长江口徐六泾水沙过程对流域的响应研究

以长江口徐六泾断面2009年实测水沙数据为基础,分析了其水沙特征,重点研究了三峡蓄水及长江流域旱情对徐六泾节点径流、潮位和泥沙过程的影响。结果表明：观测期间寸滩站以上流域来水减少、三峡蓄水和中下游干旱共同导致进入河口的径流量减少,各自造成的影响权重分别为38%、13%和49%。与蓄水前相比,蓄水期间徐六泾涨潮历时增加05 h,落潮历时减少05 h,潮差增大约04 m;涨潮平均流速增加35%~126%,落潮平均流速浅滩处基本不变,而深槽处减幅约为22%;蓄水期间涨落潮历时、流速流向等特征由不对称趋于较对称,说明徐六泾的水动力特征对径流减少的响应敏感。伴随径流减少,徐六泾含沙量由蓄水前的0129 kg/m3大幅下降至蓄水期间的0052 3 kg/m3,悬沙中值粒径则由3 μm增大到5 μm。综合得知进入河口徐六泾断面的水沙过程受到流域人类活动和自然条件改变的双重影响     

长江河口北槽浮泥消长过程的现场观测

2 0 0 0年 8月 2 1～ 2 4日 (小潮汛 )和 9月 3～ 6日 (派比安台风过后 ,寻常潮 )在长江河口北槽下段通海航槽中进行定点观测浮泥潮周期变化过程及影响要素 ,本文对这些现场观测资料进行了描述和综合分析。长江河口北槽浮泥由细颗粒粘粒泥沙组成 ,中值粒径为 7.2 3μm ,小于 4 μm极细颗粒泥沙占 32 .7% ;浮泥的发育和运动存在明显的大小潮和涨落潮周期和风暴潮变化规律 ,实测小潮落憩浮泥厚为 0 .96m ,涨憩为 0 .78m ,涨急为 0 .2 0m左右 ,寻常潮落憩浮泥厚为 0 .73m ,涨憩为0 .5 3m ,涨急为 0 .17m左右。若遇小潮汛大风 ,因水位低 ,流速小 ,风浪对潮滩冲刷强 ,带入河槽泥沙多 ,河槽浮泥发育良好 ,反之 (大潮 )浮泥发育差。可见 ,北槽浮泥形成、发育和消失与泥沙来源、水流速等因素有关 ,若遇盐水楔入侵 ,更有利于浮泥充分发育 ;北槽浮泥容重均较小 (γs <1.2 5t/m3) ,而且活动性较大 ,对适航水深没有明显影响作用     

长江河口北槽浮泥消长过程的现场观测

2000年8月21－24日（小潮汛）和9月3－6日（派比安台风过后,寻常潮）在长江河口北槽下段通海航槽中进行定点观测浮泥潮周期变化过程及影响要素,对这些现场观测资料进行了描述和综合分析。长江河口北槽浮泥由细颗粒粘粒泥沙组成,中值粒径为7．23μm,小于4μm极细颗粒泥沙占32．7％;浮泥的发育和运动存在明显的大小潮和涨落潮周期和风暴潮变化规律,实测小潮落憩浮泥厚为0．96m,涨憩为0．78m,涨急为0．20m左右,寻常潮落憩浮泥厚为0．73m,涨憩为0．53m,涨急为0．17m左右。若遇小潮汛大风,因水位低,流速小,风浪对潮滩冲刷强,带入河槽泥沙多,河槽浮泥发育良好,反之（大潮）浮泥发育差。可见,北槽浮泥形成、发育和消失与泥沙来源、水流速等因素有关,若遇盐水入侵,便有利于浮泥充分发育;北槽浮泥容重均较小（γs＜1．25t/m^3）,而且活动性较大,对适航水深没有明显影响作用。     

近15年来长江口控制站徐六泾悬沙变化特征研究

基于近15年的实测数据,分析给出了长江河口控制站徐六泾悬沙浓度和组成的变化特性。研究表明：徐六泾站多年平均表层（2003～2017年）、中层和底层（2010～2017年）含沙量分别为0.07、0.07和0.13 g/L;表层（2004～2017年）、中层和底层（2009～2017年）的中值粒径分别为7.3、9.4和11.0 μm。研究期间,年平均含沙量呈显著下降趋势,洪季较枯季降幅更明显。其中2015～2017年均洪枯季表层含沙量较2003～2005年均值分别降低了57%和20%;表层含沙量在2008年出现明显降低的拐点,2008年之后的洪枯季表层含沙量较之前分别降低56%和44%。悬沙粒度具有一定的波动变化,但没有显著趋势性变化特征,或与样本数量限制和流域内人类活动有关。     

近期长江口南支河道洪季含沙量时间变化及床沙再悬浮研究

基于2011年洪季在南支河道从小潮至大潮连续8天现场定点观测所获得水沙观测数据(包括潮流、悬沙浓度、悬沙粒度和表层沉积物样品),通过对悬沙浓度、悬沙粒度和沉积物在不同时刻的组成分析,以及流速、悬沙和底床切应力的相互影响分析,对长江河口南支河道悬沙随时间变化特性和河床沙再悬浮作用进行了研究。结果表明:观测期间南支主槽下段落潮水动力强于涨潮;落潮悬沙浓度高于涨潮,并由小潮至大潮逐渐增加;落潮悬沙粒径粗于涨潮,并随小潮至大潮不断粗化;河床沉积物颗粒较粗,细砂类组成达到90%以上;流速、悬沙及底床切应力之间存在显著相关性;河床泥沙再悬浮强度较强,其量值有限。而近期研究区域悬沙浓度和水沙关系发生变化,与流域来沙出现锐减有关。     

长江口北港上段河道枯季悬沙浓度垂向分布特征研究

基于2018年4月15日至4月24日在长江口北港主槽大小潮连续10天的定点水文泥沙观测资料,对枯季期间北港上段河道悬沙浓度的垂线分布特征进行了研究。结果表明：研究区域的悬沙浓度较低,大小潮平均值仅为0.17 kg/m3,悬沙浓度具有大潮显著高于小潮,涨落潮平均浓度接近的特点;水动力则具有大潮明显强于小潮、落潮明显强于涨潮的特点;观测期间的盐度值很低,平均值仅为0.16 psu,盐度的大小潮变化、涨落潮变化以及垂向变化都非常小,盐度密度分层对悬沙剖面影响微弱。在这种动力、泥沙和盐度环境下,大潮期间的悬沙剖面主要为斜线型和指数型;小潮期间的悬沙剖面有斜线型、垂线型和指数型,其中以斜线型占主导。通过Rouse公式拟合发现,大部分的实测悬沙剖面较符合Rouse公式,根据该公式计算得到的悬沙沉降速度介于0.36~2.89 mm/s。Soulsby公式能够对实测的斜线型和垂线型悬沙剖面进行较准确预测,平均误差控制在10%以内。     

船舶螺旋桨射流对湘江河床底泥扰动影响分析

船舶航行时螺旋桨产生的射流会对河道水流产生扰动,这种扰动是否能引起河床底泥的再悬浮需要更深入的论证分析。通过对比分析螺旋桨射流发展规律的研究成果,以湘江典型河段为研究对象,结合实船测量结果和此段河流地质资料,探讨了螺旋桨射流对湘江长株潭段河床底泥扰动的影响,并对此段河床底泥起动和悬浮条件进行了理论分析。结果表明:在周围环境流速较低的条件下,螺旋桨射流初始速度、河床水深及泥沙粒径是决定泥沙是否运动的主要因素。湘江长株潭河段已基本库区化,大部分河道平均水深远大于航道的标准水深2.8 m,河床泥沙平均粒径大于0.87 mm,其中细颗粒泥沙很少,由于螺旋桨射流断面平均流速小于泥沙起动流速,悬浮指标计算值远大于4,因此可以判断船舶正常航行在该段河流时底泥难以起动和再悬浮。     

长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径

南汇咀近岸水域位于长江口和杭州湾的交汇带 ,其动力条件、泥沙运移、沉积过程和地貌演变复杂。根据长江口南汇咀近岸水域的水文泥沙观测和沉积地貌等资料 ,通过综合分析研究 ,探讨了长江口入海水沙在南汇咀近岸水域与杭州湾的交换和泥沙输移途径。研究结果表明 ,沿南汇水下沙咀存在一个泥沙通道 ,长江口水沙在多种动力因子的驱动下经过该通道直接进入杭州湾 ,参与杭州湾水沙的周期变化。通过进一步研究还发现 ,长江口泥沙以异重流的方式向杭州湾输移     

长江口及其邻近海域表层沉积物分布特征

根据长江口和杭州湾北部沉积物粒度分析数据,研究表层沉积物类型、分布以及分区特征。结果表明：沉积物的分布特征受水动力条件、地貌类型以及泥沙来源等因素的综合影响,长江口表层沉积物在纵向分布上,自西向东粒径从粗到细、分选程度从好至差,在横向上自北港－北槽－南槽,沉积物粒度逐渐变细;水流动力作用强的河槽和波浪作用强的口门浅滩沉积物粒度较粗,水动力较弱的河口边滩及口外海滨区沉积物则较细。根据沉积物分布特征可将长江口及其邻近海域分为河口分汊河段沉积区、河口拦门沙沉积区、口外海滨沉积区和杭州湾北部沉积区等4个沉积区。     

长江口及其邻近海域表层沉积物分布特征

根据长江口和杭州湾北部沉积物粒度分析数据，研究表层沉积物类型、分布以及分区特征。结果表明：沉积物的分布特征受水动力条件、地貌类型以及泥沙来源等因素的综合影响，长江口表层沉积物在纵向分布上，自西向东粒径从粗到细、分选程度从好至差，在横向上自北港－北槽－南槽，沉积物粒度逐渐变细；水流动力作用强的河槽和波浪作用强的口门浅滩沉积物粒度较粗，水动力较弱的河口边滩及口外海滨区沉积物则较细。根据沉积物分布特征可将长江口及其邻近海域分为河口分汊河段沉积区、河口拦门沙沉积区、口外海滨沉积区和杭州湾北部沉积区等4个沉积区。     

长江口南槽中段枯季水沙输运特征研究

根据2015年1月7日至14日在长江口南槽中段主槽内获得的流速和悬沙观测资料,运用机制分解法分析了从大潮到小潮连续变化过程中南槽中段的水沙输运机制,通过小波分析方法探讨了悬沙浓度和流速的周期性对悬沙输运的影响。研究结果表明:(1)在一个大小潮周期过程中各潮周期的单宽净输水以向海为主,斯托克斯余流和欧拉余流的强度由大潮到小潮呈减小趋势;(2)各潮周期的单宽净输沙以向陆为主,与净输水方向相反,输沙强度从大潮至小潮呈现"小-大-小"的变化特征,该特征的产生与潮泵效应输沙的剧烈潮周期变化有关,平流输沙、潮泵效应输沙与垂向净环流输沙项是影响潮周期净输沙的主要成分;(3)小波分析表明,悬沙浓度和流速具有多个时间周期的变化,它们与水位的联合作用导致瞬时输沙率具有2个明显的时间周期变化。     

长江口南北支水沙特性观测研究

利用2009和2010年洪枯季、大小潮长江口南北支长时间序列的水沙盐观测资料,系统分析了近期南北支的水沙盐时空分布特征及南北支之间的关系,探讨了北支水沙盐倒灌,特别是泥沙倒灌对南支水域悬沙浓度的影响。分析结果表明:北支盐度和悬沙浓度年际、季节性及大小潮差异明显,一般大潮大于小潮,枯季大于洪季,平水年大于丰水年;南支受径流影响大,悬沙浓度均值在0.2kg/m3左右,盐度在0.25‰左右,南支悬沙浓度和盐度的大小均较北支小一个量级,其变化较北支复杂,尤其是在落潮时段盐度和悬沙浓度短时间内明显增加。北支作为河口唯一受潮汐控制的分支,水沙盐倒灌南支,倒灌期间南支悬沙浓度增加,洪季大潮有微弱沙量倒灌,悬沙浓度有0.05kg/m3的增幅,枯季大潮泥沙倒灌尤甚,南支悬沙浓度长时间维持在0.25kg/m3左右,最高可达0.62kg/m3。如上游径流量减小显著,则北支泥沙和盐水倒灌对南支的影响会增大。     

半月周期的潮汐对滨海湿地土壤理化性质的影响

周期性的潮汐是滨海湿地重要的水文特征,为了探讨潮汐的半月周期(包括小潮期和大潮期)对土壤理化性质的影响及可能的机制,于2009年7月中下旬测定了长江口崇明东滩湿地土壤理化性质在小潮期和大潮期交替周期内的变化规律。结果表明,与小潮期相比,由于频繁的潮水淹没,大潮期0～5 cm土壤含水量的增加量从低潮滩向高潮位依次为:44.8%、18.5%、10.9%和14.3%,5～10 cm含水量的增加量从低潮滩向高潮位依次为:19.2%、9.8%、12.6%和16.2%,10～20 cm则依次为:5.6%、6.1%、2.5%和7.3%。大潮期,从低潮滩向高潮滩增加的盐度依次为0.18、0.13、0.10和0.09 ms·cm^-1,增加的硫酸盐依次为0.32、0.21、0.16、0.13 mg·g^-1。与小潮期相比,大潮期氧化还原电位(Eh)显著降低;土壤容重、pH、可溶性有机碳和可溶性氮在大小潮期间无明显差异。此外,在潮汐的半月周期内,低潮滩土壤比高潮滩有更高淹水频率和更长淹水时间,受潮水的影响更明显,大潮期低潮滩土壤含水量、盐度和硫酸盐的增加幅度大于高潮滩,低潮滩土壤Eh降低幅度则小于高潮滩。半月周期的潮汐可以显著影响滨海湿地的部分土壤理化性质,且不同潮位的土壤性质对潮汐的响应程度不同,进而可能会对湿地植物生长和相关生态过程起到重要的调控作用。     

Hydrodynamics of the Segara Anakan lagoon

A hydrodynamic field study of the Segara Anakan lagoon combined with a reconstruction of the recorded data using a three-dimensional numerical model provides insights into the processes driving the hydrodynamics of the lagoon. This includes bathymetry, quantification of water volume fluxes with ADCP measurements, sea level recordings, salinity measurements, water budget and numerical model results for the periods of the field studies. Salinity measurements at the Klaces village show a complete flushing of the western lagoon during neap tide in the rainy season, which is assumed to increase the sedimentation. Mean salinities of the western part are in the order of 10 and 21 g/kg, while the eastern part has a larger mean salinity of 27 and 32 g/kg for the rainy and dry season, respectively. A numerical sensitivity study shows a relationship between the Citanduy discharge and the nett water volume transport between the eastern and western part of Segara Anakan. A nett transport to the west, which differs from neap to spring tides, turns to zero when Citanduy discharges are between 300 and 400 m³/s. The flushing time of the lagoon depends on the monsoon season and is about 1–3 days at the western outlet and increases to 12 days in the central parts.     

Longitudinal solute transport in the Upper Clyde Estuary, Scotland

The paper discusses vertical profiles of salinity and longitudinal velocity observed in an 11-km study reach of the Upper Clyde Estuary in Scotland. Corresponding tide level measurements and calculated are mean velocities are also presented. The data indicate that the upper estuary was highly stratified during two survey periods and was almost well mixed during a third. This is broadly consistent with an earlier classification of the estuary as a type 2b within the scheme proposed by Hansen and Rattray (1966). When the upper estuary is stratified, the salinity data demonstrate the existence of a classical multi-layer flow structure consisting of an approximately well-mixed upper layer, an approximately well-mixed lower layer, and an interfacial layer containing a large vertical density gradient. The velocity data, obtained from one of the stratified flow periods, reveal a commensurate velocity field with water moving seawards in the upper layer and landwards in the lower layer. As a consequence of strong vertical shear, longitudinal dispersion coefficients of the order of 1000 m²/s are estimated. Since the data only describe conditions on a limited number of occasions, they are more illustrative of possible conditions than representative of typical ones. Nevertheless, they clearly indicate that water quality models of the upper estuary need to be capable of resolving the depth variation of environmental parameters.     

长江口潮间带湿地涨退潮期N2O的排放通量研究

随着河口区接收上游人为氮排放量的增加,为这一区域氧化亚氮（N2O）的排放增加了很大不确定性。选择长江河口潮间带湿地为研究对象,分别采用原位静态箱法和静态顶空法,从2011年1月至12月对长江口沉积物 大气界面以及涨潮水 大气界面的N2O排放通量进行了为期一年的现场观测和研究。研究结果表明,沉积物 大气界面N2O通量有着显著的时空差异。N2O排放通量在日变化以及季节变化上都表现出明显的源汇转变,就年平均排放通量,光滩带沉积物 大气界面达到了599 μgN2O/(m2〖DK〗·h),而海三棱藨草盐沼带与大气间N2O交换则十分微弱,为060 μgN2O/(m2〖DK〗·h)。对长江口涨退潮期光滩和草滩上覆水体 大气界面N2O排放通量的研究表明,长江口涨退潮期在夏季和秋季,无论是光滩还是草滩均表现为大气N2O的稳定排放源,其中夏季平均253 μgN2O/(m2〖DK〗·h),秋季平均排放通量为207 μgN2O/(m2〖DK〗·h)。作为河口区上游排放氮素的直接接收者,和沉积物 大气界面N2O排放相比,长江口涨潮水 大气界面N2O排放稳定而又显著,是长江口N2O排放的主要贡献者,应成为这一区域N2O排放的关注热点     

长江口溢油数值模拟及对水源地影响

首先建立了一套基于非结构网格的长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,又基于最新的实测资料重点对南支水域流速、流向和水位进行验证,充分证实了模型的可靠性。在潮流模型可靠的基础上为MIKE21 SA(溢油模块)提供水动力基础数据,建立了一套基于欧拉 拉格朗日体系的“油粒子”追踪技术,综合考虑油膜扩展、输移和风化过程的长江口溢油行为与归宿预测模型。并对长江口夏季和冬季大潮溢油事故发生后取水口油膜厚度的变化及油膜运动路径进行了模拟预测。研究表明：油膜在长江口受到往复流形式的涨落潮交替作用,油膜沿深槽向下游震荡漂移;〖JP2〗油膜在纵向上逐渐被拉伸,形成窄长的油带,覆盖面积逐渐增大;油膜的运动轨迹除了受到涨落潮流的主控外还易受风况和长江口水下地形等影响;夏季溢油对3个水库均有不同程度的影响,冬季溢油只威胁到陈行水库的取水;夏季油膜蒸发量大于冬季     

长江河口淡水资源利用与避咸蓄淡水库

开发利用长江口的淡水资源 ,首先要研究河口水质的污染程度以及咸潮入侵的时空变化规律。长江河口水质除边滩存在局部污染外 ,主槽水质良好。长江口南支、南港、北港盐水来源主要有北支倒灌和外海盐水直接入侵两种形式 ,盐水入侵具有周日、半月、季节和年际变化规律 ,由于北支倒灌咸水团的影响 ,低盐度值往往出现在大潮期和涨憩附近。通过修建边滩水库 ,达到控制引水时间、避咸蓄淡的目的。最长连续超标天数的推算是确定水库库容的关键问题 ,采用数理统计、二维数值模拟、ARMAX模型 +Markov模型等方法推算 ,几种方法相互印证 ,计算结果基本上符合实际情况。“避咸潮取水 ,蓄淡水保质” ,这是宝钢干部、科技人员总结出来的长江河口引水经验。长江口取水工程由取水系统、调蓄水库和输水系统等三大部分组成。长江口避咸蓄淡水库的成功经验 ,对沿海潮汐河口的淡水资源开发利用具有示范作用。