长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制
长江口北港主槽河道悬沙输运空间结构特征分析
200 cm / s。 对比 5 个 站 点 流 速 时 间 变 化 特 征 图,可 以
和 M2 潮 流 的 驱 动 作 用 。 由 M2 潮 流 驱 动 的 含 沙 量 在
深较小,其涨落潮 最 大 流 速 均 显 著 小 于 其 他 站 点。 对
s
-1
) 的 部 分 统 称 为 M 2 潮 流 流 速 ( u 2 & v 2 ) ,波 动 频 率
建立波、流共同作用下的渤海湾悬沙输运模型,模拟和
海大型人类工程以 及 水 下 地 形 等 诸 多 因 素 的 影 响 下,
分析了渤海湾悬沙输运的季节性变化特性。 部分学者
。 泥沙是河口
采用的通量机制分解 法 可 将 河 口 的 水、沙 分 别 分 解 开
三角洲发育的物质来 源,泥 沙 的 输 运 与 沉 积 过 程 直 接
场采样、室内测量的方式获取。
悬沙输运结构特征,进 一 步 讨 论 各 动 力 因 子 的 贡 献 机
制,为北港的开发利用提供参考依据。
1 研究区域概况及研究方法
1. 1 研究区域概况
报》
长江是 我 国 径 流 量 最 大 的 河 流, 据 《 长 江 泥 沙 公
[12]
大通站实测径流数据,多年平均径流量达8. 93亿
各部分潮流在悬沙输运中的贡献机理,Jiang 等 [ 9] 采用
收稿日期:2019 - 12 Fra bibliotek 06基金项目:国家自然科学基金项目(41506103)
作者简介:杨忠勇,男,副教授,博士,硕士研究生导师,研究方向为水力学及河流动力学。 E - mail: ayong0710@ 163. com
通讯作者:范中亚,男,高级工程师,博士,研究方向为湖泊水动力与水环境。 E - mail: fanzhongya@ scies. org
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化【摘要】：长江口滨岸潮滩环境在咸淡水交替、出露和淹没交替、冲淤交替等海陆交互作用的影响下，波潮流水动力作用强烈，泥沙输移和物质交换频繁。
长江每年携带巨量泥沙堆积于河口滨岸地区，形成了大片宽阔的淤泥质潮滩，每年以数十米的淤涨速率不断向海推进，为城市空间拓展提供了丰富的后备土地资源。
但随着人类对潮滩大规模围垦等经济活动的加剧，导致生物多样性减少，生态环境质量降低，产生了对该地区可持续发展的潜在威胁。
河口潮滩水沙过程及冲淤变化研究，引起了国内外学者的重视，分别从地貌、沉积、水文、生物、地球化学等不同角度进行了大量有益的探索。
但对潮滩水动力过程的实地观测十分有限，阻碍了完整潮流泥沙运动模型的建立，影响了泥沙输移规律和冲淤变化研究的进展。
本文依托国家自然科学基金重点项目“长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研究”(批准号：40131020)，选择了长江口崇明东滩敞开型潮滩为研究对象，设置典型断面，在平静天气条件下，实测了水文要素，获得了水位、流向、流速、泥沙含量及粒径等指标4000多个实测数据，着重对长江口潮滩水动力过程、泥沙输移规律及冲淤变化进行研究。
得到如下结论：1．分析得到了潮滩不同部位水动力基本特征：光滩水位涨潮和落潮时间基本相等，而盐沼前缘带水位涨潮时间略短；光滩流速过程线在涨潮初和落潮末出现峰值，呈现“双峰型”特征，盐沼前缘带仅在冬、春季节呈现“双峰型”，夏、秋季节落潮峰值消失，盐沼带四季呈现单峰特征，潮沟过程线为“双峰型”；各测点流向均具回转流特征，在高水位时流向迅速改变，不存在明显的憩流。
滩面各测点的水位资料与横沙水文站同期资料具有一致性，为水文资料系列展延提供有利条件。
2．根据实测数据构建了系列潮滩水动力模型：1)水深预报模型，以横沙水文站为参证站，预报各测点的瞬时水深；2)流速模型，以最大水深为参数，分别预测测点涨潮和落潮期间的最大流速、平均流速；3)滩面测点垂岸流速模型，以瞬时水深为参数，预测瞬时流速，得到各潮次流速过程线；4)总水通量模型，以各潮次最大水深为参数，估算大潮潮次的总水通量。
长江河口潮滩悬浮泥沙输移规律研究进展
长江河口潮滩悬浮泥沙输移规律研究进展王初;贺宝根【摘要】通过阅读和研究大量有关文献,对长江口潮滩悬移泥沙的输移规律有了较全面的了解.目前,长江口潮滩、潮沟、以及两者之间的悬浮泥沙输移基本规律的研究已经比较深入,但对于动力过程的探讨仍然局限在少数几个因子,而悬浮泥沙对重金属、氮、磷等营养元素吸附的研究则刚刚开始.由于在潮滩上获取实测资料的难度较大,使潮沟构成的微地貌系统动力结构和悬浮泥沙运动的研究不足,因此,需要在浅层测流的基础上,进一步探讨其规律.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2003(032)002【总页数】5页(P96-100)【关键词】潮滩;长江河口;悬浮泥沙【作者】王初;贺宝根【作者单位】上海师范大学,城市与旅游学院,上海,200234;上海师范大学,城市与旅游学院,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】S332长江河口地区广泛分布着淤泥质潮滩，徐六泾以下的潮滩面积约有800km2.潮滩和其上分布的潮沟构成了河口地区最主要的地貌类型.本文拟对长江河口潮滩及潮沟的悬浮泥沙输移规律研究进行梳理，以便寻找有关长江口潮滩研究的不足之处，为深入研究探明方向.1 长江口水文概况长江河口是一个丰水多沙的大型河口，多年平均径流量29300m3/s ,最大径流量92600 m3/s(1954.8.1)，年径流总量达9240亿m3 (资料取自大通水文站).5～10月是长江洪水期，径流量占全年的71.7%，其中尤以7月的径流量最大；11月～翌年4月是长江枯水期，径流量仅占全年的28.3%，2月的径流量最小.1.1 长江口地貌类型长江河口又是一个多汊河口，自徐六泾开始分别被崇明岛，长兴与横沙岛，九段沙分为南北支，南北港及南北槽，为三级分汊、四口入海.长江河口由悬浮泥沙沉积而成的主要地貌类型有：暗沙、拦门沙、水下三角洲和潮滩[1].长江口的潮滩一般可分为河口心滩(白茆沙、扁担沙、九段沙等)和边滩(南汇、崇明东滩及边滩).杨世伦[2,3]根据岸滩形状及其与水下地形的关系将长兴、横沙岛及九段沙的岸滩分为“江岸型”、“洲头型” 及“潮滩型”，并分析了其成因，根据潮滩的冲淤状况又可以分为“淤进型”“蚀退型”“稳定型”(或“准稳定型”).1.2 长江口动力条件长江口是一个中等潮差河口，口门处中浚站测得的多年平均潮差为2.66m，最大潮差为4.62m，最小潮差为0.17m.潮流是长江口主要的动力因子[1,2].由于受科氏力的影响，在口门外潮流表现为旋转流，口门内受到地形约束多为往复流，洪季的涨潮流速大于枯季流速.径流同样是河口重要的动力因子，由于径流作用口门内的落潮流速一般大于涨潮流速，涨潮流上溯过程中受径流顶托及地形的阻碍使潮波变形，造成涨落潮历时不一致，落潮历时大于涨潮历时[1].长江口波浪受风控制的特征较为明显，波浪对开敞的河口潮滩地貌短期演变起着重要作用[4].2 悬浮泥沙输移形式长江河口来沙量巨大且水动力条件复杂，悬浮泥沙的输移形式很多，河口段泥沙的输移形式通常可以分为槽内输移、涨落槽间输移、滩槽间输移和滩面输移[2,7]；口门处最大浑浊带泥沙在径、潮流和盐度锋的作用下发生垂直输移[7～9].2.1 槽内悬浮泥沙输移长江口河槽是长江向海输送水、沙的主要途径.根据优势流理论长江河口分成落潮优势流河段、涨潮优势流河段，口门以内径流的作用较强，槽内悬浮泥沙整体向口外输移[1].2.2 滩、槽间悬浮泥沙输移长江系多汊河口，在口门处呈现出滩、槽交替出现的特点.滩、槽之间的平面环流实现了在滩、槽之间悬浮泥沙输移交流.河槽中水、沙向海净输移，在口门处由于水面展宽，径流作用减弱和相应潮流势力加强，两者达到动力平衡；盐水锋作用令泥沙作垂直输移使悬沙滞留于口门附近并在此大量沉积下来[2].在无风或微风条件下，潮滩上径流作用很小，涨潮流的作用占主导地位，泥沙净向陆地输移，口门处的泥沙又被携至潮滩并沉积下来，这样便形成了一个完整的环流.在大风天气条件下，特别是有风暴潮出现时潮滩沉积物大量被冲刷，泥沙又进入河槽，形成了与前者相反的平面环流.2.3 滩面及潮沟的泥沙输移以前对泥沙输移的研究多集中于对槽内及滩、槽间泥沙输移模式的探讨[1,8]，对于在潮滩、潮沟这样的浅层面流、线流条件下的泥沙输移研究(包括潮滩和潮沟间的泥沙交换)十分有限，而且也局限于对一两个动力因子的探讨[4,10～12]，对其系统的研究则显得相当不够.主要原因在于：(1)潮滩上设立长期的观察点较为困难，野外实测获取第一手资料的难度极大；(2)即使设立了长期观察点，受到滩沟形态演变的影响，资料的稳定性和代表性也存有疑问；(3)潮滩及潮沟中的动力条件和地形地貌十分复杂，研究难度较大.但这方面的研究却是深入研究潮滩演变规律及物质循环规律的基础和关键，所以有着极大的研究价值.3 水动力对潮滩悬浮泥沙输移的作用长江口是水动力条件十分复杂的区域，潮流、径流、波浪、风暴潮等动力因子交织在一起极大影响了悬浮泥沙在潮滩上的输移[1,8].3.1 潮流在长江三角洲的发育过程中，潮流是一个重要的动力因子.它在长江口的悬浮泥沙输移过程中起着重要作用，也是现代潮滩地貌发育的重要动力因素[1,13,14].沉降滞后和侵蚀滞后的概念基本描述了潮滩上悬浮泥沙输移特征[13].对潮锋的研究是对浅层面流作用下滩面上泥沙输移规律有价值的研究[10,11].潮流对河口泥沙的输移作用可以分为两个阶段：潮锋作用过程和锋后水流过程.潮锋是水流在滩坡平缓的淤泥质潮间带涨潮水体前锋历时数十分钟的水流加速过程[10].通过对1979～1992年间各种类型潮滩水沙数据的分析发现从涨潮前锋到达滩面至该处达到一定水深期间会出现一段历时数10 min左右的水流高速期.其流速比随后水流的平均流速高1～3倍.相应的水体含沙量也较高，如长江口南边滩和杭州湾湾口及北岸的潮滩在风浪平静的涨潮过程中潮锋带水体的含沙量亦可达10kg/m3，相对于区域水体0.5～2.5 kg/m3的含沙量要高得多[10].究其原因是较薄水层(数10 cm)短时期内的流速脉动引起的水体高紊动状态使滩面沉积物出现再悬浮，加之从潮间带外携来的泥沙使得潮锋带水体含沙量高于锋后水体.潮锋作用的强弱由潮滩的潮位变率及滩面坡度决定[10,11].3.2 径流径流不仅为长江河口带来了巨量泥沙，同时也是河口复杂动力环境的重要组成部分.但径流对潮滩上的悬浮泥沙输移所起的作用远没有潮流大，它主要加强了落潮流的势力并改变流速不对称性从而影响悬沙的输移[8].根据优势流理论，以径流作用为主的河段称作落潮优势流河段.洪季时除了长江北支，长江口横沙岛以西的水域以径流作用为主，表层及近底层的悬沙向海输移[1].如通过对南槽上首的径流占优落潮优势流河段的输沙量的研究，发现在表层0.2水深和0.6水深的悬沙均向海发生输移.在径流作用不强的河段即涨潮优势流河段表层及近底层的悬沙输移则与落潮流优势流河段正好相反，表现为向陆地输移[1].3.3 波浪一般观点认为潮流是潮滩发育的主要动力，但在长江口一些面向开敞海域(如南汇东滩等地)的潮滩,波浪塑造滩面的作用也是不可忽视的[4,5,8,12].茅志昌[12]研究了南汇东滩的波浪作用及其对滩面冲淤的影响，发现风速、波浪与滩面冲淤之间的关系是：小于或等于5级风速引起的波浪场常使滩地发生淤积，而大于6级的风速产生的波浪则会对滩面进行冲刷.通过用能量法分析认为，影响滩面冲淤性质的波浪破碎水深和破波带宽度会随波高、潮位及底坡坡度发生变化.杨世伦[4]就波浪对开敞潮滩的作用进行了研究，以引水船站的风、浪相关性为依据，结合南汇东滩的实测数据认为风浪是控制开敞潮滩短期演变的主要动力因子，它决定了潮滩(特别是光滩)泥沙的起动或沉降.3.4 风暴潮风暴潮是台风、低气压、海啸等事件引起的短时期内造成水位陡然上升的自然灾害.长江河口在夏、秋季多有台风侵袭，此时如遇天文大潮，就会出现特大风暴潮.风暴潮虽然是短期的动力因子，但其对潮滩地貌的迅速改变却影响巨大.许世远等[16,17]研究了长江三角洲的风暴潮沉积系列，发现从长江三角洲的滨后沼泽低地到前三角洲均发育风暴沉积，在沉积剖面中的比例可达30%～40%, 与常态沉积形成韵律性层理.邵虚生[21]等也认为上海潮滩沉积物原生沉积构造中的韵律性层理是常年低能期和大潮台风高能期交替作用的产物.对风暴沉积系列研究也揭示了其动力及泥沙输移的过程.风暴沉积的底部冲刷面清晰保存，沉积结构较粗且自下而上粒度变细等显示出风暴沉积是风暴潮高峰期及随后消退期快速堆积的产物，反映了期间水动力有弱—突强—渐弱的过程变化[16,17].4 潮滩植物对悬浮泥沙输移过程的影响近年来，植物影响潮滩动力环境及泥沙输移过程的研究成为河口学的研究热点[24].当淤泥质潮滩达到一定的高程后便会有植物的出现.植物的出现会改变潮滩的动力条件，从而改变滩面的冲淤作用[19～22].4.1 植物对水动力条件的影响植物对水动力有两方面作用.一是缓流作用：植被是一种粗糙的下垫面，潮间带植物会阻滞水流[19,20].通过对南汇东滩植被带和刈割地流速的对比，发现植被带的流速在任何情况下都小于刈割地，对平均流速的缓流系数(植被带流速/无植被地流速)为0.71.通过对南汇东滩相同高程但不同植被覆盖的地区实地观测，发现沼泽的近底层流速总是小于相邻的光滩，流速可降低20%～60%.并认为植物缓流作用的大小与植株的覆盖率及测点距沼泽外缘的距离成正相关[20].另一是消浪作用：波浪对开敞型潮滩短期内演变起着重要影响，主要表现为对滩面的冲蚀，而植被却有削减波浪波高及波能的作用，特别在植被完全被淹没之前作用最为明显.涨潮初期植物冠顶未被淹没，沼泽中的平均波高及波能都只有光滩的43%和19%，并发现在正常天气条件下，波能传入沼泽后50m左右便完全消失.4.2 植物对潮滩悬沙输移的影响植物的消浪、缓流作用能改变水动力条件，再加上植物本身的特性，植物对潮滩悬浮泥沙输移有着不可忽视的影响.植被带在洪季时，悬浮泥沙浓度总的来说要小于光滩.如“沼泽岛”的悬浮泥沙浓度为相邻光滩的71%[22].其主要原因是植被对潮流及波浪的削弱作用使水体的挟沙能力大减，至使悬沙大量下沉引起的.从植被带沉积物的组成来看，不难推断出悬浮泥沙的粒度大小与光滩的差别.据杨世伦[19]的研究，沉积物在光滩—海三棱镳草—互花米草的植被变化过程中平均粒径逐渐减小，从5.83Φ减小至8.27Φ，而粘土含量则由12%增为43%.植物对潮滩上悬浮泥沙输移影响的研究仍需深入，此外，营养元素随悬沙的输移、积累对潮滩植物生长的影响，以及潮滩悬沙输移对植物生长状况的反馈也是很值得深入探讨的.5 潮滩悬沙输移的环境效应通过对上海滨岸潮滩4个具有代表性的采样断面潮滩表层沉积物中重金属含量的季节性变化的分析[28]，发现在水动力作用较弱的地貌部位，表层沉积物中重金属元素趋于富集.并发现在东海农场表层沉积物中重金属含量的季节变化与其它地区不同，认为是受长江冲谈水的影响[28].刘敏等[29,30]对长江口滨岸潮滩表层沉积物中各种形态的磷进行了研究，发现沉积物粒径与形态磷之间有密切联系，粒径越小形态磷的含量越高.高效江等[31]通过对上海滨岸潮滩的表层沉积物，上覆水和间隙水中的无机氮的研究总结出了无机氮浓度的季节性变化规律，认为水动力条件的变化对潮滩无机氮的分布有很大影响.同时滩-水界面的各类形态的N、P的垂向输移、扩散也有了一定的研究[29,31].但对于整个潮滩(包括潮沟)中的营养元素随悬沙的输移、沉积过程和机制，及其通量的研究还未涉及，潮滩对于营养元素迁移的影响仍很难确定，故这方面的研究急待深入.6 展望当前对长江口悬浮泥沙输移规律的研究取得了一系列的成果，但仍然存在着一些问题.长江口潮滩、潮沟、以及两者之间的悬浮泥沙输移基本规律的研究已经比较深入，但对于悬沙输移动力过程的探讨仍然局限在少数几个因子，系统的研究还很不够.悬浮泥沙对重金属、氮、磷等营养元素吸附的研究则刚刚开始，悬沙输移对重金属、氮、磷等物质的迁移、积累及分布的影响仍难以确定.对潮沟构成的微地貌系统动力结构和悬浮泥沙运动的研究不足是造成以上问题的主要原因.浅水条件下泥沙输移规律研究是潮滩物质循环研究的基础，所以要在长期浅层测流的基础上，进一步对浅水环境中的潮滩悬浮泥沙输移规律进行深入研究.[1] 茅志昌，潘定安，沈焕庭. 长江河口悬沙的运动方式与沉积形态特征分析[J]. 地理研究，2001(2)： 170-177.[2] 杨世伦，徐海根. 长江口长兴、横沙岛潮滩沉积特征及其影响机制[J]. 地理学报，1994 ,49(5)：450-456.[3] 杨世伦，姚炎明，贺松林. 长江口冲积岛岸滩剖面形态和冲淤规律[J]. 海洋与湖沼，1999，(6)：764-769.[4] 杨世伦. 风浪在开敞潮滩短期演变中的作用——以南汇东滩为例[J]. 海洋科学，1991,(2)：59-64.[5] 沈焕庭，潘定安. 长江口最大浑浊带[M]. 北京：海洋出版社，2000.38-61.[6] 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长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性
综合整治开发规划》 （*((" 年 # 月国务院批准） 确定 的北支近期整治方案— — —中缩窄方案逐步实施。
" 径流变化特征
"+! 分流比变化 目前洪季涨 !’,’ 年以来北支分流比逐渐减小， 潮在 !(- 左右， 洪季落潮在 ,- 左右； 枯季涨潮在 枯季落潮在 #- 左右 （图 *） 。分流比变化 .- 左右， 主要有以下特点： 枯季涨、 落潮分流比逐年减 ! 洪、 小； 落潮 "涨潮分流比大于落潮分流比； # 枯季涨、
纪以后， 长江主流改道南支， 进入北支的径流逐渐减 少， 导致河道中沙洲大面积淤涨， 河宽逐渐缩窄， 北 支也逐渐演变为支汊。 目前， 北支是长江出海的一级汊道， 西起崇明岛 头， 东至连兴港， 流经上海市崇明县、 江苏省海门市、 启东市， 全长约 "# $%。河道平面形态弯曲， 弯顶在 大洪河至大新河之间， 目前弯曲系数 !&!’ 左右。弯 顶上下河道均较顺直， 河道最窄处已由原先的青龙 港附近下移至目前的庙港上游 "(( % 处， 河宽约 !&)
显示， 近年来上游径流进入北支的比例减小， 潮汐的 作用相应增强， 北支逐渐演变为涨潮流占优势的支
［)］ 。北支涨潮流出现比南支早， 且涨潮流明显强 汊 ［+］ 于南支， 北支的会潮点在青龙港附近 。随着北支 下段尤其是崇明北缘的围垦， 喇叭口逐渐收缩， 近期
涨潮量有减小之势 （表 - 三条港断面） 。近期北支潮 量变化有以下列特点：
H 河道概况
作者简介： 李伯昌 （%9:@ —） ， 男， 江苏泰州人， 高级工程师， 主要从事长江口涉水工程的防洪影响评价及水资源分析论证工作。 )ABC=4： D<E4=FDG %!: 5 D3B
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]。
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化
长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化一、引言长江口是我国重要的河口区域之一，也是世界上最大的河口之一。
长江口潮滩是长江河口入海前形成的泥沙富集区，其水动力过程、泥沙输移与冲淤变化对河口地区的生态环境和人类活动有着重要影响。
本文旨在探究长江口潮滩的水动力过程、泥沙输移机制与冲淤变化规律。
二、长江口潮滩的水动力过程长江口潮滩区域水动力过程主要受长江入海口水动力条件和潮汐作用影响。
长江入海口水动力条件直接影响着潮滩水动力过程的形成和发展。
长江水势的强弱、潮汐的幅度与周期等因素，决定了潮滩区域的水动力过程。
长江入海口水势的强弱对潮滩水动力过程具有重要影响。
在长江入海口，由于江水和海水相互作用，形成了一股定向的排泄流。
入海口的水势强度主要由长江入海流量、堤防水位等参数决定。
水势强度大时，排泄流速度快，可带动泥沙向海洋输移，促进潮滩的冲淤过程。
水势弱时，则泥沙沉积于潮滩区域，导致潮滩发生淤积。
潮滩区域的潮汐作用也对水动力过程产生影响。
潮汐作用主要体现在潮滩区域的潮汐波动过程中。
潮滩地区处在潮汐影响最为显著的沙坪嘴潮滩和梅洲潮滩之间，潮汐波动频繁。
潮滩区域潮汐波动产生的涌浪和涨潮漩涡，影响了水流的速度和方向，导致泥沙的输移与冲淤。
三、长江口潮滩的泥沙输移机制长江口潮滩的泥沙输移主要受水流能力和沉积能力的相互作用影响。
水流能力是指水流对泥沙运动的推动能力，沉积能力是指泥沙在水流的作用下沉积和积聚的能力。
水流能力主要受水势和潮汐作用影响。
长江入海口的水势与潮汐波动的变化会引起泥沙运动的差异。
水势强劲时，水流的能力增大，可将泥沙向外输移；水势较弱时，泥沙沉积于潮滩区域。
潮汐作用则通过潮汐波浪和漩涡的形成，增大了水流对泥沙的推动力，促进了泥沙的输移。
沉积能力主要受泥沙颗粒特性和水流动力学效应影响。
泥沙的颗粒大小和密度决定了其沉积能力。
较细小的泥沙颗粒可以在水流中悬浮，沉积能力较弱；粗大的泥沙颗粒则更容易沉积于潮滩区域。
环境海洋学
我国长江口水动力学及其泥沙输运规律长江口概况长江口是我国第一大河口，河口地形十分的复杂。
自徐六泾以下，长江河口段由崇明岛将长江分为南支和北支，南支又由长兴、横沙岛分为南、北两港，南港再由九段沙分为南槽和北槽，形成长江口三级分流、四口入海的河势格局，如图所示。
长江入河口长江口水动力过程主要包括径流、潮流、波浪、科氏力、沿岸流及其相互作用。
长江口为中等强度的潮汐河口，长江口门中，浚站多年平均潮差为2.66m，最大潮差为4.62m[1]。
长江口口门外潮汐为正规半日潮，口内潮汐为非正规半日潮。
南支潮差由口门往上游逐渐减小，而北支，由于其河槽呈喇叭型，潮差由口门往上游逐渐增大，且潮差大于南支。
受径流、潮流、波浪等的影响，长江河口动力过程十分复杂，导致长江口沙洲冲淤不定，河势动荡变化，南支主流摆动，北支淤积萎缩。
长江口的波浪以风浪为主，浪向频率与风向频率基本一致，季节性变化十分明显。
春季盛行SE－SSE浪，夏季盛行SSE－S浪，秋季盛行NE－NNE浪，冬季盛行NW－NNW浪，涌浪以偏东浪向为主。
引水船站平均波高为1.0m，最大波高为6.2m[1]。
长江口泥沙来源，有上游流域来沙、口外海滨来沙、河口浅滩和部分河床底沙再悬浮等多种。
根据多年统计资料，长江口多年平均流量为29500m/s，多年平均输沙量为4.66亿t，最大年输沙量为6.78亿t，最小年输沙量为3.41亿t。
这些悬移质经过大通至江阴之间的近口段进入河口段，因水面放宽，水势放缓，悬移质中较粗的颗粒在潮流界附近发生落淤，估算每年约0.6亿t，从而使河口段的悬移质组成发生细化。
长江口床沙自江阴至口门逐渐细化，床沙平均粒径分别为：江阴至中央沙0.137mm，南港主槽0.121mm，北港主槽0.043mm，南槽江亚0.022mm，南槽铜沙0.006mm，南槽口门0.007mm，北槽主槽0.019mm。
北港口门0.0706mm，北港口外0.0090mm，北支0.063mm。
长江口泥沙输移分析
也存在三种不同形式的悬沙环流输移模 式，并分析 了潮流量与输沙率之 间的关系。
关键词 ：长江口；悬沙含 量 ；Ａ Ｃ ；水 沙通量 ；环流输 沙 ＤＰ
中图分类号：Ｔ ４ Ｖ１２
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ — ９ ２ ２ ０ ） ２ ０ ５ — ６ ０ ２ ４ ７ （０ ６ ０ — ０ ９ ０
中的许多概念 ，如起 动流速 和挟沙能力 等 ，是建
立在均匀流这一理想流动模式基础上的 ，然而河
口泥沙输移具有非恒定性 ，这是其与恒定输沙 的
主要 区别ｌ ｌ ｌ 。因此河流稳定情况下的垂 向流速及含 沙量的分布不能直接应用到河 口区的流速与泥沙
收稿 日期 ：２ ０ — ９ １ ０５０—９
样在水流和泥沙运动之间会 出现一个 时差 ，即河
口区的泥沙运动会 出现滞后 现象 ，含 沙量 峰值发 生在低流速时刻圆 。滞后现象不仅对泥沙 的淤积位 置产生影 响，还会 破坏 潮流中悬沙浓度与流速之 间唯一的对应关系 。这给根据一定 的水力条件来 预报悬沙的浓度带来了困难。同时 ，河 口泥沙频 繁起降 ，床 面泥沙密实度随时而变 ，对 泥沙 的起 动和上扬具有不可忽略的影响。
基金项 目：国家 自然科 学基金重点项 目 （０ ３０ ０ ５３９１）
作者简介 ：于 东生 （ ６一，博 士，副教授 ，主要从 事河口、海岸及 海洋水动 力研 究。 １ １） ９
长江 口泥沙输移分析木
于 东生
（ 国家海 洋局第三海洋研 究所 ，福建 厦门 ３ １０ ） ６ ０ ５
摘
要：采用 Ａ Ｃ Ｄ Ｐ实测水流 资料与悬沙含 量实测 资料相结合 的方法，对长江 口悬沙运动进行 分析。结果表 明．泥沙再
悬浮 由潮流驱 动，造成 悬沙含量 变化 滞后 于流速 的变化 ，悬沙含量的峰值滞后 于流速峰值 。悬沙运 动模 式与水流基本一致 ，
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长江口北支强潮河道悬沙运动及输移机制陈炜;李九发;李占海;戴志军;闫虹;徐敏;赵军凯【摘要】随着崇明北侧岸滩的自然淤涨和人工圈围,北支河道显著束窄,“喇叭口”顶点位置下移.在新的地形及流域来水来沙变异背景下,作为长江河口的分支强潮汊道,其悬沙运动与输移特点值得探讨.根据2010年4月小潮至大潮连续8d的半个半月潮水沙观测,结合多年不同河段水沙观测数据得到的含沙量过程曲线显示:整个河道潮流强、含沙量高,含沙量过程曲线呈“单峰-双峰-单峰”的变化特点；河道悬沙的输移以平流输移和“潮泵输移”为主,以“喇叭口”顶点为界,上游段河道平流输移占主导地位,“潮泵输移”次之；下游段“潮泵输移”占主导,平流输移次之.净输沙总量呈:上段河道向海,下段河道向陆,在“喇叭口”顶点附近存在一个泥沙汇聚的最大浑浊带区域.%As the effect of natural accreting processes and artificial reclamation, the river channel of the North Branch in the Changjiang Estuary has narrowed significantly, and the position of summit of the funnel-shape has moved down. As an important strong tidal bifurcation of the Changjiang Estuary, the transport characteristics of suspended sediment in the North Branch is deserving of further discussion and research by considering the changes in river morphology and sediment load from the Changjiang drainage are-a. According to the continuousl observation of flow and sediment during one spring-neap tide cycle in A-pril 2010, together with historical data from different locations, the obtained results are as follows- the current is strong and suspended sediment content (SSC) comparatively high in the North Branch, the process curve of the SSC shows a pattern of "unimodal- bimodal-unimodal"in a half 14 d cycel. Lagrang-ian advection and tidal pumping effect are two main constituents of sediment transport in the North Branch, with spatial variations. Touxing Port can be considered as a transition, where Lagrangian sediment transport dominantes in the upper mouth and the tidal pumping in the lower section. As for the net sediment transport flux, it moved seaward in upper mouth and landward in the lower section. The result suggests a turbidity maximum due to sediment accumulation around the summit.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】8页(P84-91)【关键词】长江口北支河道;含沙量;悬沙输运;潮流;机制分析【作者】陈炜;李九发;李占海;戴志军;闫虹;徐敏;赵军凯【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;荷兰代尔夫特理工大学,代尔夫特2628CN;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】P333.41 引言长江口北支河道西起崇头，东至连兴港，属长江河口“三级分汊、四口入海”中的第一级汊道，同时也是“四口”中最北端的入海口，全长约80km。
历史上北支河道曾是长江主要的入海水道，但随着长江河口的自然演变以及人类活动的影响，尤其自20世纪50年代以来北支河道南北岸沙洲围垦，使北支的河道形貌发生了很大的变化，北支河道逐渐萎缩为以潮流作用为主的潮汐通道［1－4］。
目前北支分流量仅占长江径流量的3%左右［5］，河槽容积不断减小，海图水深5m等深线目前已基本退出该河段。
北支河道的演变对淡水资源安全、后备土地圈围和海岸开发等均具有不可忽视的影响［6－9］。
结合北支河道水沙输运特征及自然演变趋势，针对治理并合理开发利用北支河道问题，诸多研究者作过大量的分析研究［4，9－15］。
通过实施一些工程，北支河势得到了一定程度的改善。
随着兴隆沙、崇明北湖相继完成圈围，北支中段河道河槽已明显束窄，中上河段河宽相对均匀，北支“喇叭口”顶点位置现已下移至头兴港至三条港附近河段（图1）。
图1 北支河势及水沙观测站位北支悬沙以粉砂和黏土为主，床沙以粉砂和细沙为主［7］，在涨潮流作用下河床与水体泥沙交换频繁，并在涨落潮流交替作用下做往复运动。
受科氏力影响，涨潮泥沙靠北输运，落潮时则走崇明一侧。
从总体上看泥沙在青龙港以下向上运输，以上向下运输［16］。
北支在一定条件下存在涌潮现象，期间水体含沙量极高，这也是造成北支泥沙输运的重要方式之一［17］。
径流挟带的泥沙与南支扩散入海泥沙随涨潮回流入北支，这是在北支河道内淤积泥沙的两个主要来源，除此之外，苏北南下的沿岸流挟带的泥沙也有少量进入北支［18］。
在河槽显著束窄的新地形条件及流域水沙变异以及强潮河道性质没有改变的背景下，北支河道悬沙运动与输移特点、河道未来的发展与演变趋势及其对河道整治、滩地资源的开发利用产生的影响需引起必要的重视。
2 现场观测资料2002，2003和2010年分别对北支不同河段进行水文测验，共设7个站位（见图1），其中S1，S2和 S7测站观测时段为2002年9月22－23日大潮、26－27日中潮、29－30日小潮。
期间平均风速3m／s左右，风向为270°～0°；2003年7月15－16日大潮对S3和S5站实施观测，20－21日小潮对S3和S4站实施观测。
平均风速为3～4m／s，风向为90°～180°；2010年4月23－30日对新“喇叭口”顶点附近的S6站进行8d连续观测。
其间4月25日白天至26日，实测平均风速约9m／s，风向130°，在27日夜至28日夜风向转为300°，风速为10～12m／s，最大瞬时风速为12.5m／s，浪高1m左右，至29日风力减弱。
大通站的水情（3d前）见表1。
3 悬沙运动过程及其垂向分布规律3.1 潮流速度与含沙量过程线特征长江口为中等强度潮汐河口，口内潮型属浅海不规则半日潮。
由于受到河槽形态的影响，北支河道潮波发生强烈变形［19］，形成以驻波为主的变态潮波并在上溯过程中形变逐渐增大，平均半日潮潮周期为12.5h左右，潮流运动从低流速时刻（天文小潮）到最大流速时刻（天文大潮）或最大流速时刻到低流速时刻的半个半月潮周期约为7.5～8d。
表1 水文测验期间大通站水情统计平均2002－09－19—测验时段逐日流量／×103 m3·s－1 26 39.6 39.2 38.7 38.1 36.9 36.2 35.8 34.8 37.4 2003－07－13—20 53.1 57.4 57.7 58.0 60.0 58.2 58.1 58.9 57.5 2010－04－20—27 36.8 37.6 38.6 38.2 39.6 40.5 41.8 41.6 39.0北支河道含沙量随低流速到最大流速过程逐渐增加，含沙量峰值出现在涨落急附近，涨潮平均流速和含沙量均大于落潮。
从小潮至大潮的潮周期过程中，含沙量过程可分为3个阶段（见图2a）：第一阶段为小潮阶段（NTP），初始时刻后48h内，其间平均含沙量相对较低，含沙量曲线波动幅度小，一个周期（两个相邻涨憩之间）内只出现一个波峰；第二阶段为寻常潮阶段（MTP），属第49～158h时段，水体含沙量明显增加，在含沙量曲线出现双峰，前峰高度小于后峰高度，含沙量随时间增加使双峰明显变化不一；第三阶段为大潮阶段（STP），属第159小时以后至流速最大时刻，平均含沙量进一步增高，前后峰靠近致双峰特征反而不显著，或形成单峰。
在北支上口段和下口段河道，虽然是从大潮到小潮含沙量变化存在一定差别，观测时段也不同步，但不同潮型含沙量过程曲线的峰值特征与S6测站的基本类似（图2b，c），即半个半月潮周期的小潮—中潮—大潮的含沙量峰值为“单峰—双峰—单峰”的变化过程，表明这一特征在北支具有普遍性。
3.2 含沙量垂向分布3.2.1 大小潮变化观测站S6地处北支最大浑浊带区域内，小潮期虽然水动力较弱，但河道水体含沙量较高（见表2）。
涨落急垂线平均含沙量分别为0.83和0.48kg／m3，落憩至初涨时刻近底层出现含沙量峰值，表层含沙量仅为0.2kg／m3左右，对应近底层含沙量最大值为1.7～3.2kg／m3，中层含沙量在1.0kg／m3左右（见图3a），这与初涨水流将落潮过程下沉泥沙重新掀起有关，说明强潮河道初涨水流来潮快且迅速将落憩下沉泥沙再次扰动悬浮是引起落憩至初涨时刻含沙量垂向分布不均匀的主要原因，而其他时刻含沙量垂向差异不大，一般在0.2～0.6kg／m3，悬沙垂向混合较均匀。