长江口横沙浅滩及邻近海域含沙量与沉积物特征分析
长江口北支近期水沙特性及河道演变特征
间的进 潮量 约 为 １ ７亿 ｍ ， 小 潮 期 间 的进 潮 量 约 为 ７ 亿 ｍ。 ； 外 海进 潮 量 已远 大 于 崇 头 的 落潮 量 ， 北 支 成 为
涨 潮流 占优 势 的河 道 ， 外 海 水 沙 对 北 支河 道 维 持 和 演
进 行分 析 ， 并结 合新 的边 界 条 件 对河 道 演 变 趋 势 进 行
河至三和港 ， 进 口深 泓 呈 现 崇 头一 海 门港 一 崇 头 变动 ； 崇 头 至 灵 甸港 段 深 槽 呈 弯 曲 河道 特 征 ， 灵 甸港 以下 河 道
顺 直展 宽 ； 河槽 总体 表 现 为 淤 积 ， 其 中， 崇头 至 大新 河 段 深 槽 冲 刷 边 滩 淤 积 ， 三 条 港 至 连 兴 港 段 的 深 槽 基 本 不
河床 冲 淤 等 变 化 情 况 。分 析 结 果 表 明 ： 近 年 来 长 江 口北 支 分 流 比 的 变 化 趋 缓 ， 含 沙 量 和 床 沙粒 径 沿 程 变化 有
一
定的规律 ； 岸 线 变 化 集 中在 三 和 港 至 启 东港 段 ， 岸线缩窄率超过 ５ ０ ％； 深 泓 变 化 集 中在 进 Ｉ ２至 大 洪 河 、 ： 大新
第４ ７卷 第 ２ ３期 ２ ０ １ ６年 １ ２月 文章编 号： １ ０ ０ １— ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ６ ） ２ ３—０ ０ ０ ５— ０ ５
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４７， Ｎｏ ． ２３ Ｄｅ ｃ．， ２ ０１ ６
支河 床逐 渐淤 积 ， 分 流 比逐 渐 减小
； 至２ ０世 纪 ５ ０
年代 ， 北 支分 流 比约 为 ９ ％ 。此 后 ， 受通海沙、 江 心 沙并 岸等 因素 的影 响 ， 北 支 分 流 比继 续 减 小 ， 至２ ０ ０ ２
长江口及其邻近海域粘性细颗粒泥沙絮凝特性研究
长江口及其邻近海域粘性细颗粒泥沙絮凝特性研究本文利用2003～2006年在长江口及其邻近海域水体实测的悬浮物现场粒度资料，结合同步测量的水动力、悬浮物浓度、盐度、水温及室内颗分等资料，研究了：（1）长江口及其邻近海域水体中絮团大小的空间分布特征、悬浮物现场级配特征；（2）确定了发生絮凝的临界粒径；（3）辅以室内试验，分析了悬浮物浓度、水动力条件、盐度以及水温等对粘性细颗粒泥沙絮凝的影响；（4）给出了基于实测资料的絮凝沉速的计算方法。
研究结果表明：（1）在研究区域，发生了明显的絮凝现象；絮团大小的空间变化明显，总体表现为从口内向口外逐渐增大；现场级配分布呈现单峰、双峰、多峰多种形态；对于整个研究区域的絮凝强度来说，长江口横沙以上水域、长江口及杭州湾口外水域为弱絮凝区；杭州湾水域为中等强度絮凝区；长江口浑浊带水域为强絮凝区。
（2）长江口粘性细颗粒发生絮凝现象的临界粒径约为32.5μm；在杭州湾，这一临界粒径约为20.0μm；对于长江口、杭州湾粘性细颗粒泥沙发生絮凝现象的临界粒径的差异，可能是受这两个水域的水动力、含沙量、盐度等条件的差异造成的。
（3）在较低含沙量情况下，含沙量变化对絮凝的影响很小，而一旦含沙量增加到一定程度，絮凝沉速随含沙量的增加有很大增加；水动力和盐度对絮团大小的影响十分明显：水动力影响下流速是促进还是抑制絮凝现象发生的临界值约为42cm·s<sup>-1</sup>左右；流速小于42cm·s<sup>-1</sup>时，水动力条件促进絮凝的发生；而当流速大于42cm·s<sup>-1</sup>时，水动力条件直接导致絮团的破碎；盐水促进絮团的形成；水流流速和盐度的变化分别造成了絮团的四分之一日和半日周期的变化；水动力条件和盐度对絮团的形成均有一定时间的滞后；在浑浊带水域，盐度对粘性细颗粒泥沙絮凝的影响比水动力条件的影响更大且更快；冬、夏两季水体中絮团大小及级配分布存在较大差异，夏季水温高，絮凝程度更强，说明水温越高，絮凝越强。
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。
长江河口典型河段水动力、泥沙特征及影响因素分析
这些典型河段及关键界面的性质以及界面之问的变化情况作深入的研究，为河口资源的开发作出科学的决策。
§２．２资料来源图２．１长江河口段形势图Ｆｉｇ．２．１ＴｈｅｓｉｔＩｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａ１∞ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕⅡｙ图２．２长江河口测点站位图Ｆｉｇ．２．２０ｂｓｅｒｖａｔｉ∞ｓｔａｔｉ∞ｓｏｆｔｈｅ０Ｉ锄ｇｊｉ蚰ｇｅｓｔＩｌ盯ｙ在长江三峡工程２００３年６月正式蓄水、南水北调工程动工的以来，以及长江口一些开发治理工程的实旌。
为了深化认识河口陆海相互作用的特点，指导长江口的水资源开发保护和河口治理。
２００３年、２００４年洪、枯季在长江口开展了能像模型（５）所揭示的倍周期分岔那样规则，也不可能期望汊道发育能像倍闰期分岔过程那样具有ＦｅｉｇｅｎｂａｕＩｎｕ常数或占常数（林振山，２００３）等。
然而，应用这个简单的非线性模型的动态图象来描述长江河口的大致形态特征，通过和动力学因素具有密切联系的参数（动力学指标）对河口分段，同时分析河口形态的动力学成因具有一定的借鉴意义，也可以为长江口区的分段提供科学理论依据和新的理论思路。
图３．５Ｌｏｇｉｓｔｉｃ摸式的长江河口分段圈Ｆｉ毋３．５Ｓｕｂｓｅｃｔｉ∞ｓｏｆ０Ｉ明ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕａｒｉｎｅａｒ髓ｉｎＬ０９ｉｓｔｉｃ粥ｄｅｌ参考文献：１陈吉余，沈焕庭，恽才兴等．长江河口动力过程和地貌演变［Ｍ］．上海：上海科技技术出版社２．沈焕庭，潘定安．长江河口最大混浊带［Ｍ］北京：海洋出版社．２００１３．沈焕庭，潘定安．长江河口潮流特性及其对河槽演变的影响［Ｊ］．上海师范大学学报（自然科学版）４．李佳．长江河口潮区界和潮流界及其对重大工程的响应［Ｄ］华东师范大学河口海岸国家重点实验室，２００４５．李九发，沈焕庭，万新宁等。
长江河口涨潮槽泥沙运动规律［Ｊ］．泥沙研究．２００４（５）：３４—４０．６．沈焕庭等长江河口物质通量［Ｍ］北京：海洋出版社．２００ｌ＿７．茅志昌长江河口盐水入侵研究［Ｊ］．海洋与湖沼，１９９５，２６（６）：６４３—６４９。
长江口横沙浅滩挖入式港池方案泥沙回淤估算
长江口横沙浅滩挖入式港池方案泥沙回淤估算葛建忠;金鏐;丁平兴;邵荣顺;虞志英;郭文云【摘要】针对横沙浅滩挖入式港池建设和维护中核心的泥沙回淤问题,本文采用海港水文规范、底切应力公式和纳潮总量估算等多种不同方法对横沙挖入式港池规划方案中的港池和外航道泥沙回淤问题进行预估,其结果较为一致.若港池出口位于-7m泥沙浓度0.3 kg/m3的区域,港池年回淤量约为2 000万～2 200万m3,平均回淤强度约为0.3～0.4 m/a;外航道平均淤积强度约为0.3～0.4 m/a,年回淤600万～1 200万m3.且回淤分布主要集中在近靠港池口4～6 km的区域.计算表明,港池口若设于泥沙浓度更低的深水区域,泥沙回淤将显著降低.【期刊名称】《华东师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】14页(P106-119)【关键词】挖入式港池;横沙浅滩;泥沙回淤【作者】葛建忠;金鏐;丁平兴;邵荣顺;虞志英;郭文云【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;交通运输部长江口航道管理局,上海 200003;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;中交第三航务工程勘察设计有限公司,上海 200032;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】P7510 引言我国大陆海岸线长超过18 000 km，海岸类型众多，是我国发展航运的重大基础.而海岸的物质组成也在一定程度上影响了当地航运条件.根据海岸泥沙运动的性质可将海岸分为基本稳定平衡型、侵蚀型和淤积型.对于没有大量河流泥沙输入的海域主要呈现稳定平衡型；在输沙河口附近多属淤积型海岸［1］.在漫长的海岸线当中，有4 000 km以上的淤泥质海岸，分布在长江、黄河、钱塘江、海河等河流入海口的冲积平原地区.而在此类海域，径流和潮流交汇，流场异常复杂；咸淡水混合，平面和垂向梯度大且变化迅速，引起泥沙复杂的絮凝.复杂的流场、波浪场、泥沙和地形的相互作用塑造了滩槽交错的复杂地貌形态.人工开挖的港池航道往往有泥沙回淤的问题.长江口地处长江冲淡水和东海潮波相互作用的区域，河流泥沙供给充足，潮流作用显著，风浪引起的泥沙冲刷和淤积都较为明显，冲淡水混合引起的泥沙絮凝也加剧了泥沙沉降.因此长江口有非常显著的泥沙淤积情况，在长江口主要港区和航道都受到了泥沙回淤的显著影响，例如外高桥新港区岸段的强烈淤积［3］，长江口深水航道一至三期工程后持续的泥沙回淤［4－6］.对于上海国际航运中心横沙浅滩挖入式港池规划方案的前期研究来说，必须对泥沙回淤进行细致研究，对挖入式港池的进沙量、港内泥沙浓度、回淤强度分布和总回淤量须根据方案布置、水文泥沙条件等进行预测.本文在历次水文泥沙调查资料的基础上，采用我国海港水文规范建议的挟沙能力方法和水流切应力方法等多种方法，对挖入式港池和外航道的泥沙回淤强度、分布及回淤量进行估算.1 回淤公式的选取横沙浅滩挖入式港区主要由挖入式内港池及外侧深水航道组成，由于这两部分动力条件、泥沙供给方式不同，需要分开进行计算.为便于比较，本报告采用多种方法估算回淤量.其中对于挖入式港池，分别采用《JTJ 213－98海港水文规范》附录N－淤泥质海岸港池的淤积计算公式、底切应力计算模式［7］和曹祖德［8］近期提出的计算公式；对于外侧航道，分别按海港水文规范推荐的挟沙能力公式及底切力模式两种方法计算.1.1 海港水文规范港池回淤计算公式（刘家驹公式［2］）按《JTJ 213－98海港水文规范》附录，对基本处于冲淤平衡状态的淤泥质浅滩水域中开挖的港池，其年淤积强度按下式计算：式中，P2为航道底面的年淤积厚度（m）；ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m ／s）；K0为经验系数，在缺少现场资料的情况下，可取0.14－0.17；为相应于口门处平均水深水域的平均含沙量（kg／m3）；为分别代表港口口门外一定范围水域的平均水深和港池开挖后的水深（m）；A为港池内水下浅滩的水域面积（m2）；A0为包括港池和港内的水下浅滩的港池内总水域面积（m2）.对于大型挖入式港池，考虑到进港浑水沿程落淤引起港内含沙量的变化，回淤计算应从口门向里分区块进行.1.2 底切力模式港池回淤计算方法（金鏐－虞志英方法［8］）该方法考虑大型半封闭挖入式港池浑水纳潮进港过程中流速及含沙量的沿程变化，港内外含沙量差引起的斜压效应以及在涨潮、落潮过程中的淤积、冲刷及其综合作用，给出港池区域回淤强度的分布.基本原理与方法如下.如在海湾内的潮波计算中不计摩擦和地转效应，则谐振动波长M2分潮周期，h为平均水深，取h＝8 m，得λM2＝400 km，远超海湾长度，即驻波的振动节线在湾外，潮差Δh沿纵向不变.通过口门内x断面涨潮期间进入的水量为Ax，有该断面处涨潮流断面平均流速uf，有其中，H为平均潮位下水深，Tf为涨潮历时，l为港池纵向长度.（1）浑水密度梯度引起的流动考虑一端封闭，一端与主河相接的支河.主河为浑水，由于主、支河间的密度梯度，将发生从主河向支河的浑水入侵，范家骅［10］给出入侵速度在支河入口处为其中，h′为总水深的1／2，Δρ为主、支河密度差.从口门向里，入侵速度递减：式中，λ≈0.03；vη＝0.02S0，为垂向速度，S0为进口断面含沙量（kg／m3）.潮汐引起的流动和密度梯度引起的流动合成为挖入式港池内的实际流速.后面的计算表明，密度梯度引起的流动在合成流速中的比重随港池纵向尺度增加而减小. （2）水流切应力和动量交换系数在二维性质明显的潮流运动中，大部分时间内流速的垂向分布符合对数分布，窦国仁［11］给出垂线平均流速与摩阻流速u＊的换算关系：当粒径d≤0.5 mm时，床面粗糙度Δ可取1 mm.当平均水深H＝8 m时，有u＊≈为床面水流切应力.水流的动量交换系数ε，许多研究给出为相对水深.所以，在潮周期中，当摩阻流速小于泥沙的淤积临界摩阻流速u＊i时，发生淤积.以性质较为相似的连云港淤泥所得实验值作为参考：u＊i＝0.7 cm／s.取H＝8 m，算得u＊i×8＝19.4 cm2／s.（3）海湾淤积的物理过程挖入式港池内的净淤积是一潮中淤积量和冲刷量的差值.由于一潮中进入港区的泥沙量与纳潮量有关，因此，港区的净淤积量及其在港区内的分布，可以用沉沙率及其分布来表示.〈i〉一潮中的冲淤历时在切应力模式中，当u＊≥u＊c期间，沉积物发生冲刷；在u＊≤u＊i期间发生淤积，在u＊i＜u＊＜u＊c期间不冲不淤.由此得到一全潮中的淤积历时T淤和全潮内冲刷历时T分别为式中，σ≐29°／hr为潮波圆频率；u＊0，滩为开挖水域周边自然滩面的水流摩阻流速峰值；H2和H1分别为挖槽和天然滩面平均水位下水深.〈ii〉涨潮流期间即挖入式港区纳潮期间的淤积过程涨潮流期间，浑水进入港区.由于港区内各断面水力条件不同，各断面的涨潮流平均含沙量也不同.这种不同，可概括为三种过程的综合：一是近底含沙量的沿程变化，它产生于T淤期间，从前一断面到后一断面水流经过的时段ΔT；二是某一计算断面淤积开始时的垂线含沙量分布在经历T淤后的变化；三是u＊＞u＊c即T 冲期间的冲刷.具体分述如下.挖入式港区口门处主流涨潮流阶段平均含沙量分布可表示成其中，Sa为临底含沙量，Z为离底高度，ε、ω如前述.垂线平均含沙量a）从上一断面到下一断面临底含沙量Sa的变化涨潮流水体从x1断面到x2断面，历时ΔT与该区段内平均流速有关，考虑泥沙以同样的沉速下沉，则x2处的临底含沙量Sa2可认为等于x1断面处临底高度Z＝ω·ΔT上的含沙量，即b）港区内各断面的含沙量港区内任一断面涨潮流期间淤积开始时刻的临底含沙量为Sa，t0，其垂线平均含沙量可由式（11）表示.该断面从淤积开始经历T淤后的临底含沙量t1时刻的垂线平均含沙量进而可计算t2→t3期间的平均含沙量，并用类似方法递推之后各时段.由港区内各断面涨潮流期间的平均含沙量和流速，可得断面输沙量，从而得到相邻断面间的淤积量.c）T冲内的冲刷量在Tf内当u＊＞u＊c期间，沉积物将发生冲刷，通常是将在T淤期间暂时落淤尚未明显密实的淤泥重新扬起.单位面积的冲刷量E′为d）落潮流期间的淤积量和全潮沉沙率由于所论港区假定涨、落潮历时相差不大，即Tf≈Te，所以落潮流期间的水流摩阻流速过程与涨潮流相仿，只是提供淤积的水体含沙量少了.因此，近似地采用Tf 期间的沉沙率kf，即k e≈kf.沉沙率k定义为潮内总淤积率（沉沙率）1.3 纳潮进沙沉沙率计算方法（曹祖德经验公式［9］）对于双堤环抱式港池，曹祖德提出考虑纳潮进沙后的悬沙落淤，其淤积公式如下式表示：式中，Q为港内全年淤积量（m3）；n，全年进港的潮个数，半日潮海区，n＝706；A0为港内总水域面积（m2）；hΔ—全年平均潮差；S0—口门处年平均含沙量；γc为港内淤积物干容量（kg／m3）；η为经验沉沙率.1.4 海港水文规范航道回淤计算公式（刘家驹公式［2］）按《JTJ 213－98海港水文规范》附录，在冲淤平衡状态下的淤泥质浅滩水域中开挖的航道，其年回淤强度按下式计算：式中，P1为航道底面的年淤积厚度（m）；ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m ／s）；S1为相应于平均水深d1的浅滩水域的平均含沙量（kg／m3）；t为淤积历时（s）；γ0为淤积物的干密度（kg／m3）；K1，K2为分别为横流和顺流淤积系数，在缺少现场资料的情况下，可取K1为0.35，K2为0.13；d1，d2为分别为浅滩平均水深和航道开挖后的水深（m）；θ为航道走向与水流流向之间的夹角（°）.1.5 底切力模式航道回淤计算方法根据金缪等研究［7］，淤泥质海岸浅滩上开挖港池航道后，其回淤量主要取决挖槽区域的水动力条件、供沙条件及泥沙特性、地形和开挖尺度等因素，回淤计算公式的确定应主要考虑这些因素并根据冲淤物理过程构造半经验半理论经验公式，即在一个全潮过程中，当水流切应力（以底切τb力或者摩阻流速表示）低于泥沙的淤积切应力τi（或淤积临界摩阻流速）时发生落淤，高于沉积物的冲刷临界切应力τc（或冲刷临界摩阻流速）时则发生冲刷和悬扬.在淤泥质海床条件下，冲刷率与沉积物的固结状态有关.挖槽与相邻滩地相比，全潮内水动力降低，淤积历时加长且淤积率增大，冲刷历时缩短，冲刷率减小，从而导致开挖后港池和航槽的回淤.将潮流过程概化为正弦曲线并认为滩、槽单宽流量相等，计算模式为：1／4全潮内淤积历时T槽，1／2全潮内冲刷历时T′槽，1／4全潮挖槽内淤积量Dt，1／2全潮内挖槽冲刷量E，上述各式中，σ—潮波圆频率；h槽、h滩—挖槽及两侧滩地平均潮位下水深；u＊i—悬沙淤积临界摩阻流速；K—挖槽走向及主流向不一致时挖槽流速折减系数，此处k＝1；u＊0—潮周期内挖槽附近滩面水流峰值摩阻流速；u＊c—挖槽内沉积物的起动摩阻流速；S滩—挖槽所在海床或海滩的水体含沙量；εS—水体含沙量垂线分布中的垂向泥沙交换系数；ω—细颗粒泥沙的絮凝沉速；M—沉积物的冲刷系数；u＊0槽—挖槽内水流摩阻流速，与挖槽相对深度和水流夹角有关2 挖入式港池的回淤估算2.1 海港水文规范公式计算港池回淤有关计算参数设置如下：ω为细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m／s），取0.000 4m／s；K0为经验系数，取0.14；S′1为相应于口门处平均水深d′1范围内水域的平均含沙量（kg／m3），取－7 m处年平均含沙量为0.3 kg／m3；d′1、d′2为港口口门外一定范围水域的平均水深和港池开挖后的水深，分别取7 m和23 m；A为港池内水下浅滩的水域面积（m2），考虑港池内全部挖深，没有浅滩，因此该值取0；A0为港池内总水域面积，包括港池和港内的水下浅滩（m2），南线方案60 km2，北线方案68 km2.横沙浅滩挖入式港池为水域面积超大的现代大型港口，可设计多种类型港池，根据初步规划港内具有较深的矿石及原油码头和较浅的散货码头.因此需要分区域进行不同港池的回淤计算.对于港内不同港池的回淤计算，仍采用经验公式（1），但要分区进行，根据分区特点，可写为如下形式：式中，Si＋1为计算第i＋1港池单元的含沙量；h2（i＋1）为第i＋1港池单元的开挖水深；Ai＋1，A0（i＋1）分别代表第i＋1港池单元的浅滩水域面积和该单元总水域面积，ΔH为平均潮差；N为相应淤积历时内的潮数.港池水域划分如图1所示，主要分为主槽及航道区域及边侧的港池区域.图1 横沙浅滩挖入式港池内区域划分Fig.1 Domain decomposition of the planned excavated－in harbor in the Hengsha Shoal经计算横沙浅滩挖入式港池的淤积强度和年淤积量见表1.从计算结果看，邻近港区出口的主槽航道区域（A区）淤积强度较大，约为0.71 m／a，离口门越远，含沙量浓度逐渐降低，回淤强度逐步减小，在港区中部主槽区域的淤积强度在0.3～0.4 m／a，统计港区内所有主槽和旁侧港池的淤积量，总约2 175万m3，港区内的平均年淤积强度约为0.35 m／a.可见在一般情况下，横沙浅滩挖入式港池的泥沙回淤强度和回淤量都较小，港池建成后的运行维护费用较省.表1 横沙挖入式港池年回淤强度预估Tab.1 Estimation of siltation in the excavated－in harbor in the Hengsha Shoal注：年回淤总量为2 175万m3，全港池平均淤积强度为0.35 m／a港内计算区域划分港区面积A／km2东口门外浅滩水深h1／m港内开挖水深h2／m分区计算含沙量S1／（kg·m－3）年回淤量Q／（×104 m3）年回淤强度P／（m·a－1）A（主槽） 8.57 7 23 0.3612 0.13 71 B（主槽） 10.97 7 23 0.25 664 0.61 C（港池） 5.40 7 15 0.19 227 0.42 D（港池） 7.72 7 15 0.19 325 0.42 E（主槽）7.47 7 23 0.16 288 0.38 F（港池） 4.92 7 15 0.11 116 0.23 G （港池） 5.00 7 15 0.11 118 0.23 H（港池） 10.87 7 20 0.06 147 0.2.2 底切力模式（金－虞方法）计算港池回淤根据模式要求及横沙浅滩挖入式港池实际水深、泥沙及动力条件按（式2至式16）递推计算.计算参数设置如下：（1）摩阻流速根据窦国仁［10］的方法进行计算；（2）动水絮凝沉速为ω＝0.04 cm／s；（3）泥沙淤积临界摩阻流速u＊i＝0.7 cm／s；（4）新淤泥沙冲刷临界摩阻流速u＊c＝1.0cm／s；（5）新淤海床冲刷系数取M＝0.69×10－4 kg／（m2·s）；（6）口门处初始垂向年平均含沙量为0.3 kg／m3（－5 m水深处）和0.5 kg／m3（－7 m水深处），其含沙量值参考徐海根等人的观测研究［13］；（7）平均潮差2.6 m；（8）涨潮时间为Tf＝6.2 h；（9）挖入式港池口门设置于－5 m和－7 m水深处.口门放置在－5 m处时，对北线方案，涨潮流期间1 m宽，沿整个内港池23 km 长度的平面空间上的净淤积量（以下简称跨航道方向单宽淤积量）为12 472 kg，一潮涨潮流期间口门的单宽进沙量＝（＋v）×0.5 kg／m3×23 m×6.2 hr＝61 182 kg.所以，涨潮流期间沉沙率，假设落潮期沉沙率ke＝kf，落潮流期单ef宽回淤量＝（61 182 kg－12 472 kg）×20.38%＝9 929 kg.kg×1 000／720 kg／m3×706／10 000 m3＝2 196万 m3.考虑旁侧港池的淤积，全港池淤积约为2 196＋731×2＋239×2＝4 136万m3.由于内航道长度较短，水动力较弱，因此主要的淤积带处于距离港池口3～4 km航道段内，潮动力所造成的淤积和冲刷主要发生在港池内距口门3～4 km段内（如图2所示）.在港池内泥沙逐渐沉降，水体含沙量沿程逐步减低，内航道10～18 km段内含沙量小于0.1 kg／m3（如图3所示）.而其峰值淤积强度达到5.3m／a，呈现两头小中间大的分布特征（如图4所示）.图2 北线方案一个涨潮过程挖入式港池回淤量沿内航道分布Fig.2 Distribution of siltation along the middle channel in the planned excavated－in harbor of the Hengsha Shoal in single flood tide图3 北线方案全潮过程中挖入式港池内平均含沙量沿内航道分布Fig.3 Distribution of siltation along the outer shipping channel of the planned excavated－in harbor图4 北线方案全潮过程中挖入式港池内淤积强度沿内航道分布Fig.4 Distribution of siltation along the inner shipping channel of the planned excavated－in harbor北线方案在其淤积峰值之后都出现一个回淤显著降低的过程，主要是由于泥沙浓度的斜压效应引起的水体入侵速度达到稳定.如果将港池出口东移至含沙量更低的－7 m水深处，根据历史调查该处的年平均含沙量为0.3 kg／m3.在此种情况下，涨潮流期间一潮净单宽淤积量为7 503 kg，一潮涨潮期口门的单宽进沙量＝（＋v）×0.3 kg／m3×23 m×6.2 hr＝41 535 kg. 所以，涨潮流期间沉沙率，假设落潮期间沉沙率k＝k，落潮流期ef单宽回淤量＝（41 535 kg－7 503 kg）×18.07%＝6 148 kg.kg×1 000／720 kg／m3×706／10 000 m3＝1 338万 m3.考虑旁侧港池的淤积，全港池淤积约为1 338＋332×2＋97×2＝2 196万m3.可见当港池口外延至－7 m水深处时，潮周期回淤量及年平均回淤强度都显著降低，如图5和图6所示，回淤峰向港池内侧偏移了约1.5 km，港区内的平均年淤积强度约为0.36 m／a，最大年平均回淤强度小于3 m／a.图5 北线方案一个涨潮过程挖入式港池回淤量沿内航道分布Fig.5 Distribution of siltation along the middle channel in the planned excavated－in harbor of the Hengsha Shoal in single flood tide图6 北线方案全潮过程中挖入式港池内淤积强度沿内航道分布Fig.6 Distribution of siltation along the inner shipping channel of the planned excavated－in harbor2.4 纳潮进沙量沉沙率经验方法（曹祖德方法）计算参数的选取如下：hΔ—港内年平均潮差用中浚站数据取为2.6 m；S0—根据多年实测资料统计，对不同的口门位置设置，－5 m～－7 m水深，可取0.5～0.3 kg／m3；γc—淤积土干容重，本文计算取720 kg／m3；η—纳潮回淤率与港内水域总面积A0、泥沙沉降速度ω及港池平面形式等多种因素有关，根据本海区及平面布置形态情况，经验系数η可取为0.40～0.60，本报告取平均值0.5；A0—港内水域总面积约为南线方案60 km2、北线方案68 km2.根据上述参数代入公式计算，考虑在口门设置在－7 m，平均含沙量为0.3 kg／m3的回淤结果如表2.表2 挖入式港池内水域年淤强和淤积量计算结果Tab.2 The siltation rate and total deposition in the planned excavated－in harbor年平均淤积强度南线方案 0.30 m／a北线方案 0.30 m／a年淤积量南线方案 1 800万m3北线方案2 040万m3从进入港池泥沙总量上估算，整个港池内的泥沙回淤强度大致约为0.3 m／a，年回淤量南北线方案分别为2 040和1 800万m3.3 深水航道回淤估算3.1 海港水文规范（刘家驹公式）计算外航道回淤计算参数选取如下：ω—细颗粒泥沙的絮凝沉降速度（m／s），取0.000 4 m／s；S1—相应于平均水深d1的浅滩水域的平均含沙量（kg／m3），其沿程年平均含沙量分布如表3；t—淤积历时（s）；γ0—淤积物的干密度（kg／m3），取720 kg／m3；K1，K2—分别为横流和顺流淤积系数，在缺少现场资料的情况下，可取K1为0.35，K2为0.13；d1，d2—分别为浅滩平均水深和航道开挖后的水深（m）；θ—航道走向与水流流向之间的夹角（゜）.表3 挖入式港池外航道不同水深处年平均含沙量Tab.3 Climatological SSC at typical bathymetry out of the planned excavated－in harbor长江口横沙浅滩挖入式港池外航道的回淤结果如图7所示.图7 按海港水文规范计算北线方案挖入式港池外航道回淤强度分布图Fig.7 Distribution of siltation rate along the outer shipping channel under the north scheme of the planned excavated－in harbor with the Code of Hydrology for Sea Harbor经计算，北线方案在外航道年回淤量分别为1 110万m3，但是其回淤分布特征差异明显.北线方案在外航道0～8 km段泥沙回淤较显著（如图7），主要由于该段北线方案水深相对较浅，滩槽高差较大，对回淤的影响明显.由于8～18 km段北线方案水深梯度较大，其两侧滩地水深与主航槽水深差异较小，而且水体含沙量低，因此回淤开始显著变小.全航道平均年回淤强度为1.06 m／a.3.2 底切力模式（金鏐－虞志英方法）计算外航道回淤水动力及泥沙参数选定如下：1）摩阻流速根据窦国仁［11］的方法进行计算；2）动水絮凝沉速为ω＝0.04 cm／s；3）泥沙淤积临界摩阻流速u＊i＝0.7 cm／s；4）泥沙冲刷临界摩阻流速u＊c采用区域分布，从港池口1 cm／s逐渐过渡到－20 m水深处2.0cm／s；5）新淤泥沙海床冲刷系数取M＝0.69×10－4 kg／（m2·s）；6）泥沙垂向扩散系数取εs＝40 cm2／s；7）含沙量浓度取值分布如表3；8）外航道底部流速采用第三章中高分辨率三角形FVCOM模型计算的流速经过窦国仁（1999）年算法得到底部的平均摩阻流速.经计算得到沿航道底部摩阻流速分布如图8所示，从港池口至外海－20 m水深处摩阻流速整体呈现逐步增大的特征，在航道前段0～6 km内，摩阻流速小于2 cm／s，而在6 km之外摩阻流速增大并超过2 cm／s.运用底切力模式，综合考虑全潮过程中的淤积、冲刷，从而得到沿航道回淤分布（如图9所示），在航道近港池口及4 km区域段，航道回淤明显，主要是由于港池口区域水体含沙量较大，泥沙供给充足，滩槽水深比较大，从而形成显著泥沙回淤.而在航道4 km段位置，由于受北港水道泥沙下泄影响，横流影响显著，水动力垂向差异明显，造成泥沙在该区域较易沉降.在航道外侧水深较大处，由于海床底部较为密实，且水体含沙量较低，水动力较强，从而呈现一定的冲刷特征.从整体上计算得到航道沿程年回淤总量约607万m3，且主要集中在0～6 km航道段内.由于近港池口航道段呈现淤积状态，而航道8～18 km段呈现冲刷特征，因此全航道平均回淤强度较小，约为0.19 m／a.图8 底切力模式所得近底摩阻流速沿外航道分布Fig.8 Distribution of shear velocity along the outer shipping using bottom－shear－stress model图9 底切力模式所得沿外航道回淤强度分布Fig.9 Distribution of siltation ratae along the outer shipping using bottom－shear－stress model4 大风天气下的回淤估算夏季台风和冬季寒潮大风侵袭期间，波浪显著增强，水体泥沙浓度急剧增大，从而造成短时间较厚的浮泥层和较高的回淤量.因大风及强浪的的直接作用是水体含沙量浓度的显著身高，因此在本文中直接考虑风浪作用之后的含沙量浓度以体现大风强浪的作用，不在模式是另外考虑波浪的计算方程.即直接考虑外航道中在大风大浪情况下的含沙量异常升高，及挖入式港池口门去在大风天气下的含沙量显著增大.在此含沙量情况下采用上述的回淤计算方法进行大风天气下的回淤估算.4.1 外航道大风回淤估算考虑大风天气情况下的水体含沙量为平常天气情况下含沙量的3～10倍，取平均值为5倍.考虑夏季台风和冬季寒潮影响下的大风天气持续影响时间约为5 d.采用上述方法估算，大风天气影响5 d的外航道回淤量如表4所示.表4 大风天气影响下外航道回淤量Tab.4 Total siltation within the outer shipping channel under strong wind weather全航道平均回淤厚度为0.1 m.4.2 挖入式港池大风回淤估算采用底切力模式估算大风天气情况下高浓度含沙量水体引起的泥沙回淤.经估算，北线方案在大风天气作用5 d的情况下港池内回淤总量为183万m3，在此期间的沿内航道的淤积厚度如图10所示，最大淤积厚度约为0.7 m，位于距口门6～7 km位置处，其余淤积厚度较小，一般小于0.3 m.而在口门位置，由于水动力较强，还呈现较弱的冲刷特征.图10 大风天气影响下内港池航道主槽的回淤厚度分布Fig.10 Distribution of siltation thickness along the outer shipping using bottom－shear－stress model采用纳潮进沙沉沙率回淤公式估算，大风持续作用期为5 d，口门处的平均含沙量约为平时的3～10倍，取平均值5倍，为1.5 kg／m3，经估算大风期间挖入式港池内的泥沙回淤为165万m3.采用海港水文规范刘家驹公式计算方法，考虑相同的大风情况下的含沙量和持续时间，经分区递推计算得到大风情况下泥沙回淤量为252万m3.5 结语横沙浅滩挖入式港池方案的关键技术之一是回淤问题.通过采用海港水文规范推荐的公式、底切应力方法和经验公式等多种不同方法估算港池与进港航道回淤，结果较为一致，若港池出口门位于－7 m处，当地年均含沙量降为0.3 kg／m3，北线方案港池内平均淤积强度约为0.3～0.4 m／a，总回淤量约为2 000万～2 200万m3；外航道年平均淤积强度约为0.3～0.4 m／a，总回淤量约为600万～1 200万m3.粗步估算大风天气情况下港池与外航道的回淤，取夏季台风和冬季寒潮影响下的大风天气持续影响时间约为5 d，水体含沙量浓度比平常天气情况下平均高5倍，分别采用海港水文规范计算公式等，对于北线方案，5 d港池总回淤量约为165万～260万m3，外航道约为100万m3.计算得到港池内淤积分布呈现两头小中间大的特征，在港池口门和内侧淤积较小，而在离港池口4～6 km处为显著回淤区域；而在外航道港池口门～4 km区域为显著回淤区域，长约18～20 km的内航道和外航道，整体平均的回淤强度较小.计算表明，如果将港池出口移至含沙浓度更低的深水区域，港池内和外航道的回淤总量和回淤强度都将显著降低.。
新形势下长江口横沙浅滩演变分析及趋势预测
第51卷增刊（2）2020年12月人民长江Yangtze Ｒiver Vol．51，Supplement （Ⅱ）Dec．，2020收稿日期：2020－07－14基金项目：上海市科学技术委员会科研计划项目（18DZ1206600）作者简介：李溢汶，男，工程师，硕士，主要从事河口海岸方向的研究工作。
E －mail ：lyw@whu．edu．cn文章编号：1001－4179（2020）S2－0016－04新形势下长江口横沙浅滩演变分析及趋势预测李溢汶，张诗媛（上海勘测设计研究院有限公司，上海200434）摘要：为研究流域来沙减少及人类活动影响下长江河口自然滩涂的冲淤演变趋势，以横沙浅滩为例，基于实测地形资料分析结果，建立了长江河口中长期动力地貌模型，并将其用于对横沙浅滩未来20a 的冲淤演变趋势进行预测。
结果表明：①近年来横沙浅滩逐渐由冲淤相对平衡状态转变为冲刷状态，其南北两侧冲刷显著，滩面串沟发展已成形；②横沙浅滩未来仍将呈持续冲刷的态势，将致使滩体稳定性受到威胁；③有必要对横沙浅滩开展保护与治理研究，并适时启动人工保护措施。
关键词：滩涂演变；动力地貌；演变趋势；长江口中图法分类号：TV147．5文献标志码：ADOI ：10．16232/j．cnki．1001－4179．2020．S2．0041研究背景长江口河段上起徐六泾，下至口外原50号标灯，是较为典型的潮汐型河口，其河床平面呈三级分汊、四口入海的复杂河势格局［1］。
受径流、潮流相对强度不同以及泥沙组成在空间上存在较大差异等因素的影响，自然状态下的长江口河势、滩势极为动荡，各汊道主流频繁移位［2－3］。
其中，横沙浅滩作为长江口宝贵的自然滩涂资源，近年来，受流域来沙量减少［4］及人类活动等因素的影响，滩体呈萎缩态势；而且滩面串沟发展［5］，极可能会影响到区域河势的稳定，从而威胁到航道的安全运行。
因此，研究新形势下横沙浅滩的冲淤演变特点并进行趋势预测，能为横沙浅滩的综合治理工作提供重要支撑。
长江口河段近期水沙特性研究
输 沙量减少 明显 。上游 寸滩 站 １９ ９ １～２０ ０ ９年 年 平
均 径流量 为 ３３０亿 ｍ 、 ｌ 年平 均输沙 量为 ２ ８ ．４亿 ｔ与 ，
１５ ９ ０～１９ ９ ０年相 比 ， 流 量 减 小 不 明显 ， 输 沙 量 减 径 但
小 了 ３％ 。 ８
曾尝试 过多 船组 锚 定 法 、 表线 法 、 Ｃ 代 Ｄ Ｙ型 动 船 仪 测
基 金 项 目 ： 苏省 测绘 科 研 基 金 资助 项 目（ｓ ＨＫ ２ １ Ｏ ） 江 Ｊｃ Ｙ Ｏ０ ４
作者简介： 巧云 ， ， 朱 女 高级 工程 师 ， 主要 从 事 水文 水 资 源 方 面 的 工 作 。Ｅ— ｉ ｅ ｗ ｎｊ １６ ｅｍ ｍａ ： ｋ ａｇ ２ ．ｏ ｌｊ ＠
８ ０
流法等 ； 在整编 技术 上研究 过多 因子成 因推 流 、 合轴 相 ／
所有 这些 方法均 无法 达 到整 编 要求 。２０ ２０ ０ ３～ ０ ４年 ，
２０ ０ ３年 ６月三 峡水库 开始 蓄水 后 ， 江流域 输 沙 长 ２０ ０ ３～２ ０ 年 长 江 上 游 寸 滩 站 年 径 流 量 减 小 了 ０９
年用该 方法进行 中泓断面输 沙率 测验 ， 得 了 ２０ 取 ０ ９年
２ 近 期长 江 口水 沙 变 化及 特 性
２ １ 徐 六泾 站 与 大 通 站水 沙 相 关 分析 ．
采 用大通 站和 徐六 泾 站 ２０ ０ ５～２ １ ０ ０年 月 径 流 量
部分和 ２ １ ０ ０年 全 年 的断 面 中 泓部 分输 沙 率 资料 。 徐
第４ ２卷 第 １ ３期 ２０ １ １年 ７ 月 文章 编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ １ １ ０ ７ ０ １ ０ — １ ９ ２ １ ） ３— ０ ９— ４
长江口表层沉积物粒度时空分布特征
文章编号:1000 0550(2007)03 0445 11国家基础研究发展规划项目(No .2002GB412403);国家自然科学基金项目(批准号:50379014);上海市科委重大项目(No .44031200);教育部创新团队项目(I RT0427)资助收稿日期:2006 09 06;收修改稿日期:2006 11 12长江口表层沉积物粒度时空分布特征刘 红 何 青 王元叶 孟 翊(华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室 上海 200062)摘 要 结合近期长江口558个表层沉积物采样资料,分析了长江口表层沉积物时空分布特性,得到了近期长江口表层沉积物中值粒径和沉积物类型分布特征。
横沙以上海域表层沉积物粒径洪枯季变化较小;浑浊带海域洪季粗,枯季细;口外海域则枯季粗,洪季细。
横沙以上和口外海域沉积物类型洪枯季变化较小,浑浊带海域沉积物类型变化较复杂。
无论洪枯季北港表层沉积物最粗,北槽次之,南槽最小。
表层沉积物大小潮变化较小,两次采样平均差别为9.7%;沉积物年际变化随大通流量和输沙量的变化而变化。
近十五年来,长江口表层沉积物类型变化较大的区域主要是北支上段、南北港分流口、北槽和南槽浑浊带海域,主要与河槽的自然演变和人类活动有关。
结合P e jrup 新三角图对长江口各沉积动力环境进行分区,对比各沉积环境亚区的粒度特征,并对黄河口、长江口、珠江口表层沉积物粒度参数进行对比。
关键词 长江口 表层沉积物 粒度 时空分布第一作者简介 刘红 男 1978年出生 博士研究生 河口海岸水动力和泥沙运动通讯作者 何 青qi nghe @sk l ec .ecnu .edu .cn中图分类号 P512.2 P543.63 文献标识码 A1 前言粒度及其分布特征是沉积物的基本性质,粒度分析也是揭示沉积动力过程的主要手段之一。
沉积物粒度主要受搬运介质、水动力强弱和搬运方式等因素的控制,并且与沉积环境息息相关,因而众多学者利用沉积物粒度参数之间的关系进行沉积环境的判别,推断沉积物发生沉积时的动力条件[1~5]。
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长江口横沙浅滩及邻近海域含沙量与沉积物特征分析徐海根;虞志英;钮建定;李身铎;郑建朝【摘要】长江口在河流动力和海洋动力相互作用和相互制约下,在河口口门形成了庞大的河口拦门沙系,在河口口外形成了巨大的水下三角洲.横沙浅滩是河口拦门沙系的重要组成部分.横沙浅滩含沙量不仅受到流域来水来沙条件的影响,更主要的是受到台风暴潮和寒潮大风的影响,除了大潮含沙量大于小潮含沙量的特征外,冬季含沙量大大大于夏季含沙量.横沙浅滩5 m水深含沙量的总体水平约为0.459 kg/m3.横沙浅滩邻近海域含沙量在向海方向上迅速降低.除潮汐大小含沙量呈现大小变化之外,冬季含沙量大于夏季含沙量是其主要特征.长江流域来沙近年来呈现减少趋势,邻近海域含沙量有所减少,局部海床出现冲刷现象.横沙浅滩沉积以细粉砂为主,水下三角洲沉积物以粘土质粉砂为主,横沙浅滩及邻近海域沉积物的平面分布和垂向分布均反映了横沙浅滩沉积物和水下三角洲沉积物的组合结构.拟建横沙浅滩挖入式港池和外航道沉积地层均为第四纪疏松沉积层,特别是水下三角洲地层,可挖性好,容易成槽,对工程建设有利.【期刊名称】《华东师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】13页(P42-54)【关键词】长江口;横沙浅滩;水下三角洲;含沙量;沉积物【作者】徐海根;虞志英;钮建定;李身铎;郑建朝【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;中交第三航务工程勘察有限公司,上海200032;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;中交第三航务工程勘察有限公司,上海 200032【正文语种】中文【中图分类】P7510 引言拟选横沙浅滩挖入式港池及外航道位于长江口横沙浅滩及邻近海域.长江全长6 300 km，流域面积180万km2，流域来水来沙丰富.长江口潮汐强度属于中等.口门多年平均潮差2.66 m，最大潮差4.62 m.长江口潮量巨大.在多年平均流量和平均潮差的情况下，洪季大潮进潮量有53亿m3，枯季小潮进潮量也达13亿m3.长江河口河流作用显著，海洋作用强劲，两者相互作用和相互制约，导致在河口口门泥沙集聚和沉积，形成河口拦门沙系，包括拦门沙航道和拦门沙浅滩，两者相间分布.拦门沙浅滩有崇明东滩、横沙东滩和横沙浅滩、九段沙等.横沙东滩和横沙浅滩以N23丁坝分界，以西与横沙岛相接，称横沙东滩，以东为横沙浅滩.长江口拦门沙向海方向为巨大的长江水下三角洲.面积达1万km2以上，下界水深30～50 m，北面与苏北浅滩相接，南面连接杭州湾海底平原.它是长江入海泥沙扩散沉积形成的一个巨大地貌单元.1 含沙量横沙浅滩含沙量具有长江口拦门沙浅滩含沙量的共同特征.含沙量不仅受上游来水来沙的影响，更加受到台风、寒潮、波浪和潮汐潮流的巨大影响.我们在邻近的佘山水文站从1998年到2001年连续三年观测含沙量资料（见表1），得到多年平均含沙量为0.459 kg／m3.佘山水文站在崇明东滩5 m水深处，可以代表横沙浅滩5m水深处的含沙量总体水平.20世纪80年代，上海市海岸带和海涂资源综合调查时，横沙浅滩5 m水深处含沙量为0.5 kg／m3，与上述数据相当［1，2］.横沙浅滩含沙量季节性变化明显（见图1）.7月最小，11月最大，月均值前者为0.21 kg／m3，后者为0.74 kg／m3.11月最大含沙量曾出现过17.29 kg／m3.含沙量的季节性变化，显然不是上游来水来沙变化为主因，而是台风暴潮和寒潮大风影响的结果.表1 1998—2001年佘山站含沙量统计表Tab.1 Statistic table of concentration of Sheshan Station from1998 to 2001 kg·m－31 0.46 1.76 8 0.384.20 2 0.44 1.39 9 0.40 3.02 3 0.53 3.86 10 0.47 4.34 4 0.42 2.75 11 0.74 17.29 5 0.26 1.48 12 0.44 1.76 6 0.24 1.10 年平均0.42 17.29 7 0.21 1.81横沙浅滩邻近海域含沙量降低.如表2所示，北港口门含沙量比口外大.含沙量向海方向急剧降低，在洪季北港口门平均含沙量为0.786 kg／m3，口外20 m等深线附近仅为0.153 kg／m3.图1 佘山全年含沙量Fig.1 Monthly suspended sediment concentration at Sheshan Station表2 1982年含沙量同步观测结果Tab.2 Observed suspended sediment concentration in 1982 kg·m－32301（北港口门） 0.728 0.844 0.7860.803 0.746 0.774 2302（北港口外） 0.167 0.139 0.153 2401（北槽口门）0.329 0.587 0.458 1.130 1.068 1.091 2402（北槽口外） 0.242 0.238 0.2401982年洪季平均含沙量分布如图2所示.大潮含沙量大，小潮含沙量小；含沙量等值线大潮外推，小潮内移；含沙量分布向海方向急剧降低.图2 洪季大小潮平均含沙量分布图（kg·m－3）Fig.2 Distribution of average concentration of flood season（kg·m－3）1982年枯季平均含沙量分布如图3所示.大潮含沙量大，小潮含沙量小；含沙量等值线大潮外推，小潮内移；含沙量平面分布，向海方向急剧降低.图3 枯季大小潮平均含沙量分布图（kg·m－3）Fig.3 Distribution of average concentration of dry season（kg·m－3）根据图2和图3分析，含沙量季节性变化明显.冬季含沙量比夏季大.0.2 kg／m3含沙量等值线，洪季大潮分布在20 m等深线以西，枯季大潮可东移到40 m等深线附近.1998年北槽深水航道建设工程开始，横沙东滩促淤圈围工程跟着开工建设，到2004年横沙浅滩及邻近海域的含沙量有如下的分布特征.如表3所示，横沙浅滩5 m水深以浅地区，平均含沙量均在0.5 kg／m3至1.0kg／m3；在横沙浅滩东侧前沿水深5～10 m的鸡骨礁附近含沙量明显降低，平均含沙量降至0.5 kg／m3以下.实测最大含沙量分布在底层，可达1.0kg／m3 以上［5］.表3 2004年含沙量同步观测结果Tab.3 Observed suspended sediment concentration in 2004 kg·m－312 N2（北导堤外） 0.40 0.60 0.43 0.89 N4（横沙鸡骨礁－10 m） 0.19 0.35 0.22 0.54 CS5D（－10 m航道侧）0.53 0.86 1.07 1.CS4D（口内） 0.42 0.59 0.74 1.512004年北槽口及附近海域含沙量平面分布如图4所示.从中可以看出，北槽口含沙量大，向海方向急剧降低.0.1 kg／m3含沙量等值线介于10 m和20 m等深线之间，含沙量等值线走向与地形等深线走向相似.长江流域来沙近年发生了显著变化，对河口含沙量已经产生了影响.长江多年平均径流总量约9 000亿m3，年内分布具有季节性（见图5）.流域来沙，在各种因素的影响下近年呈现减少趋势.以安徽大通站为例，年均输沙量1951—1989年为4.71亿t，1990—2000年为3.46亿吨，2000—2009年为1.92亿t，2006年为0.848亿t，2011年仅为0.77亿t（见表4和图6）.流域来沙减少已致长江口口内含沙量降低，邻近海域也有所降低［4］.长江口邻近海域海底地形出现冲刷带，可能与流域来沙减少有关.不过，这方面还得进行进一步的现场测量和研究工作.图4 2004年长江口全潮平均含沙量分布图Fig.4 Distribution of average tidal concentration of Changjiang Estuary in 2004表4 长江大通站输沙量Tab.4 Sediment discharge of Changjiang Datong Stationmm 1950—2000 4.33 0.486 0.年份年输沙量／亿t 年均含沙量／（kg·m－3） D50／017 2003 2.06 0.223 0.010 2011 0.77图5 大通站年径流量变化过程Fig.5 Annual runoff of the Changjiang River in Datong Station图6 大通站年输沙量变化过程Fig.6 Annual sediment discharges of the Changjiang River in Datong Station2 沉积物横沙浅滩及邻近海域动力条件和泥沙运动十分复杂，沉积环境也有多样，因此沉积物类型较多.沉积物类型，粗至细砂，细至粘土，各种类型都有.如细砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土和粘土［2，3，5，7］.但是，它们分布有序，很有规律.横沙浅滩基本上由粉细砂物质组成.图7为取样站，表5为颗粒分析成果表.有细砂、粉砂质砂、砂质粉砂组成.个别滩地也有粘土质粉砂等细物质沉积，但不是主要的. 图7 横沙浅滩沉积物取样站位图Fig.7 Sediment sampling stations around Hengsha Shoal1982年横沙浅滩及邻近海域沉积物平面分布如图8所示.横沙浅滩由粉砂质砂组成.拦门沙航道由粘土质粉砂组成.邻近海域水下三角洲由粉砂和粘土质粉砂等细颗粒物质组成.2004年横沙浅滩及邻近海域沉积物平面分布如图9所示.横沙浅滩由粉砂质砂组成.拦门沙航道由粘土质粉砂组成.邻近海域5～10 m等深线之间沉积物由粉砂组成，10 m等深线以深的水下三角洲由粘土质粉砂组成.表5 沉积物粒度分析成果统计Tab.5 Statistics of sediment grain sizeQ179 65.8 20.4 13.8 0.126 0.116 TS 2001.5 Q180 50.4 34.9 14.3 0.063 0.067 TS 2001.5 Q181 44 40.5 15 0.051 0.054 TS 2001.5 Q182 75.3 14.75 9.95 0.136 0.125 S 2001.5 Q188 60.52 39.44 27.34 0.122 0.111 Y－TS 2001.5 Q189 76.7 15.58 7.54 0.140 0.129 S 2001.5 Q190 12.5 61.78 25 0.012 0.028 YT 2001.5 Q191 70.9 18.85 10 0.132 0.128 S 2001.5 Q199 20.3 60.56 18.6 0.0200.048 ST 2001.5 Q200 20.2 60.15 19.1 0.019 0.047 ST 2001.5 Q201 73.1 15.29 11.3 0.139 0.120 S 2001.5 Q208 57.7 29.03 12.90.096 0.093 TS 2001.5 Q209 50.9 31.87 16.7 0.067 0.076 TS 2001.5图8 1982年长江口底砂D50（mm）分布图Fig.8 Distributions of Changjiang Estuary sediment（D50）in 1982图9 2004年长江口底砂D50（mm）分布图Fig.9 Distributions of Changjiang Estuary sediment（D50）in 2004长江口表层沉积物中泥的百分含量平面分布图（见图10）和砂的百分含量平面分布图（见图11），是20世纪80年代上海市海岸带和海涂资源综合调查沉积调查的资料.从中可以看出，横沙浅滩表层沉积物泥的百分含量不足10%或20%，砂的百分含量在50%～80%以上.横沙浅滩邻近海域水下三角洲表层沉积物中泥的百分含量在50%以上，砂的百分含量不足20%.应予指出，长江口东北部分，东经122°30′以东和北纬31°20′以北一大片海域，泥的百分含量不足10%，砂的百分含量大于80%，是一个粗颗粒沉积物的存在区.横沙浅滩拟建挖入式港池建议提出以后［6］，中交第三航务工程勘察设计院有限公司在横沙浅滩及邻近海域布置和进行了4个工程地质钻孔（见表6，图12和图13），为研究工程区域沉积物垂向分布提供了资料［7］.地质历史上，长江口经过复杂的变化.冰后期海侵，长江口成为溺谷.河流入海泥沙堆积，溺谷变成河口湾，再变成三角洲河口.三角洲河口发育阶段，河口拦门沙发育（包括拦门沙航道和拦门沙浅滩），水下三角洲发育.C3孔可以代表河口拦门沙沉积剖面.表层为河口拦门沙航道沉积，物质细，粉质粘土，第二层为河口拦门沙浅滩沉积，物质粗，粉细砂.根据历史海图分析，1842年北港口航道在佘山附近入海，现在北港口航道已在佘山以南，已经移到以前的横沙浅滩位置.根据目前横沙浅滩表层沉积物对比分析，实际上第二层粗物质粉细砂与目前滩面表层沉积物相似.所以C3孔可以代表横沙浅滩沉积物的沉积剖面.横沙浅滩粉细砂沉积层的底板高程约在鸡骨礁（122°22.9′E、31°10.4′N）理论最低潮面下13.20 m 左右.第三层、第四层、第五层，物质变细，粉质粘土、淤泥粘土到粘土，为全新世水下三角洲沉积.底板高程约在鸡骨礁理论最低潮面下48.50 m左右.第六层，物质有所粗化，粉质粘土夹粉砂，属晚更新世沉积地层.图10 长江口沉积物泥百分含量分布图Fig.10 Distributions of Changjiang Estuary mud percentage concentration图11 长江口沉积物砂百分比含量分布图Fig.11 Distributions of Changjiang Estuary sand percentage concentration表6 勘探点位置表Tab.6 Locations of drilling coresC1 31°14.9997′122°25.0110′ 长江口锚地，鸡骨礁外C2 31°15.0029′ 122°20.2960′ 横沙浅滩东侧，鸡骨礁北约8 km C3 31°20.3153′ 122°07.9836′ 横沙浅滩北侧，长江口北港水道C4 31°7.4900′ 122°19.9900′ 横沙浅滩南侧，鸡骨礁南约5 km，长江口南港水道C1孔位于横沙浅滩以东邻近海域，在10 m等深线以外的水下三角洲上.第一层，淤泥；第二层，淤泥质粉质粘土；第三层，淤泥质粘土；第四层，粘土.都是细颗粒沉积物，都属第四纪全新世水下三角洲沉积.与C3孔水下三角洲沉积剖面相似.底板高程在鸡骨礁理论最低潮面下58 m左右.第四层向下的地层为晚更新世沉积地层.C2孔介于C1孔和C3孔之间，在横沙浅滩东侧5 m等深线附近.第一层为粉细砂，属于河口拦门沙浅滩沉积.第二层，淤泥质粘土；第三层，粘土，属于水下三角洲沉积.这与C3、C1的水下三角洲沉积剖面相似.底板高程在鸡骨礁理论最低潮面下46.80 m左右.该层以下为晚更新世沉积地层.实际上，C3、C2、C1三个钻孔可以构成从横沙浅滩到水下三角洲的一个沉积纵剖面.剖面上部河口拦门沙浅滩沉积，以灰色粉细沙为主，局部为灰黄色，饱和，松散～稍密，砂质不纯，颗粒较均匀，含云母和贝壳碎片，夹粘性泥层.剖面下部呈现灰黄色淤泥质粉质粘土，饱和，流塑，土质均匀，切面较光滑，夹少量粉砂层，含少量有机质，偶见粉砂小团块，摇振见反应，韧性中等，再现灰色淤泥质粘土，饱和，流塑，土质均匀，切面光滑，有光泽，夹少量粉砂或粉土微粒层，含少量贝壳碎片，无摇振反应，韧性高，标准贯入击数＜1；最后为灰色粘土，饱和，软塑，土质均匀，切面光滑，有光泽，夹粉砂微粒层，含少量贝壳碎片，无摇振反应，韧性高，标准贯入击数2～5击.构成的沉积纵剖面，从横沙浅滩到水下三角洲，沉积物有两大类型，上部为河口拦门沙浅滩沉积，物质粗，向海方向尖灭；下部为水下三角洲沉积，物质细，遍及横沙浅滩和水下三角洲.晚更新世地层在全新世地层之下，标准贯入击数高.这种沉积物沉积剖面结构对横沙浅滩挖入式港池和外航道建设十分有利.C4孔位于横沙浅滩南侧10 m等深线附近，依然显示河口浅滩沉积和水下三角洲沉积的二元结构特征.但是，在鸡骨礁理论最低潮面下48.00m以下的晚更新世地层确为粉细砂，并不是其余3个钻孔所显示的粉质粘土夹粉砂，说明晚更新世沉积地层平面变化比较复杂.在现有资料情况下，C3、C2、C1沉积物垂向分布特征，已经包涵了横沙浅滩及邻近海域，而且沉积物分布有序、规律，可以作为拟选工程横沙浅滩挖入式港池和外航道建设的沉积物分布的特征资料.疏松沉积层，可控性好，对拟建工程建设有利.3 小结综合以上讨论分析，可得：① 长江口在河流和海洋相互作用与相互制约下，形成了庞大的河口拦门沙系和水下三角洲两大地貌单元.拟选横沙浅滩挖入式港池和外航道就在河口拦门沙浅滩和水下三角洲上.② 横沙浅滩5 m水深处含沙量在0.459 kg／m3左右.大潮含沙量大于小潮，冬季含沙量大于夏季，台风暴潮、寒潮大风对浅滩地区泥沙运动作用明显.邻近海域含沙量低，向海方向急剧减小.含沙量大潮大于小潮，冬季大于夏季.近年来长江流域来沙呈现减小趋势，邻近海域含沙量也因此有所降低，局部海床有所冲刷.③ 横沙浅滩表层沉积物粗，以粉细砂为主，水下三角洲表层沉积物细，以粘土质粉砂为主.根据地质钻孔资料分析，C3孔、C2孔、C1孔显示的沉积物垂向分布，全新世地层可以分为两层，上层由粉细砂组成，属于河口拦门沙浅滩沉积，下层由淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粘土组成，属于水下三角洲沉积.都是疏松沉积层，可挖性好，对横沙浅滩挖入式港池和外航道建设有利.上述意见仅根据现有资料所做的初步分析.实际上，含沙量和沉积物特征及其分布十分复杂，随着研究工作进展，还应做更多、更广泛的调查研究工作.［参考文献］［1］陈吉余.中国河口海岸研究与实践［M］.北京：高等教育出版社，2007.［2］陈吉余.上海市海岸带和海涂资源综合调查报告［M］.上海：上海科学技术出版社，1988.［3］郭蓄民，许世远，王靖泰，等.长江河口地区全新统的分层与分区［G］／／严钦尚，许世远.长江三角洲现代沉积研究.上海：华东师范大学出版社，1987. ［4］何青.河口泥沙［M］／／陈吉余.21世纪的长江河口初探.北京：海洋出版社，2009.［5］虞志英.长江口北槽口外水下地形［G］／／沉积环境变化和对三期外航道的影响.上海：华东师范大学河口海岸国家重点实验室，2004.［6］中交第三航务工程勘察设计院有限公司，华东师范大学河口海岸国家重点实验室.上海国际航运中心横沙浅滩挖入式港池规划方案研究报告［R］.上海：华东师范大学，2012.［7］中交第三航务工程勘察设计院有限公司.上海新港区选址（横沙）项目研究前期工作报告［R］.上海：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，2012.。