北支枯季水沙输移分析王安伟;郝嘉凌;李鹏辉【摘要】基于2002年3月长江口水文测验资料,分析该年枯季长江口北支的悬沙运动和水沙输移特点.结果表明:北支含沙量大潮最大,中潮次之,小潮最小.流速变化先于含沙量变化,在半个半月潮周期内,含沙量峰值中潮时出现双峰;而大潮和小潮时均为单峰;全潮北支水沙为净向陆输移.青龙港大、小潮期间出现水沙全倒灌,黄瓜沙南水道是水沙倒灌的主要通道;而北水道以水沙过往为主,且净向海输移,南小北大的潮流流速造成了南岸淤积,北岸冲刷的态势.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)030【总页数】5页(P89-93)【关键词】长江口北支;枯季;含沙量;水沙输移【作者】王安伟;郝嘉凌;李鹏辉【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】P333.4长江是我国第一大河，近百年来，长江口在徐六泾以下逐步形成了三级分汊、四口入海的平面形态。
近半个世纪以来，由于北支自然演变和人工围垦共同作用，北支水文泥沙特征和河道形态发生显著变化[1，2]。
北支河道演变对淡水资源利用、滩涂圈围和开发岸线等均具有重大影响[3—5]。
而对北支水沙特性和输移进行探讨则有利于阐明北支发展、衰亡规律及如何更好治理北支水道。
本文依据2002年3月长江口水文测验资料，因为2002年1～3月大通站月平均径流量与历史上两次特枯水文年相近，在此背景下对长江口北支的泥沙特性和水沙输移特点进行研究分析更有意义，研究内容主要包括流速与含沙量的变化关系、断面水沙通量变化及悬沙输移。
1.1 研究区域概况长江口北支位于河口最北端，现为长江出海的一级汊道，西起南北支分流口崇头，东至北支出海口连兴港，全长约83 km。
北支呈喇叭口状，上段大部分区域为浅滩，落潮时出露。
潮汐性质为非正规半日潮，潮差由口门往里逐渐增加，在青龙港河段因受到河槽不断束窄、河床逐渐淤浅的影响，潮波发生强烈变形，形成以驻波为主的涌潮[6]。
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
【相关文献】
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。
悬沙浓度对盐度测量的影响及修正
DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2018.09.003悬沙浓度对盐度测量的影响及修正焦建格1，黄森军2，郑浩磊1，孙志林1(1. 浙江大学 港口、海岸及近海工程研究所，浙江 杭州 310058；2. 中国电建集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州 311122)摘 要：为提高盐度测量的准确度，将长江口沙样与盐水混合均匀，配制成初始盐度在2~30 g/kg 、悬沙浓度在0~70 g/L 的浊盐水，用CTD48M 测量其盐度，从而探讨悬沙浓度对盐度测量的影响并提出该影响的修正方法. 通过分析试验数据得出，同一初始盐度下，测量盐度随着悬沙浓度的增大而减小，且两者之间有明显的负线性关系. 通过分析悬沙浓度、测量盐度与初始盐度之间的关系，采用两次线性拟合与平面拟合分别建立悬沙对盐度测量影响的无量纲修正经验公式，该公式简练、精确度高，可供现场测量参考使用.关键词： 悬沙浓度；测量盐度；初始盐度；经验公式中图分类号： P 714 文献标志码： A 文章编号： 1008−973X （2018）09−1644−07Influence and correction of suspended sediment concentrationon salinity measurementJIAO Jian-ge 1, HUANG Sen-jun 2, ZHENG Hao-lei 1, SUN Zhi-lin1(1. Institution of Port , Coastal and Offshore Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310058, China ;2. Power China Huadong Engineering Co. Ltd , Hangzhou 311122, China )Abstract: The influence of suspended sediment concentration on salinity measurements was investi-gated and the corresponding correction method by laboratory experiment was proposed, to improve the accuracy of salinity measurement. The sand samples of the Yangtze Estuary and saltwater were mixed evenly, and the turbidity saltwater with the initial salinity of 2~30 g/kg and the suspended sediment concentration of 0~70 g/L were prepared.The salinity was measured by CTD48M during the experiment. The analysis results of the experimental data indicate that the measured salinity decreases with the increase of suspended sediment concentration under the same initial salinity. In addition, suspended sediment concentration has a good negative linear relationship with the measured salinity. According to the relationship among suspended sediment concentration, measured salinity and initial salinity, the non-dimensional empirical formulas are given by double linear fitting and plane fitting, respectively, to correct the effect of suspended sediment on salinity measurement. The formulas are of concise and accuracy, which can supply references and applications to field measurement.Key words: suspended sediment concentration; measured salinity; initial salinity; empirical formula盐度是海洋学和河口学研究的重要要素之一. 1902年首次将盐度定义为一千克海水中溶解固体物质的总克数. 精确地说，就是在1 kg 海水中将所有的碳酸盐变成氧化物，所有的碘化物和收稿日期：2017−03−26. 网址：/eng/fileup/HTML/201809003.htm基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目(91647209)；新疆维吾尔自治区重大科技专项(2016A03008-02).作者简介：焦建格(1988—)，女，博士生. 从事现代量测技术与信息处理研究. /0000-0003-1017-5034.E-mail: ocean_zju2@通信联系人：孙志林, 男, 教授. / 0000-0002-6446-3472. E-mail: oceanszl@第 52 卷第 9 期 2018 年 9 月浙 江 大 学 学 报(工学版)Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol.52 No.9Sep. 2018溴化物都转化为氯化物，一切有机物均已完全氧化之后，所含总固体物质的总克数. 由于海水成分复杂，若按上述方法测量海水盐度，则操作复杂、费时且精度不高，在实践中先用硝酸银滴定法测量海水的氯度，然后根据氯度与盐度的关系式间接计算盐度. 然而该盐度公式只是一种近似关系，且滴定法在船上操作不便，于是人们开始寻求更快速、更精确的方法. 1966年，国际海洋学用表和标准联合专家小组（JPOTS）提出了15 ℃时海水盐度与相对电导率之间的关系. 电导测盐法具有精确度高、速度快、操作简单等优点，可以满足现场测量的需要，但该盐度基准受海水成分影响而难以严格一致. 为克服这一缺点，1981年联合国教科文组织公布了1978国际实用盐标（PSS-78）[1]，选定质量分数为32.435 6×10–3的KCl溶液作为海水盐度的电导率标准. 自此，根据PSS-78用电导率仪测定盐度法被广泛应用于海洋、河口和海岸的盐度测量中[2-5]. 电导率受水体温度、电离子浓度、生物过程和化学成分的影响[6-9]，同时受悬沙的影响[10-11]. 在海岸、河口和浮泥层等含沙盐水中，电导率受悬浮泥沙的影响，从而影响盐度测量的准确度. Kineke等[12]在亚马逊大陆架水体盐度测量中发现悬沙沉淀后的水样盐度大于原位盐度. 然而目前就上述问题的深入研究较少，悬沙对盐度测量的影响长期被忽略. Held等[13]用Ems河口和Wadden海两处的泥沙样品，研究了悬沙对盐度测量的影响，结果表明悬沙导致测量盐度总体偏小. Sun等[14]将钱塘江沙样经洗盐、去有机质等处理后，通过分析悬沙引起的测量盐度差，认为在高精度盐度测量中悬沙的影响不可忽略.悬沙能够影响基于电导率的盐度测量，但悬沙对盐度测定影响的修正还未见报道. 本文以长江口南港北槽的天然沙样为试验对象，用高精度盐度测量设备研究悬沙浓度对盐度测量的影响，并采用线性拟合和平面拟合方法分别得出悬沙对盐度测定影响的修正公式，为含沙水体的盐度精确测定提供行之有效的方法.1 试验原理目前盐度是通过测量水体电导率来确定的.电导率表示溶液的导电能力，与电流强度I和导体长度l成正比，与电压U和导体横截面A成反比，电导率γ可表示为式中：l/A为电极常数.若把电导率仪的测量电极与电极间的盐水溶液看作一个恒温虚拟导体，当施加电压时，电离子在电场的作用下定向运动而产生电流，通过测量电流值即可计算出水体电导率. 当电压恒定时，电导率大小取决于电流强度，而电流强度取决于单位体积离子数和离子定向迁移速率. 当导体内存在悬沙时，一方面悬沙可将等体积的盐水溶液排除出导体外，从而降低导体内的单位体积离子数；另一方面悬沙阻碍电离子的运动，从而使电离子的定向迁移速率减小. 由悬沙引起的上述两方面影响均能使电流减小，电导率降低.2 试验方案2.1 盐水溶液的配置S0使用优普小型超纯水机（UPS-I-10T）将自来水纯化为电阻率为18.2 MΩ·cm（25 ℃）的超纯水.将天然海盐溶于超纯水中配置成12组不同质量分数的盐水溶液，其盐水浓度分别为2.00、5.00、7.50、10.00、12.50、15.00、17.50、20.00、22.50、25.00、27.50和30.00 g/kg，并将各组分别标记为G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11和G12.δSS sed,0用磁力搅拌仪将各组盐水溶液搅拌均匀，然后用CTD48M测量各组纯净盐水溶液的实用盐度. 每组溶液连续记录180个盐度数据并计算其均值和不确定度（标准差），见表1. 在盐水溶液的测量中，将足够多次盐度测量值的平均值作为约定真值，并作为后续试验中各组悬浮液测量盐度的参考值，定义为“初始盐度”，记作.2.2 沙样的制备沙样取自长江口南港北槽，用灼烧法测得沙样的有机物含量为1.756%. 土水比例为1∶10的土壤浸提液电导率为0.084 9 mS/cm（25 ℃）.将采集的泥沙放入远红外干燥箱中，105 ℃烘干、捣碎，然后用电动振筛机筛出粒径小于74 μm 的泥沙颗粒作为试验泥沙. 用激光粒度仪（LDPSA BT-9300Z）分析筛分后的泥沙颗粒样品的粒度，分析结果如图1所示. 图中，d为半对数坐标下的泥沙粒径，P c为小于某粒径沙重的累积百分数.第 9 期焦建格, 等：悬沙浓度对盐度测量的影响及修正[J]. 浙江大学学报：工学版,2018, 52(9): 1644–1650.1645D 50P 为分级粒径百分数，表示各级泥沙颗粒的质量百分数. 试验泥沙的中值粒径=32.29 μm ，粒径小于75 μm 的泥沙占92.58%.2.3 试验装置与测量过程如图2所示，含沙水体盐度测量系统主要由CTD48M 、恒温磁力搅拌仪、电脑、烧杯和铁架台组成. 高精度的温盐深剖面仪（CTD ）是目前海洋盐度观测的主要仪器，广泛应用于海洋、河口海岸的研究、调查和开发等领域. 本试验采用的CTD48M 温盐深剖面仪（Sea & Sun Technology ）具有精度高、稳定性好、体积小、操作简便等优点，其盐度计算采用联合国教科文组织PSS-78的标准. 温度、电导率（盐度）与压力（深度）的测量精度分别为：±0.005 ℃、±0.010 mS/cm 以及±0.1% FS.恒温磁力搅拌仪（IKA RCT ）通过控制处于烧杯底部的搅拌子的转速来搅拌溶液.为研究悬沙浓度对盐度测定的影响，试验配置不同初始盐度、不同悬沙浓度的浊盐水，并用磁力搅拌仪对其搅拌分散以保证泥沙悬浮均匀.1）以G 1组为例，将盐水浓度为2.00 g/kg 的盐水溶液与试验泥沙混合，配置出悬沙质量浓度为5 g/L 的1 L 悬浮液；2）将恒温磁力搅拌仪调至500 r/min ，使悬浮液混合均匀，并在盐度测量过程中持续搅拌，待盐度数据稳定后，CTD48M 开始记录数据，连续采集盐度数据3 min （180个数据）. 每测量完一组数据后，用超纯水清洗CTD48M 的探头.3）参照步骤（1）分别配置出悬沙质量浓度为10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65和70 g/L 的悬浮液，按照步骤（2）测出各悬沙浓度下悬浮液的盐度值.4）对于G 2~G 12组，不同悬沙浓度下悬浮液的制备及盐度测量参照步骤（1）~（3）.试验过程中水体的温度变化范围为24~26 ℃.虽然温度会影响电导率值，但PSS-78的盐度算法已经考虑了温度对电导率的影响，因此温度的变化不会影响CTD48M 输出的盐度值.2.4 数据处理S sed ,i ∆S sed ,i 计算每组溶液、各悬沙浓度下180个盐度数据的均值，记为测量盐度. 不同悬沙浓度下的测量盐度与初始盐度的差值记为，即其中，i = 5，10，15，20，25， (70)3 试验结果与讨论3.1 悬沙浓度对盐度测量的影响C sed S sed ,i G 1~G 12组中不同悬沙浓度（g/L ）下的测量盐度如图3所示. 在同一初始盐度组中，即表 1 由CTD48M 测量的不同盐水浓度下的初始盐度Tab. 1 Initial salinities measured by CTD48M corres-ponding to different concentrations of saltwater组别S 0/（g·kg –1）S sed ,0/PSUδS /PSUG 1 2.00 2.008 30.021 6G 2 5.00 5.009 40.024 5G 37.507.511 00.020 4G 410.0010.016 40.016 2G 512.5012.531 10.020 5G 615.0015.040 00.024 7G 717.5017.540 70.025 5G 820.0020.033 20.024 9G 922.5022.545 00.025 5G 1025.0025.044 00.026 1G 1127.5027.550 50.028 2G 1230.0030.045 30.030 3累积百分数分级粒径百分数D 10 = 7.528 μm d /μmD 50 = 32.29 μm D 90 = 68.64 μm10864201001 000100.11图 1 半对数坐标下试验泥沙的粒度分布Fig. 1 Particle size distribution of experimental sedimentsample in semi-log coordinate铁架台CTS48M数据线泥沙颗粒搅拌子恒温磁力搅拌仪笔记本电脑图 2 含沙水体盐度测量试验装置示意图Fig. 2 Schematic of experimental apparatus for salinity meas-urement in turbidity water1646浙 江 大 学 学 报（工学版）第 52 卷S sed ,0相同时，测量盐度均随着悬沙浓度的增大而减小. 如在G 12组中，悬沙浓度由0 增大至70 g/L 时，测量盐度则由30.045 3 PSU 减小至28.392 2PSU. 这是因为在相同的条件下，悬沙浓度越大，被排出测量单元的盐水越多、单位体积内电离子数越少；随着悬沙浓度增大，离子运动受到的阻碍作用越强、离子迁移速度越小. 悬沙引起的上述两方面影响均使电导率减小，从而导致测量盐度降低.如图4所示，G 1~G 12组中当悬沙质量浓度在0~70 g/L 间变化时，悬沙浓度与测量盐度之间均具有明显的负线性关系，各拟合直线的拟合优度R 2介于0.992 ~ 0.998.∆S sed ,i ∆S sed ,i ∆S sed ,i S sed ,0根据式（2）计算G 1~G 12组中不同悬沙浓度下测量盐度与初始盐度之间的差值，如图5所示. 悬沙引起的盐度差值均小于0，即悬沙的存在导致测量盐度值偏低. 此外，盐度差值受初始盐度和悬沙浓度的影响. 当悬沙浓度相同时，初始盐度越大，盐度差值的绝对值越大，比如，当悬沙浓度为70 g/L 时，泥沙在G 1组和G 12组中引起的盐度差值绝对值分别为0.056 0 PSU 和1.623 1 PSU ；当初始盐度相同时，随着悬沙浓度的增加，盐度差值的绝对值逐渐增大，比如在G 11组中，当悬沙浓度为5 和70 g/L 时，盐度差值的绝对值分别为0.012 0和0.145 6 PSU.S S e d /P S US S e d /P S US S e d /P S U S S e d /P S US S e d /P S US S e d /P S US S e d /P S U S S e d /P S US S e d /P S US S e d /P S U S S e d /P S US S e d /P S U7.57.215.014.530.029.029.528.522.522.021.55.04.812.512.020.019.519.027.526.527.026.02.01.817.516.525.024.524.0C sed /(g·L −1)010203040506070C sed /(g·L −1)010203040506070C sed /(g·L −1)01020304050607010.09.69.2G 1组G 2组G 3组G 6组G 9组G 12组G 11组G 8组G 5组G 4组G 7组G 10组图 3 G 1~G 12组中不同悬沙浓度下的测量盐度Fig. 3 Measured salinity corresponding to different suspended sediment concentrations in groups G 1~G 1230252015105010203040506070S s e d /P S UC sed /(g·L −1)G 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8G 9G 10G 11G 12图 4 各组中悬沙浓度-测量盐度的拟合直线Fig. 4 Fitting straight lines between suspended sediment con-centration and measured salinity in each group−0.4−0.8−1.2−1.6G 1G 7G 8G 9G 10G 11G 12G 2G 3G 4G 5G 6C sed /(g·L −1)10203040506070图 5 各组中不同悬沙浓度下的盐度差值Fig. 5 Salinity differences depending on different sedimentconcentrations in each group第 9 期焦建格, 等：悬沙浓度对盐度测量的影响及修正[J]. 浙江大学学报：工学版,2018, 52(9): 1644–1650.16473.2 测量盐度的修正根据悬沙浓度、测量盐度与初始盐度的数据分布特点，分别采用平面拟合和两次线性拟合的方法对试验结果进行分析，建立盐度修正的无量纲经验公式，分别记为无量纲经验公式1和无量纲经验公式2.θsed C sed 1）无量纲经验公式1：基于平面拟合的盐度修正. 如图6（a ）所示，三维空间中悬沙浓度、测量盐度和初始盐度间的关系可用一平面描述. 为满足量纲统一的要求，引入无量纲悬沙浓度（）代替悬沙质量浓度（），两者之间的关系为ρsed 其中：为泥沙密度，取2.65 g/cm 3.用平面拟合方法建立初始盐度、测量盐度和悬沙浓度（无量纲）之间的关系式，即ˆSS sed P 1P 2P 3式中：为盐度真值的拟合值，定义为“修正盐度”，为测量盐度，、和为系数.P 1P 2P 3通过平面拟合分析求得、和分别为P 1P 2P 332.285 31、1.027 87和0.452 15，拟合平面如图6（b ）所示. 将、和代入式（4）得式（5）的拟合优度R 2= 0.970 4.实际测量中，若已知测点的悬沙浓度和测量盐度，则可根据式（5）求出悬沙浓度为零时的盐度值，即修正盐度.2）无量纲经验公式2：基于两次线性拟合的盐度修正.根据图4可知，G 1~G 12组中当悬沙浓度在0~70 g/L 变化时，悬沙浓度与测量盐度负线性相关. 悬沙浓度、测量盐度与初始盐度之间的关系式可表示为κ′式中：为悬沙浓度-测量盐度拟合直线的斜率.θsed C sed 将无量纲浓度代替可得κ式中： 为悬沙浓度（无量纲）-测量盐度拟合直线的斜率.κˆS通过线性拟合分析，分别求得G 1~G 12组中测量盐度-悬沙浓度（无量纲）拟合直线的斜率、和拟合优度R 2，见表2.表 2 测量盐度-悬沙浓度（无量纲）拟合关系式的斜率、修正盐度和拟合优度Tab. 2 Values of slope for fitting relations betweenmeasured salinity and no-dimensional suspended sediment concentration, corrected salinity and goodness of fit溶液κˆSR2G 1－2.176 8 2.009 20.992G 2－7.272 6 5.010 00.998G 3－14.338 07.516 90.997G 4－23.393 610.015 90.996G 5－25.271 912.527 60.993G 6－30.285 115.044 80.995G 7－33.550 017.540 70.994G 8－41.212 520.032 10.997G 9－44.726 922.543 60.994G 10－48.873 425.044 60.995G 11－54.987 727.550 00.992G 12－62.831 330.045 60.998(a) 试验数据分布C s e d /(g ·L −1)S s e d /P S U S s e d , 0/P S U30252015105302520151050010203040506070S s e d /P S U S s e d , 0/P S U30252015105000.0100.020θsed302520151050(b) 拟合平面图 6 三维空间中试验数据分布和拟合平面Fig. 6 Experimental data and fitting plane in 3D space1648浙 江 大 学 学 报（工学版）第 52 卷ˆSκˆSκˆS根据式（7），若已知测点的悬沙浓度和测量盐度，还不能求出. 分析表2可知： 的绝对值随着的增大而增大且两者负线性相关，如图7所示. 利用线性拟合建立 和 之间的关系式，即式（8）拟合优度为0.992.将式（8）代入式（7）中得实测中若已知测点悬沙浓度和测量盐度，则可根据式（10）计算出悬沙浓度为零时的盐度值，即修正盐度.S sed C sed ˆSS sed ,0 S 用经验公式Ⅰ（式(5)）和经验公式Ⅱ（式(10)）均可以根据含沙水体测量盐度和悬沙浓度计算出修正盐度. 如图8所示，虚线为各组溶液的初始盐度，离散点为试验中的测量盐度值通过公式1和公式2计算出的修正盐度.两公式的计算结果与试验值吻合较好，修正效果均比较理想.ˆSS sed ,0S sed ,0为比较经验公式Ⅰ和Ⅱ的应用效果，现将公式Ⅰ和公式Ⅱ计算出的修正盐度分别与对应的初始盐度进行比较. 结果表明，当悬沙浓度为25~45 g/L 或盐水浓度组为12.5~17.5 g/kg 时，公式Ⅰ和Ⅱ的计算结果相近且均与初始盐度较吻合. 其他情况下，公式Ⅱ比公式Ⅰ的应用效果稍优. 因此，总体而言，公式Ⅱ稍优于公式Ⅰ.4 结 论（1）测量盐度随着悬沙浓度的增大而减小且两者之间具有良好的负线性关系.（2）悬沙的存在导致测量盐度值偏低，盐度差值大小受悬沙浓度和初始盐度的影响.（3）本文首次提出了采用2种方法得出悬沙对盐度测量影响的修正公式. 两无量纲经验公式均可以根据测点的悬沙浓度和测量盐度计算出含沙量为零时的盐度值. 公式精度高、计算简便，可供现场盐度测量时参考使用.参考文献(References):UNESCO. Tenth report of the joint panel onoceanographic tables and standards [R]. UNESCO Technical Paper in Marine Science, 1980: 36.[1]BROADBENT H A, KETTERL T P, SILVERMAN AM, et al. Development of a CTD biotag: challenges and pitfalls [J]. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography , 2013, 88-89: 131–136.[2]HAREN H V, LAAN M. An in-situ experimentidentifying flow effects on temperature measure-ments using a pumped CTDin weakly stratified waters [J]. Deep Sea Research Part I: Oceano -graphic Research Papers , 2016, 111: 11–15, 1008.[3]ARIFIB B, CHARLIER J B. Insights into salineintrusion and freshwater resources in coastal karstic[4]K−10−20−30−40−50−60−70051015202530S /PSU^图 7 斜率与修正盐度的拟合直线Fig. 7 Fitting straight line between values of slope andcorrected salinity经验公式1C sed /(g·L −1)10203040506070经验公式2图 8 经验公式I 和II 计算得到的修正盐度与初始盐度比较Fig. 8 Comparison between values of corrected salinitycalculated by equations I and II respectively and initial salinity第 9 期焦建格, 等：悬沙浓度对盐度测量的影响及修正[J]. 浙江大学学报：工学版,2018, 52(9): 1644–1650.1649aquifers using a lumped Rainfall-Discharge-Salinity model (the Port-Miou brack ish spring, SE France) [J]. Journal of Hydrology , 2016, 540:148–161.COUTINO A, STASTNA M, KOVACS S, et al.Tracking the mediterranean outflow in the Gulf of Cadiz [J]. Journal of Hydrology , 2017, 157: 47–71.[5]DAUPHINEE T M, KLEIN H P, PHILLIPS M J. Theeffect of concentration and temperature on the conductivity ratio of potassium chloride solutions to standard seawater of salinity 35‰ (Cl 19.3740‰) at 15 ℃ and 24 ℃ [J].IEEE Journal of Oceanic Engineering , 1980, 5:17–21.[6]PAWLOWICZ R. The electrical conductivity ofseawater at high temperatures and salinities [J].Desalination , 2012, 300: 32–39.[7]PAWLOWICZ R, WRIGHT D G, MILLERO F J. Theeffects of biogeochemical processes on oceanic conductivity/salinity/density relationships and the characterization of real seawater [J]. Ocean Science ,2011, 7: 363–378.[8]PAWLOWICZ R. A model for predicting changes inthe electrical conductivity, practical salinity, and absolute salinity of seawater due to variations in relative chemical composition [J]. Ocean Science ,[9]2010, 6: 361–378.戴茜, 单红仙, 孟祥梅, 等. 基于电导率测定海水悬沙含量试验研究[J]. 海洋学报, 2008, 30(5): 137–142.DAI Qian, SHAN Hong-xian, MENG Xiang-mei, et al. Laboratory study on suspended sediment content measurement of seawater based on electrical condu-ctivity [J]. Acta Oceanologica Sinica , 2008, 30(5):137–142.[10]TRAYKOYSKI P, GEYER W R, IRISH J D, et al.The role of wave-induced density-driven fluid mud flows for cross-shelf transport on the Eel River continental shelf [J]. Continental Shelf Research ,2000, 20: 2113–2140.[11]KINEKE G C, STERNBERG R W, TROWBRIDGE JH, et al. Fluid-mud processes on the Amazon continental shelf [J]. Continental Shelf Research ,1996, 16: 667–696.[12]HELD P, KEGLER P, SCHROTTKE K. Influence ofsuspended particulate matter on salinity measur-ements [J]. Continental Shelf Research , 2014, 85:1–8.[13]SUN Z L, JIAO J G, HUANG S J, et al. Effects ofsus-pended sediment on salinity measurements [J].IEEE Journal of Oceanic Engineering , 2018, 43(1):56–65.[14]1650浙 江 大 学 学 报（工学版）第 52 卷。
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。
长江口南槽最大浑浊带枯季大小潮悬沙峰特征及其动力机制
摘 要 长 江 口最大 浑浊 带是 陆海交 汇 的核心 区域，其航 槽是 扼海．河联运 的 咽喉，悬沙峰 的 涨落潮 周期 变化 深刻影 响航槽 的稳 定性 。本 文利用 长 江 口南槽 上 、 中、下段 ３个 站 点枯季 小潮和 大 潮 的流
１ 现场 观测 与数 据处理
１．１ 现场 观测 与 采样 南槽 悬 沙 动力 观测 ：在 南 槽 自上 而 下 的盐 水 楔
国 家 自然 科 学 基 金 项 目，４１６７１００７ 号 ；国 家 重 点 研 发 计 划 项 目，２０１６ＹＦＡ０６００９０４ 号 。艾 威 ，硕 士 研 究 生 ，Ｅ—ｍａｉｌ
第 ４９卷 第 ４期 ２ ０ １ ８ 年 ７ 月
海 洋 与 湖 沼
ＯＣＥＡＮＯＬＯＧＩＡ ＥＴ ＬＩＭ Ｎ０ＬＯＧＩＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｌ ０１．４９．Ｎ Ｏ．４ Ｊｕ１．，２０１８
长江 口南槽最 大 浑 浊带枯 季大 小 潮悬 沙峰 特 征 及 其 动 力 机 制 木
艾 威 李茂 田 ，２① 刘 晓 强 李 为华 牛淑 杰 同 萌
河 口水 沙 的涨 落 潮 变化 是 拦 门沙演 变 的基 本 和 重 要 动 力 ，而拦 门沙 的 变 化 决定 着 航 道 利 用及 河 势 演 变（李 泽 刚，１９９７；刘 杰等 ，２００３；Ｈｅ ｅｔ ａｌ，２０１３）。近 几 十年 来 ，人们 持 续 探 讨 最 大浑 浊 带 涨 落 潮 水 沙 时 空 变化及 其对 河床 地貌 的影 响（沈 焕庭 等，１９８６；李 九 发 等，２０００；Ｊｉａｎｇ ｅｔ ａｌ，２０１３；Ｈａｎ ｅｔ ａｌ，２０１５）。很多 观 测 发 现 最 大 浑 浊 带 区域 ，悬 沙浓 度 不 但 在 急 流 期 有 峰 值 ，而且在 憩 流期也 有 峰值 ，造 成一 个 潮周期 内有
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。
长江口水动力学及其泥沙运输规律
长江口水动力学及其泥沙运输规律一、长江口概况：长江河口地处我国东部沿海，受到来自流域径流、泥沙和外海潮流、成水入侵、风、波浪及河口科氏力和复杂地形等绪多园了的影响，动力条件多变，泥沙输运复杂。
从陆海相互作用的角度看，长江河口至少存在几个水沙特性不同的典型河段，而每个典型河段又存在不同性质的界面，如：大通河段(潮区界)、江阴河段(潮流界)、徐六径河段(盐水入侵界)、拦门沙河段(涨落潮流优势转换界面)、口外海滨区(泥沙向海扩散的外边界和长江冲淡水扩散的外边界)。
每个典型河段及关键界而都涉及到物质和能量的传输；每个典型河段及关键界面都有其固有性质，且相互影响，可以说河口过程在很大程度上被发生在每个典型河段的界面上各种现象所制约。
二、水动力方程及验证1、长江口水动力过程的研究进展（长江口水动力过程的研究进展）在过去20多年中, 长江口水动力过程研究成果大量来自河口海岸学家、物理海洋学家、海岸工程师、环境流体力学家的文献、著作。
本文的目的是力图把这些文献(以正式发表的文献为准,不包括研究报告)汇集起来,对长江口潮流、余流、波浪、盐水入侵的研究进行总结, 究竟我们对长江口水动力过程了解多少?究竟长江口水动力过程还有哪些问题值得研究?1.1 长江口余流、环流、水团、长江冲淡水基于现场实测资料, 胡辉等1985年对长江口外海滨余流的运动变化特性进行了一定的研究。
研究结果表明: 长江口外余流约为潮流的1/ 2～1/ 5 , 上层余流以向东为主, 中层余流多偏北, 底层余流有偏西的趋势。
径流是长江口外上层余流的重要组成部分,并以冲淡水的形式存在; 中、下层余流则与台湾暖流的顶托和牵引有关。
王康、苏纪兰1987年研究了长江口南港的横向环流、垂直环流及其对悬移质输运的影响。
在前人基础上导出了长江口相对观测层次的物质断面传输公式,增加了反映环流及振荡切变的各种相互关系的有关项。
基于现场观测资料,Wang等1990年研究了长江口水团、长江冲淡水团等的基本特征。
长江入海悬移质泥沙粒度与流量_含沙量的关系_吴月英
泥沙研究2005年2月Journal of Sediment Research第1期长江入海悬移质泥沙粒度与流量、含沙量的关系吴月英,彭立功(上海东海海洋工程勘察设计研究院,上海200090)摘要:以大通站为例,用回归分析的方法研究了长江入海悬移质泥沙的粒度特征。
结果表明,无论是各年年内变化、多年平均的年内变化、还是历年变化,入海悬移质泥沙粒度均随流量增加而变粗,表明水动力条件对长江入海悬移质泥沙粒度特性具有明显的控制作用。
入海悬移质泥沙粒度随含沙量的变化:多数年份随含沙量增加而先增后减,少数年份随含沙量增加而增大,年内变化的总趋势是随含沙量增加而先增后减;历年变化则随含沙量增加而先减后增,这些变化行为与水动力条件和泥沙供应有关。
关键词:悬移质泥沙;粒度特征;回归分析;大通站;长江中图分类号:TV142文献标识码:A文章编号:0468-155X(2005)01-0026-07长江入海悬移质泥沙是形成河口沉积物的原始物质,它的悬浮、运移和沉降过程是改造河口地形、塑造河口地貌形态的主要方式之一。
深入研究入海悬移质泥沙特性及其变化,不仅对研究长江河口的环境演变有重要意义,且可以加深对全球海陆相互作用、物质循环和物质迁移转化的了解[1,2]。
与长江入海悬移质泥沙有关的研究已有不少[3~5]。
但关于长江入海悬移质泥沙粒度特性与流量(Q)、含沙量(SSC)关系的系统分析尚未见报道。
本文将以大通站(枯季潮区界,距口门约640km)为例,着重对这一问题做一探讨。
1资料及分析方法本文所用资料为大通水文站1956年、1960、1962~1967年、1971年、1974年、1976~1978年、1980年、1983年和1985年共16年的流量、含沙量及悬移质泥沙级配资料,三者都包括多年年平均值、各月月平均值。
由于所用级配资料是用粒径计测得的,其测试结果存在系统偏粗问题[6,7],因而在级配资料处理中,首先进行数据校正:粒径小于011mm的采用文献[6]的校正公式;粒径大于011mm的应用文献[7]的校正方法。
长江口南汇嘴海域表层悬浮泥沙分布和运动遥感分析
２ 遥感 数 据 资 料 及 处 理
图 １南汇嘴边滩形势及潮流流速玫瑰图
Ｆ ｇ１ ｉ． Ｒｏ ｅ ｍａ ｆ ｉ ａ ｕ ｒ ｎ ｅｏ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｎａ ｈ ｉ ｉ ｉａ ａ ｓ ｐ ｏ ｄ ｌ ｒｅ ｔｖ ｌ ｃｔ ｉ ｎ ｕ ｚ ｄ ｌ ｔ ｔ ｃ ｙ ｈ ｕ ｔ ｉ ｆ
２１ ０ ０年 ｌ ０月
作 者 简 介 ： 书华 （９ ９ ）男 ， 北省 邱 县 人 ， 理 研 究 员 ， 要从 事 河 口海岸 动力 地 貌 及数 学 模 型 研 究 。 左 １７ 一 ， 河 助 主
Ｂ０ ｒｐ ｙ Ｚ ０Ｓ ｕｈ ａ １７ 一 ， ａ ，ｓｉａ ｔ ｒｆｓ ｒ ｉｇａ ｈ ：Ｕ ｈ —ｕ （９ ９ ）ｍ ｌ ａｓ ｔ ｏｅｓ ． ｅ ｓｎ ｐ ｏ
左右的传递方向进入杭州湾北岸（ 南汇南滩 ）另一股以 ３５左右传递方 向进入长江 口南槽 （ ， ０。 南汇东滩 ）大 ； 潮时涨 、 落潮平均流速均在 ０ ０ １ ８ｍｓ最大垂线平均流速为 １ ３ ２１ ｍｓ一般落潮流大于涨潮流［ ． ． ／， ６ ２ ． ～ ． ／， ２ ３ １ 引。 根据长江 口引水船站多年的波浪资料统计 ， 波浪以风浪为主 ， 占 ８％， 约 ０ 涌浪和混合浪分别 占 １％ ５ 盛 ５ 和 ％，
中图 分 类号 ： Ｖ １２ Ｔ ９ Ｔ ４ ；Ｐ７ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ８４ （０ ０ ０— ３４ ０ １０ － ４ ３ ２ １ ）５ ０ ８ — ６
长江口门附近海域潮周期内悬沙质量浓度变化及其动力机制探讨
第３２卷第２期２０１４年４月海洋科学进展ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＭＡＲＩＮＥ ＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．３２ Ｎｏ．２Ａｐｒｉｌ，２０１４长江口门附近海域潮周期内悬沙质量浓度变化及其动力机制探讨＊刘建华，陈沈良，杨世伦＊，朱 琴（华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海２０００６２）摘 要：为了探讨潮周期内悬沙质量浓度变化的动力机制，于２０１０－０４和２０１１－０１（正常风况条件下）在长江口门附近海域３个测点（水深８～２０ｍ）进行了全潮（１次／ｈ）动力泥沙观测，计算了流剪切应力（τｃ）、浪剪切应力（τｗ）、流－浪联合剪切应力（τｃｗ）、底床沉积物临界侵蚀应力（τｃｒ），并进行了悬沙质量浓度变化和动力因子变化的关联分析。
结果表明：τｃ与τｃｗ之比值大于０．８１，说明在非风暴天气条件下研究区的水动力以流为主；τｃ在潮周期内存在１～２个数量级的波动，说明研究区的水流动力主要受到潮流控制；τｃｗ既有大于τｃｒ的时间段（约６０％），也有小于τｃｒ的时间段（４０％），说明研究区底床和水体之间存在频繁的泥沙交换过程；τｃｗ与悬沙质量浓度之间的统计相关性不显著，说明基于每小时观测的悬沙质量浓度变化主要反映平流作用而不是受局地动力条件变化引起的沉降－再悬浮过程的影响。
关键词：剪切应力；悬沙质量浓度；沉降；再悬浮；长江口中图分类号：ＴＶ１４８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－６６４７（２０１４）０２－０１８８－１２潮流和波浪是影响河口海岸地区悬沙质量浓度变化的主要动力因素。
在英格兰东部威尔士海岸发现流速的ｕｚ－ｌｎｚ线性关系涨潮大于落潮［１］。
Ｄｕｆｏｉｓ研究了莱昂湾波浪和潮流作用下底床剪切应力的分布［２］。
Ｓｏｕｌｓｂｙ和Ｖａｎ Ｒｉｊｎ分别给出了计算浪流联合剪切应力参数化模型［３－４］。
曹祖德、孔令双等也对波流联合剪切应力的计算进行了探讨［５－６］。
在崇明东滩潮间带进行了近底浪流联合作用下滩面的冲淤演变的研究［７］。
长江口近口段水流挟沙力与径潮动力关系_杨云平
=
k
⎛ ⎜ ⎝
U3 g hω
⎞m ⎟ ⎠(3)来自S*=k
⎛U2
⎜ ⎝
g
h
⎞m ⎟ ⎠
由上文可知，长江口近口段洪季和枯季涨潮与 落潮时相同流速下的悬沙浓度并不相同，引起这一 差异主要为径流和潮流水动力作用的不同。在以往 研究中，习惯以潮差与径流量比值来表征河口水动
276
水动力学研究与进展
A 辑 2013 年第 3 期
力参数[18]，但影响河口涨潮动力因素还有涨潮前期 的落潮低水位，落潮低水位越高，前期下泄落潮水 动力越强，对后期涨潮动力抑制作用也越大。本文 归纳影响河口涨潮动力的因素为落潮低水位（平均
口近口段为例，讨论了径流和潮流水动力差异对水流挟沙能的影响。结果表明：长江口近口段涨潮和落潮相同流速时洪
季的悬沙浓度大与枯季；建立的考虑径流和潮流因素的水流挟沙力公式与传统公式相比，精度上有较大提高，该公式将
不同季节和潮型下的水流挟沙力统一起来，有效反应了年内潮汐河口近口段的水流挟沙能力。对于水流挟沙能力的研究
本文在研究长江河口近口段水流与悬沙浓度 变化的基础上，建立了同时含有径流和潮流水动力 变化因素的水流挟沙力公式，通过实测数据对公式 合理性进行率定和检验，并讨论了径流和潮流水动 力对涨潮和落潮时水流挟沙能力的影响。
2 长江口水流-悬沙及挟沙力公式
2.1 研究区域及资料处理
长江河口多年洪季潮区界位于九龙港附近，本
图 4 徐六泾断面涨潮流量计算值与实测值 Fig.4. simulation results and measured value of flood tide in Xuliujing
以往表征潮流和径流水动力作用的系数一般 以潮差和径流比值来衡量[25]，或是在海域以潮差和 水位来表征潮流动力[4,11,12]，在长江口近口段难于应 用。因此需重新定义表征径流和潮流水动力变化参 数，以徐六泾站涨潮流量和大通站下泄流量的比值 定义为潮径比 L，即有
长江口及其邻近海域悬浮颗粒物浓度和粒径的时空变化特征
长江口及其邻近海域悬浮颗粒物浓度和粒径的时空变化特征高永强;高磊;朱礼鑫;李道季【摘要】The Changjiang (Yangtze River)Estuary is a typical high-turbidity estuary,and Suspended Particulate Matter(SPM)in the Changjiang Estuary and its adjacent sea have large variation ranges of mass concentration, and show quite active and complicated behaviors there.SPM at 99 and 89 stations in this area was studied using OBS and LISST instruments in July 9-20,2015 and in March 7-19,2016,respectively,and parameters of tur-bidity,beam attenuation coefficient,floc total volume,mean size,and size spectrum of SPM were obtained from the two instruments.SPM mass concentration at surface,middle,and bottom layers of all stations were obtained after filtration,and δ13C(‰)values of particulate organic carbon (POC),δ15N(‰)val ues of particulate nitrogen (PN),and molecular ratios of POC/PN in SPM at typical stations were also obtained.The three parameters of turbidity,beam attenuation coefficient,and floc total volume all showed significant positive correlations with SPM mass rger SPM mean sizes were generally found at bottom rather than at surface in the study are-a,and generally found in the dry season rather than in the flood season.The mean sizes of SPM released by the Changjiang freshwater were also much larger in March than in July.The SPM contents with similar size spectra could be further differentiated by their significantly different δ13C and δ15N values.The parameter of SPM mean ef-fective density,calculated by mass concentration divided by floctotal volume,can help elucidate the field deposi-ting processes.The two parameters of SPM mean effective density and size showed significant negative correlations during both cruises.All the above results suggest that in March under the influence of strong vertical mixing,the Changjiang-originated SPM(with larger size,lower density and then lower depositing velocity)would be mixed with the resuspended sediments near the Changjiang mouth bar,and then transported as far as the eastern edge of the northern part of the study area.However in July,the Changjiang-originated SPM with smaller size,higher density and then higher depositing velocity would deposit rapidly near the river mouth.%长江口是典型的高浊度河口,长江口及其邻近海域悬浮颗粒物(suspended particulate matter, SPM)浓度跨度大,泥沙过程活跃、复杂.2015年7月9-20日(洪季)和2016年3月7-19日(枯季),使用OBS和LISST分别测定了该区域99个和89个站位的 SPM浊度、光衰减系数、总体积浓度、平均粒径和粒径谱等参数;同时通过现场过滤测定了各站位表、中、底3层的SPM质量浓度以及典型站位SPM中颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的δ13C、颗粒氮(particulate nitrogen, PN)的δ15N以及POC/PN摩尔比值.结果表明,浊度、光衰减系数、总体积浓度等3个参数均与SPM质量浓度显示出了显著的正相关关系.研究区域SPM平均粒径一般表层大于底层、枯季大于洪季;长江淡水端元输出的SPM粒径枯季也明显大于洪季.具有相似粒径谱特征的 SPM可以通过测定δ13C和δ15N值来进一步区分其来源和组成.SPM质量浓度和总体积浓度等参数结合还可以计算SPM有效密度,用以了解研究区域SPM的沉降过程.结果表明两个季节SPM有效密度和粒径之间显示出了显著的负相关关系,说明枯季长江输出的SPM由于粒径大、密度小、沉降速度低,加之强烈的垂直混合和口门拦门沙附近的再悬浮,随着环流可能到达研究区域北部的最东端;而洪季长江输出的SPM由于粒径小、密度大、沉降速度高,在口门附近快速沉降.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】12页(P62-73)【关键词】光学后向散射仪;激光现场散射透射仪;悬浮颗粒物;絮团粒径;长江口【作者】高永强;高磊;朱礼鑫;李道季【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062【正文语种】中文【中图分类】P736.21 引言河口海岸地区泥沙的来源、输运、沉积、沉降、冲淤收支等过程一直是河口海岸学研究的重要内容[1]。
长江口悬沙浓度变化趋势及成因
长江口悬沙浓度变化趋势及成因杨云平;李义天;胡欣宇;张明进【期刊名称】《泥沙研究》【年(卷),期】2014(0)6【摘要】基于1959-2011年长江河口水域实测悬沙浓度数据,对其悬沙浓度分布特征及变化趋势进行研究。
结果表明:1流域入海水量无明显增减趋势,年内分配过程为洪季水量减少枯季增加,入海沙量和含沙量无论是洪季、枯季或年均为减小趋势;2河口段徐六泾、南支、南北港及北槽进口悬沙浓度伴随入海泥沙量锐减呈现减小趋势,北支受潮汐影响也呈减小趋势,南槽因水动力增加变化不明显;3受分流比减小、上游来沙锐减及河床粗化等影响,2005-2011年北槽上段和下段平均悬沙浓度较2000-2002年减小约33.25%,中段(CSW)受越堤沙量影响较大,呈现一定增加趋势;4长江口外海滨泥沙的再悬浮作用,有效减缓该区域悬沙浓度减小幅度,但仍不能改变其伴随流域入海泥沙锐减的减小趋势,2003-2011年平均悬沙浓度较1981-2002年减小约21.42%;其峰值向口内上溯约1/6经度,且峰值移动主要由径流和潮流水动力对比决定。
【总页数】7页(P51-57)【关键词】长江河口;悬沙浓度;分布特征;变化趋势【作者】杨云平;李义天;胡欣宇;张明进【作者单位】交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通运输行业重点实验室;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;武汉大学水利水电学院【正文语种】中文【中图分类】TV148【相关文献】1.长江口悬沙浓度时空变化研究--以2012年和2013年洪季为例 [J], 陆叶峰;杨世伦;刘建华;丁平兴;张卫国2.长江口南槽最大浑浊带短周期悬沙浓度变化 [J], 张文祥;杨世伦;杜景龙;闫龙浩3.长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化 [J], 张二凤;陈沈良;谷国传;杨海飞;王如生4.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——以杭州湾和长江口交汇处的南汇嘴为例 [J], 郜昂;赵华云;杨世伦;戴仕宝;陈沈良;李鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化
长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化张二凤;陈沈良;谷国传;杨海飞;王如生【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2015(037)009【摘要】本文基于4次洪枯季同步水文观测资料,着重分析了长江口北支悬沙浓度的潮周期变化、垂向分布、纵向分布和悬沙输移及其时空差异.研究结果显示,悬沙浓度的潮周期变化过程在大中潮期以M型(双峰型)为主,下段主槽内在大潮期多出现V型,上段在枯季可出现涨潮单峰型;小潮期可出现无峰、单峰或双峰型.涨、落潮悬沙浓度峰值及均值,在枯季多涨潮大于落潮,洪季中小潮特别是小潮期易出现落潮大于涨潮;下段主槽内在大潮期易出现落潮大于涨潮.悬沙浓度的垂向分布及其变化特点,在大中潮期与悬沙的潮周期变化型式有关,其中M型存在显著的洪枯季差异.纵向上,最高悬沙浓度在枯季出现于中段灵甸港至三和港之间及附近河段,洪季则在下段三条港附近.潮周期悬沙净输移,枯季大多向陆特别是大中潮期,洪季中上段大多向海,下段大潮期多向陆、中小潮易出现向海;下段主槽内在大潮期易出现向海.【总页数】14页(P138-151)【作者】张二凤;陈沈良;谷国传;杨海飞;王如生【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062【正文语种】中文【中图分类】P737.14【相关文献】1.长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性 [J], 李伯昌;余文畴;陈鹏;徐俊2.鄱阳湖乐安江流域非点源磷输移的时空变化 [J], 李淼;高海鹰;张奇;姜三元3.长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制 [J], 陈炜;李九发;李占海;戴志军;闫虹;徐敏;赵军凯4.长江口北支枯季水沙输移分析 [J], 王安伟;郝嘉凌;李鹏辉5.长江口北支河势的变化与水、沙、盐的输移 [J], 陈宝冲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
长江口外海域1998年夏季悬沙浓度特征
长江口外海域1998年夏季悬沙浓度特征高抒;程鹏;汪亚平;曹奇源【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】1999(018)006【摘要】1998年6～8月长江流域经历了一次特大洪水,在洪水期间,以10 mgL-1的悬沙浓度为标志,长江悬沙的影响范围可达123°E.在122°15E附近,悬沙浓度显示出成层现象,底层浓度约为表层浓度的3倍,这一现象主要与物质沉降过程有关.在126°E～127°E之间悬沙浓度最低,代表了黑潮水的特征.在调查期间,长江悬沙扩散的范围比冬季枯水季节有相当程度的扩大,但向NE方向扩散的趋势并不明显.在陆架区,形成了若干个次级高悬沙浓度中心,其原因可能是底质再悬浮,也可能是高悬沙浓度水体的运动.为了弄清研究区内长江细粒沉积物的输运和堆积过程及其对化学物质通量的影响,需要结合多学科(流场、温盐度、营养盐等)数据进行分析.本文根据长江口外海域悬沙浓度的调查结果,结合历史观测数据,初步分析了长江口外海域夏季悬沙浓度特征.【总页数】7页(P44-50)【作者】高抒;程鹏;汪亚平;曹奇源【作者单位】中国科学院海洋研究所,青岛,266071;中国科学院海洋研究所,青岛,266071;中国科学院海洋研究所,青岛,266071;中国科学院海洋研究所,青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】P7【相关文献】1.风场对夏季长江口外东北海域低盐水团的作用 [J], 彭剑;朱首贤;李训强;张文静;周中刚2.长江口外海域悬沙浓度垂向剖面实用模型计算法 [J], 伊小飞;王凯;施心慧3.夏季长江口外东海海域实测海流资料分析 [J], 展鹏;陈学恩;胡学军;赵健;堵盘军4.长江口北槽口外悬沙浓度垂线分布的数学模拟 [J], 时钟;周洪强5.长江口深水航道北槽口外悬沙浓度垂向分布 [J], 时钟;周洪强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
根据大通站统计资料,长江多年平均径流量为2.93×104m3・s-1,年平均径流总量为9.24×1011m3,年平均输沙量为4.86×108t,但季节变化非常明显,枯季(11月至翌年4月)6个月的径流量仅占总径流量的28.3%,输沙量仅占12.8%,在枯季中,径流量和输沙量又以2月为最小。
同时,长江口又是一个受潮汐作用比较显著的地区,长江口外为正规半日潮,口内为非正规半日浅海潮。
口门附近的中浚潮位站潮位资料显示,长江口多年潮差2.66m,最大潮差4.62m,最小潮差0.17m,属中等潮差河口[4]。
许多研究者通过观测和模拟分析了长江口地区的悬沙浓度的分布特征、悬沙的运动方式[4～6]和长江口悬沙粒度特征[7～10],但对于两者之间关系的尚缺乏了解。
对悬沙粒度与浓度之间关系的正确认识,有助于河口区悬沙浓度的分布及悬沙输移模型的完善[11,12]。
本文根据2003年11月和2004年2月在长江口进行的枯季水文观测资料,分析了长江口地区悬沙粒度与悬沙浓度之间的关系和悬沙粒度的时空分布模式。
1 样品采集与分析方法2003年11月10-17日和2004年2月13-22日在长江口区域进行了水文观测,在大小潮期间均使用Ocean Test Equip ment公司生产的2.5L采水器。
在设计站位由表到底按六点法采集了水样(站位见图3收稿日期:2004208206基金项目:国家自然科学基金项目———用走航式ADCP进行长江口悬沙输运量观测的研究(40106009);国家自然科学重点基金项目———强潮海湾粉砂物质与海岸系统行为(40231010);国家重点基础研究发展规划项目———中国典型河口和近海陆海相互作用及其环境效应(2002CB412401)作者简介:王爱军(19772),男,汉族,宁夏平罗人,硕士,主要从事海洋沉积动力学研究。
ajwang7708@(杜素兰 编辑)1)。
对采集的水样用孔径0.45μm 的滤膜真空抽滤,过滤后的样品在室内低温烘干(40℃),再利用万分之一的电子天平恒温称重,以计算悬沙浓度[13]。
剩余水样使用英国Marven 公司生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪进行粒度分析,该仪器的测量粒径范围为0.01～2000μm ;每个水样在进行粒度分析之前,先用超声波震荡1min ,然后开始测量;从测量结果中读出悬沙的中值粒径(Md ),同时根据仪器自带软件获得1/4Φ间隔的粒度分布数据,粒度参数采用矩法计算[14],并计算出砂、粉砂和粘土粒级的百分含量。
图1 研究区位置及悬沙粒径分布Fig.1 Location of study area and grain size distributions of suspended sediment2 悬沙粒度的基本分布特征悬沙水样的粒度分析结果表明,长江口地区悬沙组分主要为粉砂,其次为粘土;长江口受潮汐和径流作用的双重影响,由河口内至外海方向,潮周期内悬沙的平均中值粒径逐渐变细(图1)。
这主要是由于口内受径流作用较大,沿程的差异性沉积过程使得沉积物由口内向口外逐渐变细[4,15];另一方面,从河口至较深的浅海范围,潮汐作用逐渐加强并占主导地位,形成在海滨附近的细颗粒沉积[4]。
此外,在海水、淡水径流交汇处细颗粒产生强烈的絮凝现象,在水动力作用下可能破碎、再絮凝,使该区域悬沙浓度的时空变化更加复杂[10,16]。
长江河口受潮汐作用比较明显,水体中的悬沙粒径分布不仅在空间上具有很大的差异性,在不同潮况时有很大差异。
通过对K0412站位的大小潮观测,发现在小潮期间,悬沙平均中值粒径为6.87Ф,分选较好,悬沙粒径分布明显负偏,峰较窄;在大潮期间,平均中值粒径增大到6.11Ф,分选略差于小潮期间,为准正态分布,具有相对较宽的峰(图1),这主要是由于粒度较粗的底质沉积物经再悬浮进入底层、并通过强烈的混合作用进入表层所致[17],实测底层悬沙平均中值粒径在涨潮和落潮过程中均明显粗于中层和表层,说明再悬浮过程对大潮时期的悬沙分布具有较大的影响(表1)。
061海 洋 科 学 进 展23卷图2 2003年11月长江口悬沙中值粒径在潮周期内的变化特征(注:图中水深数据是自表层向海底起算)Fig.2 Characteristics of suspended sediment median grain 2size during tidal cycles measuredin the Changjiang estuary area ,November 2003表1 2004年2月长江口定点站位悬沙平均中值粒径(单位:Ф)Table 1 Averaged median grain size of suspended sediment measuredat fixed stations in the Changjinag esutary area ,February 2004(unit :Ф)站号涨潮表层中层底层落潮表层中层底层A1(小潮) 6.839 6.818 6.840 6.818 6.741 6.584A2(小潮)7.0457.019 6.869 6.923 6.800 6.683A5(中潮)7.1647.0417.0457.1537.0947.096A6(大潮) 6.052 5.618 5.256 6.106 5.853 5.85K0407(小潮) 6.868 6.824 6.813 6.939 6.890 6.935K0412(小潮) 6.905 6.808 6.835 6.887 6.775 6.777K0412(大潮) 6.223 6.029 5.600 6.503 6.220 5.761K0413(大潮) 6.324 5.962 5.536 6.526 6.249 5.468 现场观测表明,A1站位于最大浑浊带附近[12]。
由于盐淡水的混合作用,细颗粒物质发生絮凝,从而使其悬沙粒度组成发生变化[10]。
由图2可以看出,位于最大浑浊带附近的A1站,其悬沙中值粒径在潮周期内的变化范围非常大,物质相对较粗,且表层和底层的变化趋势不一致。
A2站的悬沙粒径较细,其中值粒径在潮周期内不同层位的变化趋势基本一致。
长江口外的A5站,其悬沙中值粒径变化范围非常小,物质非常细,其中值粒径在不同层位的变化趋势也基本一致。
而在长江口内最西侧的A6站,悬沙中值粒径的变化范围非常大,且悬沙组份中粗颗粒组份含量很高,但表、中、底各层位悬沙中值粒径在潮周期内的变化趋势一致。
1612期王爱军,等:长江口枯季悬沙粒度与浓度之间的关系3 悬沙粒度与浓度的关系3.1 悬沙中值粒径与浓度之间的关系长江口水动力条件在时间和空间上具有较大的差异性和复杂性,悬沙中值粒径与浓度之间的关系也较为复杂。
根据2003年11月的现场观测结果,虽然是处于枯季,但在小潮期间,仍然表现为径流作用强而潮流作用较弱,落潮水体中的悬沙中值粒径明显粗于涨潮(表1),说明水体中的悬沙主要来自流域输沙。
相关分析结果显示,悬沙中值粒径随着悬沙浓度的增加而增大,两者之间存在着显著的指数关系(图3a 和图3b ),与长江中游宜昌站的研究结果不一致[2],这可能与河口区由于咸淡水交汇存在着一定的絮凝作用有关[10]。
在中潮期间,径流作用与潮流作用相当,水体中的悬沙来源多样,不仅有流域悬沙,还有外海悬沙,水体悬沙混和充分,涨潮和落潮悬沙平均中值粒径相差很小(表1);相关分析结果显示,悬沙中值粒径与浓度之间没有显著的相关关系(图3c )。
在大潮期间,涨潮流作用较强,再悬浮作用的影响亦很强烈,水体中有部分悬沙还来自底床多次再悬浮[18],粒度分析结果显示,涨落潮表层悬沙中值粒径相差很小,但在中层和底层,涨潮悬沙平均中值粒径明显粗于落潮,表明涨潮期间再悬浮作用比较强烈;相关分析结果显示,悬沙中值粒径与浓度之间没有显著的相关关系(图3d )。
图3 2003年11月长江口悬沙中值粒径与悬沙浓度之间的关系Fig.3 Relationship between the suspended sediment median grian 2size and concentration measuredin the Changjiang estuary area ,November 2003261海 洋 科 学 进 展23卷 根据2004年2月的现场观测数据,悬沙中值粒径与悬沙浓度之间的关系与上述情况不同。
这主要是由于2月份的径流量和输沙量均最小[4],在小潮期间的潮流作用也比较弱,因此,两者的作用强度旗鼓相当;K0407和K0412站悬沙粒度分析结果显示,表、中和底层悬沙粒度在涨、落潮过程中平均中值粒径相差很小(表1),表明该区域附近水体中的流域来沙量和外海来沙量相当。