长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化
长江口九段沙下段冲淤演变水动力机制分析
（ 河海 大学 海岸 与海 洋 工程 研究 所 ，江 苏 南 京 ２０ ９ ） １ ８ ０
摘 要 ：概述 了长 江 １ ３深水 航 道 整 治 一期 工 程 及 工程 对 九 段 沙 下 段 地形 冲 淤 的 影 响 。根 据 已建 立 的 坐 标 系下 三维 非 线性 水 流数 学 模 型 ，用 新 测水 文资 料 对模 型 进行 验 证 。利 用 所 建立 的模 型 ， 结台 由现 场测 量 得 到一期 工 程 前 后 九段 沙下 段 近 期 地 形 演 变 ，数 值模 拟 了北 槽 区 域 流 通 量 、底 层 欧 拉 余 流和北 槽 中下段 平 面 水 流 特 征 ，以综 台 分 析 北 槽 水 域 水 动 力 变 化 对 九段 沙 下 段 地 形 冲
九段 沙下段北 移速度加 － ，一期 挖槽所 在位置 已在九段 沙北 移影 响范 围 内 ，九段 沙体下 段不断 陕
向北 淤 长 使 得 疏 浚 难 度 增 大 ，该 段 成 为 一期 挖 槽 疏 浚 维 护 的 重 点 区域 ， 为 保 证 航 道 正 常 运 营 ，
需研究 九段沙 下段地形 演变水 动力机制 ，为制定 减淤 工程 措 施提 供依据 。长江 河 １丰水 多 沙 ， ５ １ 采取 静态 、单 一 、孤立 的水 动 力因素分 析难 以全 面合 理解释其 冲淤演 变机制 ，本 文利用 三维非 线性 水流模 型 ，从北槽 区域工程 前后 流通量 、底 层欧拉余 流 和北槽平 面水 流特征角度综 合分析 九段 沙下段 冲淤演 变水 动力机制 。
Ｏ坐标 系三维 潮流 控制 方程 组包 括 连续 方程 （ ） 动量 方程 （ ） （） － ２， ３ 、４ 和静力方 程（ ） ５：
（ １ ）
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。
长江口横沙浅滩及邻近海域水动力特征分析
长江口横沙浅滩及邻近海域水动力特征分析李身铎;朱巧云;虞志英【摘要】主控本海域泥沙运动和海床冲淤演变的水动力是水体中具有强周期性的潮汐运动和弱周期性的长江径流之耦合.潮汐运动主要由源潮波即半日潮波和日潮波叠加而成,因浅海非线性效应而衍生的浅水潮波也有相当贡献,从而形成具有以半日潮周期为主,且伴有日不等现象的水体流动.基本沿陆岸呈南北向传播的潮波,经长江口门在本海域顺势折向,入横沙浅滩南北的北槽和北港水槽,基本转成东西向的流动.本海域滩槽相间,且处在口门和滨坡交接段,复杂地势制约着潮流运动形式:顺河槽和沿横沙浅滩东侧分别为东西和南北主流向的往复流；而其间的海域基本呈南向流强于北向流的旋转流.正由于这种形式的旋转流存在,造成口外滨坡海床的冲刷以及挖入式港池的深水航道段会有较强的横流出现.长江径流顺河槽下泄东流,出口门后浮置于海外盐水之上,随不同季节,或东南或东北向汇入大海,由此往往造成上下水层流向不一致的垂向结构.【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】17页(P25-41)【关键词】潮流运动;水动力;径流;往复流;旋转流;潮流椭圆;地形特征;风浪;季风【作者】李身铎;朱巧云;虞志英【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;长江水利委员会长江口水资源勘测局,上海 200213;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 引言研究海域处于长江口门段至口外海滨的过渡段，由长江水沙汇集的拦门沙区逐渐过渡到径流和泥沙的扩散沉积区，水动力主要由潮汐运动和长江下泄的径流耦合而成的.其中潮汐运动源于西北太平洋的潮波，其横穿琉球群岛传入中国东海后，其中半日潮波以自由潮波的形式输向西北，沿江浙岸线北上，途径杭州湾和长江口折向西而传入；而部分日潮波北上进入黄海中部形成旋转潮波系统，然后自北向西传到长江口外海域.长江丰沛的径流随季节而变，源源不断顺南北支水槽下泄至外海滨，一般在洪季浮置于口外盐水之上，转向东北扩散，而在枯季则向东偏南方向流散.海域中其他定常性的沿岸流和风海流相对比较弱.因此表现在水流运动中凸显潮汐周期性特征：每太阴日内随月相两涨两落，并日不等明显，一般落潮流强于涨潮流.波浪运动主要以风浪为主，且明显受季风影响，冬季浪向偏东北，夏季浪向偏东南.除台风季节或冬季寒潮大风时偶现6级以上的大浪，一般风浪较小.1 潮汐1.1 潮汐性质根据验潮站的水位资料和潮波数学模拟的分析，选得长江口主要分潮的调和常数振幅分布列于表1.据表可知，在潮汐中以太阴半日分潮M2占绝对优势，且自东向西递增，越近口的越强；日分潮亦有此变化趋势，但变化较缓.（HK1＋HO1）／HM2比值大部分为0.35左右，属半日潮性质.浅水分潮在长江口门附近明显增大，（HM4＋HMS4）／HM2达到0.20左右，而在水深10 m处的鸡骨礁附近和南槽口外较小，仅仅是0.05～0.07.据此长江口门海域潮汐属非正规半日浅海潮类型.1.2 潮汐特征潮差和涨落潮时是表述潮汐特征的重要指标.沿河槽纵向上，潮差由河口外经河口至河口内先增后减；如表2所示，平均潮差在南槽口外的绿华山为2.53 m，向西至北槽的鸡骨礁为2.57 m，入北槽口内的九段东达2.84 m，再沿河道西至横沙东减为2.60 m；在横向上长江南支多槽口门自北向南潮差渐增：佘山2.12 m，横沙东2.60 m，下浚2.91 m，芦潮港达3.33 m［1，2］.潮汐越向南越强.潮差随时间也有一定的变化.长江口门处的横沙，九段沙洪季潮差大而枯季小，口外如大戢山，鸡骨礁潮差则具天文周期，一般3月和9月最大，1月和6月最小.本海域涨潮历时短于落潮历时，在口门内的横沙和南端的芦潮港，落潮历时一般有7 h，长于涨潮历时2 h，向口外涨落潮历时差渐减，口门处佘山、下浚和九段东等落潮历时长1 h，至口外海域鸡骨礁、大戢山，涨潮历时仅短0.75 h，至绿华山，涨落潮历时几乎相等.表1 长江口主要分潮的调和常数振幅分布Tab.1 Harmonic constants of major tide constituents around the Changjiang Estuary北支外庙港 138 28 19 1517 0.34 0.23北港外横沙 132 29 17 16 10 0.35 0.2北槽外中浚 138 3018 16 13 0.35 0.2南槽外芦潮港 150 32 20 11 10 0.35 0.14水深5～15m范围测站调和常数振幅（H）HM2HK1HO1HM4HMS HK1＋HO1）／HM2 （HM4＋HMS4）／HM2 4北支外 1＃ 118 27 16 4 4 0.36 0.07北港外佘山 118 24 15 7 6 0.33 0.11北槽外鸡骨礁 117 28 15 4 2 0.37 0.05南槽外大戢山 122 30 16 5 3 0.38 0.07水深20～30 m范围测站调和常数振幅（H）HM2HK1HO1HM4HMS HK1＋HO1）／HM2 （HM4＋HMS4）／HM2 4北支外 114 25 14 6 5 0.34 0.1北港外 3＃ 111 23 13 7 7 0.32 0.12北槽外 4＃ 109 21 12 7 7 0.3 0.12南槽外绿华山 119 28 16 4 30.37 0.06表2 长江口海域潮差和涨落潮历时Tab.2 Tidal ranges and durations around the Changjiang Estuary58最大潮差／m 4.49 5.05 5.98 4.96 4.52 5.45 4.89涨潮历时／（h：min） 5：45 5：10 5：27 5：26 5：42 6：30 5：50 6：03落潮历时／（h：min） 6：39 7：15 6：58 7：00 6：44 5：56 6：35 6：测站佘山横沙下浚芦潮港九段东鸡骨礁大戢山绿华山平均潮差／m 2.45 2.60 2.91 3.33 2.84 2.57 2.89 2.242 潮流2.1 潮流特征根据本海域众多测流站资料准调和分析后算得的潮流椭圆要素的长轴分析［3］，（WK1＋WO1）／WM2在各槽较小，约0.16～0.39，显示半日分潮流占绝对优势，在口外渐大，约0.35～0.55，显示日分潮流的作用增强，故而潮流运动的日不等现象明显.浅水分潮流在口门附近相对较大（见表3），（WM4＋WMS4）／WM2比值约为0.12～0.21，口外海域相对较小，约在0.03～0.12左右，因此本海域潮流属于非正规浅海半日潮流类型.潮汐和潮流虽属同一类型，但潮流中的日分潮流相对较大，因而在潮流运动中一周日前后两潮的潮流不等现象较更明显. 表3 长江口海域潮流类型分布Tab.3 The distribution of tide current type around the Changjiang Estuary41（WM4＋WMS4）／WM2 0.24 0.23 0.24 0.19～0.18 0.18～0.（WK1＋WO1）／WM2 0.42 0.34 0.24 0.23～0.34 0.34～0.142.2 潮流运动形式研究海域主要以太阴半日分潮流M2主控着潮流运动.根据大量M2分潮流椭圆要素的统计分析（见表4），在北港、北槽和南槽附近，表层椭圆长轴约100～130 cm／s，方向约90°～110°，椭率－0.30～0.45左右，表明潮流较强，基本是沿各槽的走向往复流动，其中港池工程区北侧的北港相对较弱，而工程区横沙南侧的北槽口，特别在深水航道工程后流速较大.自口门至岸滨10 m水深附近为长江口地形过渡段，由沿河槽东西走向的水深线转为沿陆岸南北走向的水深线，水域变得宽阔，从而随之流动的形式也有所改变，流速相应减小，长轴约为80～110 cm／s，潮流旋转性增强，椭率大都在－0.60以上，已具逐时流矢呈顺时针方向旋转的旋转潮流性质，特别在挖入式港池外的深水航道段，椭率大致为－0.70～－0.90，且主轴方向为350°左右的强南北向流动，其流矢常会横穿航道.按流动垂向变化，一般底层往复性质较强，而表层旋转性相对明显（见图1）.图1 1982年M2分潮流椭圆长短轴、椭率（表层）Fig.1 Ecllipse axis and ellipticity of the M2tidal current at 1982表4 长江口海域半日分潮流M2表层椭圆要素分布Tab.4 Ecllipse axis and ellipticity of the M2tidal current around the Changjiang Estuary?2.3 流态和流势本海域的潮流主要由东海沿大陆等深线从东海自东南向西北传播的半日分潮流和由黄海形成的旋转潮波自北向南传播的日分潮流合成而成.传播中不断受到地形制约，当达到长江口附近海床等深线呈横T形分布海域，潮流由南北转折向东西方向，从而该海域在空间上流态相当复杂.在横T形外的岸滨斜坡海域，南北向潮流历时较长，基本呈旋转流状态，而也正是因为这强劲的南北向水流定向冲刷，在海床形成沿等深线走向的冲刷带；在横T形内侧，潮流进入各河槽，受地形约束，即呈现出主轴东西向、流速迅增的往复流，而沿河槽两旁的浅滩东侧，如横沙浅滩东沿，潮流呈现沿滩的往复流.据大量同步测流资料分析，长江口外整体流场呈有与潮位同步的潮周期，如以本海域鸡骨礁设为主港，在其低平潮时前1至2 h，潮流为落潮时段，全海域呈向东偏南外泄的强流（图2－a）；在该港高平潮时前1至1.5 h，产生涨急流（图2－b），全海域呈向西偏北入长江各河槽的强流；而该港低平潮时后的1.5 h，潮流为落憩时段（图2－c），槽口附近呈流向混乱的弱流，10 m水深外为南向潮流；该港高潮时后的1.5 h，潮流为涨憩时段（图2－d），各槽附近为流向不定的弱流，外海则为向北偏西的潮流.一周日内潮流随潮汐两涨两落，但在河口内日不等现象明显，在约10 m以浅的滩槽内，东西向的往复流速基本相当，但通常涨潮流历时长于落潮流时段；而在10 m水深的外海域，特别在北港和北槽口外的10～20 m之间，潮流旋转性较强，但其中沿斜坡等深线的南向流延续时间较长，流速相对较大，这会对海床造成相当的冲刷作用.2.4 流场特征值2.4.1 特征值概况长江口海域西濒诸槽口，槽底较平缓，滩槽交替，等深线大体呈东西走向.向东渐深，约在水深8 m外，底坡变陡，等深线基本呈南北走向，水下地形相对较多变.加之源潮波中的半日和全日两潮波系统在传播过程中的差异以及长江径流外泄的影响，造成流场特征值分布和变化较为复杂.按水深自西向东渐深，即自口门向外海为序，统计测流资料如下.在口门（5～8 m）水深处：最大流速150～240 cm／s（涨潮流）＜180～240 cm／s（落潮流）；平均流速90～240 cm／s（涨潮流）＜210～230 cm／s（落潮流）.在口门外（10～15 m）水深附近：最大流速150～200 cm／s（涨潮流）＜210～230 cm／s（落潮流）；平均流速100～120 cm／s（涨潮流）＞90～100 cm／s（落潮流）.在口门外（20 m）水深附近：图2－a 长江口落潮流矢量场（落转涨）Fig.2－a Distribution of surface current during transient from ebb to flood tide图2－b 长江口涨潮流矢量场（涨急）Fig.2－b Distribution of surface currentat flood maximum图2－c 长江口涨潮流矢场（涨转落）Fig.2－c Distribution of surface currentat transient from flood to ebb tide图2－d 长江口落潮流矢场（落急）Fig.2－d Distribution of surface current at ebb maximum最大流速100～120 cm／s（涨潮流）＜110～130 cm／s（落潮流）；平均流速80～100 cm／s（涨潮流）＜90～120 cm／s（落潮流）.据流向分布统计，与M2分潮流和日分潮流合成流矢方向一致.在水深5～8 m的水域的槽内，落潮流方向为东略偏南，涨潮流方向为西略偏北，潮流流矢为顺时针向旋转的往复流动；在浅滩处则沿边滩线作往复流动；向东至深水区，水流主轴不断缩短，方向不断右转，落潮流向渐由东南转成南向，而涨潮流渐由西北向转为近北向，潮流转变为流矢作顺时针向旋转的旋转流动.据潮流垂向分布统计分析，由于长江径流流出口门后浮置于外海盐水上向外输送扩散，在口门外往往造成水流流向上下不一致，也造成上下水层涨、落潮流大小和历时的差异，这种上下层水流运动不一致的现象，特别在各槽口外海域的洪季表现更为明显，经常出现表底层水流方向几乎相反的现象.2.4.2 工程区水域流场特征值（1）挖入式港池横沙浅滩水域在横沙浅滩区南北侧潮流强度主要受北港、北槽潮流的影响，涨潮流时以浸滩流为主，落潮流则沿滩面地形，流向深水区呈归槽性质，在横沙北沿近北港，涨落潮流特征值列于下表（见表5）.表5 横沙北域潮流特征值Tab.5 Characteristics of tide current around the north region of Hengsha Shoal前潮 0.54 1.16（275°） 0.86 1.22（105°）后潮 0.57 1.03（267°） 0.78 1.39（97°）由于受北港下泄径流的影响，落潮流明显大于涨潮流，涨落潮流流向差为170°，潮流主要呈往复性质.横沙南沿为北槽主汊道，受其影响与北港略有不同（见表6）.表6 横沙南沿水域潮流特征值Tab.6 Characteristics of tide current around the south region of Hengsha ShoalN2 站前潮 0.86 1.31（315°） 1.09 1.75（118°）后潮 0.86 1.58（327°） 0.85 1.26（125°）N3 站前潮 0.781.24（299°） 1.05 1.43（118°）后潮 0.76 1.15（299°） 0.72 1.21（117°）南沿潮流日不等现象比较明显，一周日两涨两落的潮周期中，前潮的落潮流明显大于涨潮流，而后潮涨、落潮流的大小几乎相等，而且南沿的涨潮流向更偏北，而落潮流更偏南.此外，由于北港、北槽间存在着明显的水位差，由此产生横比降，大潮落急时，北港高于北槽0.29 m，水面横比降达万分之0.03.在1998年8月长江洪水洪峰过境，横沙南侧的水文站和北侧的共青圩站月均水位明显高于枯季，月均水位分别达2.30 m和2.40 m，南北两侧水位差落急时均高出枯季0.06～0.08 m，反映了北港部分潮量可通过横沙浅滩滩面补给进入北槽，这种现象，当北导堤建成后，受北导堤影响，得到拦截，加大北导堤外侧的沿堤流强度，加强了沿堤串沟的发育. （2）外航道海域由表7可知，在北港和北槽口门横沙浅滩前端的2301、2401站，涨落潮平均流速表层为1.30～1.40 m／s左右，最大1.5～2.0m／s，底层平均为0.50～0.80m／s，平均落涨潮流方向分别约为100°和285°，为往复流，落潮大于涨潮；向海方向水深10～15 m间的2302、2402站，表层涨落平均流速为0.8～0.9 m／s，底层为0.5 m／s左右；该段水域潮流日不等现象明显，一周日内前后两潮流速相差甚大，且落潮流向差30°～50°.水深15～25 m间的2108、2109站，平均流速表层涨潮流为0.6～0.85 m／s左右，落潮流为0.74～0.79 m／s，底层涨落潮流0.4～0.5 m／s，涨落潮流速相近，日不等现象不明显，受长江径流影响甚小，经推算该水深范围最大流速一般不超过1.0m／s.据测流资料绘出的逐时流矢图（见图3）明确显示，在横沙浅滩东侧10～15 m水深的外航道区，有较强的横穿航道的南向流矢.表7 外航道海域洪季大潮潮流特征值Tab.7 Characteristics of tide current around the outer shipping channel测站层次流速／（cm·s－1）流向／（°）流速／（cm·s－1）流向／（°）落潮流历时／h涨潮流历时／h 2301表 128 107 105 290 7.0 5.8口门2401底 34 96 52 280 6.9 6.9表 140 119 126 280 5.2 6.8底 78 126 63 312 6.1 5.1 2302表 95 137 83 247 6.7 4.0水深10～15 m 2402底 44 119 44 274 6.1 5.9表75 103 122 239 5.3 7.1底 39 111 59 259 6.2 7.0 2108表 76 116 72 18 4.1 6.2水深15～25 m 2109底 44 188 39 334 7.3 5.1表 56 136 101 298 9.8 5.8底 65 107 64 278 8.1 5.1测站层次流速／（cm·s－1）流向／（°）流速／（cm·s－1）流向／（°）落潮流历时／h涨潮流历时／h 2301表 165 90 82 336 7.4 4.8口门2401底 60 107 43 299 6.5 4.7表 160 109 110 311 6.9 6.0底 90 109 50 296 7.3 6.5 2302表 116 95 48 245 8.9 5.3水深10～15 m 2402底 4385 42 289 5.1 7.9表 120 79 73 257 6.9 5.7底 37 87 40 292 5.7 6.1 2108表 81 87 98 8 7.1 8.1水深15～25 m 2109底 40 131 62 314 6.2 6.1表 92 92 25 15 7.2 2.1底 41 77 54 288 6.0 6.0图3 长江口洪季大潮表层矢量图Fig.3 Surface current’s distribution of a spring－tidal cylce during summertime2.5 北槽深水航道工程后流场变化近年长江口有众多的港口和水利工程，其中最大并离工程区最近的是北槽深水航道工程.为了探明该工程建成后对口门和周边海域流场的影响，分别将北槽口门及口外在工程前后相近的测点的观测结果作一比较.同时为了能较客观的对比，统一取洪季大潮期间，并且根据潮差对流速予以订正.于2004年长江口北槽深水航道南北导堤竣工后，在北导堤前端及横沙浅滩东侧进行了多站点潮流观测，计算所得的M2分潮流椭圆要素及特征值列于下表（见表8和表9）.在特征值表中我们特别分列了前潮和后潮的流速、流向，意在表明该海域潮流在一周日中前后两个涨落潮中存在着值得关注的不等现象，见表10.表8 工程后（2004年）北槽口外M2分潮潮流椭圆要素Tab.8 Ellipse parameters of tidal current of M2 constituent out the North Passage after 2004站位长轴W／（cm·s－1）短轴ω／（cm·s－1）椭率K（－ω／W）长轴向θ／（°）发生时间τ／h CS4D 103 26 －0.26 120 3.76 CS5D 91 44 －0.49 96 2.95 N2 93 61 －0.65 98 3.28 N3 58 47 －0.80 1132.88 N4 59 53 －0.89 175 5.51表9 工程后（2004年）北槽口外海域潮流特征值Tab.9 Characteristics of tide current out the North Passage after 2004 cm·s－1站位层次最大流速（流向）平均流速（流向）最大流速（流向）平均流速（流向）最大流速（流向）平均流速（流向）最大流速（流向）平均流速（流向）CS4D 表 259（116°） 147（108°） 180（313°） 147（308°） 222（120°） 138（168°） 212（108°）170（303°）底 117（113°） 66（113°） 93（291°） 65（287°） 138（114°）73（114°） 148（291°） 91（294°）CS5D 表 218（92°） 149（93°） 145（271°） 94（282°） 196（94°） 157（89°） 178（273°） 273（122°）底98（95°） 69（95°） 116（275°） 71（277°） 97（95°） 61（98°） 121（267°） 76（280°）N2 表 203（149°） 134（120°） 191（229°） 153（241°） 222（114°） 165（86°） 145（262°） 111（253°）底 107（148°）68（115°） 83（280°） 65（264°） 122（96°） 71（81°） 94（276°） 65（279°）N3表 190（168°） 97（134°） 183（185°） 136（218°） 175（80°） 119（88°） 123（188°） 82（234°）底 45（160°） 38（123°） 57（242°） 49（257°） 57（71°） 37（84°） 50（235°） 37（311°）N4 表258（124°） 124（157°） 182（189°） 122（247°） 167（169°） 123（102°） 135（184°） 84（240°）底 168（88°） 61（109°） 74（197°） 53（262°） 61（74°） 44（91°） 68（277°） 53（284°）表10 北槽深水航道工程前后潮流特征值比较Tab.10 Comparison between current characteristics before and after the Deep Waterway Project注：W，θ和K 所表示的意义同表4.为验证深水航道工程后对口门和周边海域流场的影响，分别将南北槽口门及口外在工程前后相近测点的观测结果作一比较.其中如CS4D位于北槽口门，与1982年未建工程前的2401站相比，潮流速仍保持了落潮流强于涨潮流强劲优势，但由于南北导堤工程后，限制了潮流的侧向运动，潮流椭圆趋于扁平，往复流加强，M2分潮椭圆率表层由－0.32减小为－0.26，特别工程后，涨潮流速明显增大，由工程前的平均落潮流速150 cm／s大于涨潮流速118 cm／s，转成落潮流速143 cm／s小于涨潮流速159 cm／s.在口门外横沙浅滩以东的N4和CS5D站与1982年测量的2402站比较，2004年潮流主轴方向，特别表层比1982年明显偏南北，南向潮流更大（见图4）.此外，工程后潮流椭率明显增大，特别底层达－0.93，成为典型的旋转流.这无疑是受到长江口深水航道工程影响，北导堤阻挡了横沙北部北港越滩水流，抬高水位，加大水面比降，从而也加大由北而南的落潮流强度，在洪季其影响可及横沙浅滩以东的鸡骨礁水深10～15 m水域.由此估计也会对横沙浅滩港区工程的外航道海域产生影响.图4 长江口工程前后M2分潮椭圆要素及余流（表层）Fig.4 Residual current and elliptic parameters of M2tide of Yangtze Estuary3 余流本文所述余流特指在近河口海岸的有潮海域中，在实测流中分离出具有潮周期的主要流动后余下的水体流动.由此所得的余流是一种流场中特定地点的欧拉型流.余流包括所有非潮周期性的定常流动.长江口每年有巨量的径流外泄入海，是本海域余流的最主要部分；还有潮波入浅水后变形而生的潮汐余流；此外有多种成因而生的风海流、密度流、倾斜流等影响本海域极为有限.由于余流相对较小，而且在观测中由于气象因素的不规则扰动、海况的差异以及人为的差错，不易测准.但据我们统计了大量资料，得到长江口门外的余流尚有相当的规律性［4］.大约可以横沙浅滩向外一线为界，该线以北洪季表层余流方向为向东偏北，在北港口门内流速极大，至佘山附近流速减为48 cm／s，流向75°，继而延向东偏北方向，流速略减约40 cm／s，浮置于海水表层流向大海，这一条余流流路明示长江夏季最强一股下泄径流入海的途径（见图5）.横沙浅滩以南表层余流出口门后则沿滩槽向东南方流去，流速较小约30 cm／s左右，至鸡骨礁附近，流向在159°～206°之间，流速约45 cm／s，接着便与北槽和南槽外泄的东向偏南的余流相汇而入外海.由于余流的成分较多，因而其垂直结构复杂多变，一般底层余流甚小，约在5 cm／s左右，在河口内表底层流向一般均一致，而在口外底层以西北方向最多，表底层方向不一致居多.图5 长江口表层余流Fig.5 Surface residual current around the Changjiang Estuary4 波浪长江口区的波浪主要取决于风的盛衰，同时也受到海域地理形态的限制.根据本海区仅有的横沙、佘山、引水船、芦潮港、大戢山和嵊山等测站的观测资料分析，获知海浪和台风浪的分布状况及变化规律.4.1 风浪浪向分布本区风浪主要取决于风向，沿海盛行浪向与盛行风向颇为一致.冬季以偏北向浪占优势，西北到东北方向的波浪点频率超过60%，其中佘山为64%，大戢山为63%，嵊山为75%.夏季以东南偏南向浪占优势，东南到南向浪频率之和为40%～50%，其中佘山、引水船以东南偏南向浪为主，频率分别为14%和24%，大戢山以东向浪为主，频率为17%，嵊山以南向浪为主，频率为22%.春季：由于气旋和反气旋交替活动，风向不稳定，浪向比较分散，海区一般以东南浪和东南偏南浪占多数，频率在20%左右.秋季：海域以偏北浪为主，佘山和引水船频率分别为22%和18%，嵊山频率为24%.4.2 风浪波高和周期分布据海区内佘山、引水船、大戢山和嵊山4测站多年风浪资料统计如下表（见表11）.4.3 横沙浅滩区的波浪根据1999年6—11月间在横沙浅滩相邻的崇明东滩东侧5 m水深处的佘山岛东侧进行了为期半年的波浪观测，统计结果列于表12和表13.表11 长江口区风浪分布Tab.11 Distribution of wind－induced wave around the Changjiang Estuary?表12 佘山实测波周期、波高表Tab.12 The measured wave period，wave height at Sheshan?表13 佘山各向波浪频率统计Tab.13 Anisotropic wave frequency statistics at SheshanN NNE NE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C波向频率波向9 17 7 6 13 6 8 7 7 2 1 0 1 1 4 3风浪频率13 21 6 1 2 7 9 8 8 2 2 1 1 1 4 17涌浪频率－－3 8 18 2－－－－－－－－－70上述观测资料表明的，以风浪为主，风浪出现频率99%，涌浪出现为30%，混合型浪频率为30%，平均周期为3.3 s，最大周期为8 s.风与波浪关系密切，在观测期间≥8级的大风天数为16 d，实测最大风速为25 m／s，出现日期为9月，相应风向为NNE，实测最大波高为3.5 m，出现日期为同样的9月，波向NNE. 4.4 北槽口外近岸海域的波浪位于长江北槽口外九段沙浅滩东侧的引水船站观测的波浪资料，亦可作为横沙浅滩工程区参考应用（见表14、15和图6）.表14 引水船累年各月波要素（1979—1998）Tab.14 The wave elements of Yinshuichuan by month（1979—1998）1 1.0 2.7 3.4 8.1 2 0.9 2.9 3.4 7.9 3 0.9 2.6 3.4 8.3 4 0.9 2.6 3.5 11.2 5 0.9 2.6 3.5 11.7 6 0.9 2.8 3.4 9.4 7 0.9 2.7 3.3 11.7 8 0.9 2.5 3.3 10.7 9 1.02.73.3 10.4 10 0.9 2.6 3.4 14.5 11 0.9 2.7 3.3 8.9 12 0.9 3.03.2 7.5年均 0.9表15 引水船累年各向波要素（1979—1998）Tab.15 The wave parameters at Yinshuichuan（1979—1998）?图6 引水船站全年风向、浪向玫瑰图Fig.6 Rose diagram of wave and wind direction at Yinshuichuan波浪传播进入浅滩区后，发生变形形成破碎波，产生紊动的破波水流直接对浅滩区水流和泥沙运动产生影响，按不同波高频率统计，推算得横沙浅滩不同波高条件下的破波水深如表16.表16 不同波高频率的破波水深Tab.16 Wave－breaking depth at differentwave height and frequency77 0.5～1.0 44.2 1.54 1.0～1.5 21.7 2.31 1.5～2.0 9.4 3.08 2.0～3.0 7.0 4.62 3.0～3.5 0.4 5.0～0.5 19.3 0.38 由此可见，在横沙浅滩大部分滩区内，可置于破波水流作用之下，从而加强了破浪对滩面泥沙的冲刷和粗化，并影响滩面地形冲淤，台风浪对滩面的冲刷作用将更为强烈.同时可引起沿岸堤防的摧毁破坏，如1997年出现的9711号台风所产生的增水和大浪，对横沙东滩堤边高滩陡坎冲刷，直接暴露光滩，引起海塘出险.4.5 长江口外海域的波浪根据嵊山站（1979—1998年）的资料，本海区地处季风区，冬天盛行偏北风，夏季盛行偏南风，波浪明显受季风影响.根据位于工程区南约65 km，水深约26 m，具有开阔海面的嵊山测波资料分析，累年的年平均波高为1.2 m.最大波高为13.0m，出现在9月，其次是11.5 m，出现在8月，波高均为偏东向.全年除4、5、6三个月平均波高略小，在1.0～1.1 m外，其余各月平均波高均为1.3 m，全年平均波高的波级出现频率：0～2级为35.5%；3级浪为34.9%；4级浪为23.0%；5级浪为6.1%，6级和7级以上的大浪极少出现，仅为0.5%和0.3%.该测站5 m以上的大浪几乎都出现在台风季节，浪向NNE－SSE.冬季寒潮大风也能在本海域形成5 m大浪，但很少出现.累年平均周期为5.1 s，最大周期为13.6 s （见表17和表18）.表17 嵊山累年各月波高周期统计（1979－1998）Tab.17 The climatological wave height and period at Shengshan（1979—1998）月份 H／m Hmax／m T／s Tmax／s 1 1.3 3.7 4.7 7.9 2 1.3 3.5 4.9 9.0 3 1.3 3.8 4.7 11.1 4 1.1 3.6 4.2 7.8 5 1.0 4.0 4.2 9.6 6 1.1 5.7 4.4 8.3 7 1.2 5.2 4.6 9.9 8 1.3 10.0 4.8 12.4 9 1.3 13.0 4.9 13.6 10 1.3 6.8 4.7 11.2 11 1.3 4.3 4.8 9.0 12 1.3 4.5 4.7 9.2年1.2 13.0 4.6 13.6表18 嵊山累年各向波高、频率统计（1979－1998）Tab.18 The climatological wave height and frequency at Shengshan（1979—1998）N 1.6 6.3 4.0 S 1.1 3.7 5.6 NNE 1.3 6.3 10.9 SSW 1.2 3.2 2.2 NE 1.3 8.5 17.6 SW 1.2 5.2 0.6 ENE 1.3 11.0 16.2 WSW 0.6 4.0 0.2 E 1.2 13.0 8.3 W 0.7 2.1 0.2 ESE 1.2 10.0 7.9 WNW 0.8 3.5 0.4 SE 1.2 6.8 10.7 NW 1.0 3.8 2.9 SSE 1.2 4.2 9.1 NNW 1.5 4.3 3.9 图7 嵊山站全年风向、浪向玫瑰图Fig.7 Rose diagram of wave and wind direction at Shenshan5 结论挖入式港池工程区地处横沙浅滩及其以东临近水域.潮波运动和入海径流主控着该区水动力.潮波中基本的半日分潮波和日分潮波由不同来向进入本区滩槽交替和滩坡交接的地形环境，形成了该水域相对复杂的水流运动：主轴为东西方向的往复流和南向流较强的旋转流交替的流势.于北港和北槽河槽及其延伸地段一般以明显的往复流为主，最大流速约为220 cm／s左右；槽间的横沙浅滩以东，近滩为以西北向为主的贴滩往复流，以东海域为南北向较强的往复流，其中南向流可达258 cm／s.长江径流外泄入海对流场也有较大的贡献，除了增强落潮流势外，还影响了流场的垂直结构.据本文水动力的分析，建议在挖入式港池的平面设计的外廓界布置中，尽可能沿等深线周围；深水航道及其入池口尽可能向南和向东移以减小横流的影响.由于港池被圈围在河口最大浑浊带，阻隔了滩槽的泥沙交换，常年平均小于1 m的风浪，不会对港池和航道有明显的影响.［参考文献］［1］丁文兰.东海潮汐和潮流特征的研究［J］.海洋科学集刊，1984，21：135－148.［2］李身铎.长江口潮流垂直结构［J］.海洋与湖沼，1980，11（2）：98－108.［3］方国洪.潮汐和潮流的分析和预报［M］.北京：海洋出版社，1986. ［4］李身铎.长江口北槽口外海域流场分析［R］／／长江北槽深水航道三期工程研究报告.上海：华东师范大学，2005.。
河流入海口湾泥沙运移与水动力过程
河流入海口湾泥沙运移与水动力过程河流入海口湾，泥沙运移是一个复杂而又重要的过程。
它不仅影响着河流的水质和生态环境，也对海湾的地貌和生态系统产生着深远的影响。
本文将从泥沙运移的机制和水动力过程两个方面来探讨这一话题。
一、泥沙运移的机制泥沙运移主要有两种机制：悬移负荷和底负荷。
悬移负荷是指泥沙以悬浮的形式随水流运动，而底负荷则是指泥沙沉积在河床上，随着水流的冲刷而向下游运动。
悬移负荷是泥沙运移的主要方式。
当河流水流速度较快时，它能够携带大量的泥沙颗粒，形成悬浮负荷。
这些泥沙颗粒在水流的作用下，会发生碰撞和摩擦，从而形成沉积物之间的相互作用。
这种相互作用使得泥沙颗粒之间形成聚集体，进一步增加了泥沙的运移能力。
底负荷主要发生在水流速度较慢的地方，比如河流的下游和河口地区。
在这些地方，泥沙颗粒会沉积在河床上，形成底负荷。
随着水流的冲刷作用，泥沙会向下游运动，最终进入海湾。
二、水动力过程对泥沙运移的影响水动力过程是指水流的运动规律和特性。
它对泥沙运移有着重要的影响。
以下是几个主要的水动力过程：1. 水流速度：水流速度是泥沙运移的重要因素之一。
当水流速度较快时，它能够携带更多的泥沙颗粒，增加泥沙的运移能力。
而当水流速度减慢时，泥沙会沉积在河床上，减少泥沙的运移能力。
2. 水流方向：水流方向也对泥沙运移有着重要的影响。
当水流方向改变时，泥沙颗粒会受到水流的推动而改变运动方向，最终进入海湾。
3. 水流的湍流性：湍流是指水流中出现的涡流和旋涡。
湍流能够增加泥沙颗粒之间的碰撞和摩擦，从而增加泥沙的运移能力。
4. 水流的沉积能力：水流的沉积能力指的是水流对泥沙的沉积作用。
当水流的沉积能力较强时，泥沙会沉积在河床上，减少泥沙的运移能力。
综上所述，河流入海口湾的泥沙运移是一个受到水动力过程影响的复杂过程。
通过了解泥沙运移的机制和水动力过程，我们可以更好地理解这一过程对河流和海湾的影响。
这也为我们制定合理的环境保护和治理措施提供了科学依据。
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。
长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径
长江口南汇咀近岸水域泥沙输移途径
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。
作者：陈吉余陈沈良丁平兴杨世伦作者单位：华东师范大学河口海岸国家重点实验室，上海200062 刊名：长江流域资源与环境 ISTIC PKU CSSCI 英文刊名： RESOURCES AND ENVIRONMENT IN THE YANGTAE BASIN 年，卷(期)： 2001 10(2) 分类号： X2 关键词：泥沙输移异重流泥沙通道南汇水下沙咀长江口。
大河口潮滩地貌动力过程的研究——以长江口为例
大河口潮滩地貌动力过程的研究——以长江口为例杨世伦;谢文辉;朱骏;赵庆英【期刊名称】《地理学与国土研究》【年(卷),期】2001(17)3【摘要】该文阐述河口潮滩的发育依赖于河流泥沙来源、河口动力和海底地形诸方面的有利条件。
长江口潮滩在世界大河三角洲潮滩发育中独具特色。
大河口潮滩的平面形态有“长条状”、“裙状”、“沙咀状”和“江心洲”型 ,横剖面形态有“宽缓型”、“陡岸型”和“侵蚀崖型”。
主河道两侧潮滩水流基本上是往复流 ,但岛屿面向外海一侧的潮滩是旋转流。
潮滩近底流速随着高程的增大而减小。
虽然潮汐始终是潮滩水动力的控制因子 ,但径流起着加强落潮流和改变流速不对称性的作用。
潮滩上的波能随风力、水深、滩坡和植被状况而变化。
长江口潮滩水体属高浑浊水体 ,悬沙浓度变化于每升几百毫克至每升几万毫克之间。
在总体迅速淤涨的背景下。
【总页数】5页(P44-48)【关键词】潮滩;地貌动力学;长江口;泥沙;河口动力学;潮沟系统;三角洲【作者】杨世伦;谢文辉;朱骏;赵庆英【作者单位】华东师范大学河口海岸国家重点实验室;国家海洋局东海海洋工程勘测设计研究院【正文语种】中文【中图分类】P737.121【相关文献】1.波流共同作用下潮滩剖面沉积物和地貌分异规律——以长江口崇明东滩为例 [J], 刘红;何青;吉晓强;王亚;徐俊杰2.长江口南北槽分流口动力地貌过程研究 [J], 谢华亮;戴志军;李为华;林益帆;李九发;3.长江口扁担沙动力地貌变化过程研究 [J], 何钰滢; 戴志军; 楼亚颖; 王杰4.开敞大河口滩槽冲淤对台风的响应及其动力泥沙机制探讨——以长江口南汇边滩-南槽-九段沙系统为例 [J], 杨世伦;丁平兴;赵庆英5.淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展 [J], 王宁舸;龚政;张长宽;赵堃;耿亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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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。
水流动力学效应主要指水流速度、方向等参数对泥沙沉积的影响。
水流速度越大，泥沙沉积能力越小；水流方向则会影响泥沙的输移方向。
四、长江口潮滩的冲淤变化规律
长江口潮滩的冲淤变化规律受多种因素的共同影响，包括水动力条件、泥沙输移机制、气候变化等。
在长时间尺度上，潮滩的冲淤过程呈现出较为明显的周期性变化。
长江入海口水势和潮汐波动的周期性变化直接影响了潮滩的冲淤过程。
长江水势强劲时，潮滩发生淤积；水势减弱时，则潮滩发生冲刷。
另外，潮汐波动的周期性变化也会导致冲淤变化。
当潮汐波动的周期较长，涨潮和退潮的幅度较大时，潮滩易发生冲刷；当潮汐波动的周期较短，涨潮和退潮的幅度较小时，潮滩易发生淤积。
气候变化也会对潮滩的冲淤变化产生影响。
气候变暖导致冰川融化和降水增加，进一步影响海平面的上升和长江径流的增加。
这些因素共同加剧了潮滩区域的冲刷作用，使其发生更为频繁的冲刷过程。
而当气候趋向寒冷时，冰川融化的减少和
降水量的减少，减小了潮滩的冲刷作用。
五、结论
长江口潮滩的水动力过程、泥沙输移与冲淤变化是相互关联、相互作用的。
长江入海口的水动力条件和潮汐作用直接影响了潮滩的水动力过程和冲淤变化。
水流能力和沉积能力共同决定了潮滩泥沙的输移，并导致潮滩的冲淤过程。
气候变化进一步影响了潮滩的冲刷作用。
六、展望
长江口潮滩的水动力过程、泥沙输移与冲淤变化是一个复杂的动态系统，今后的研究仍然需要进一步深入。
随着科学技术的不断发展，研究人员将能够更全面、更准确地揭示长江口潮滩的水动力过程与泥沙输移机制以及冲淤变化规律，为长江口地区的生态环境保护和人类活动提供科学依据
在长江口潮滩的水动力过程中，泥沙输移与冲淤变化是密切相连的。
长江入海口的水动力条件和潮汐作用对潮滩的水动力过程和冲淤变化有直接影响。
首先，长江口潮滩的水动力过程主要受到潮汐作用的影响。
潮汐是由引力和离心力共同作用产生的，其周期性变化会导致潮汐波动的涨落，并对潮滩的冲淤变化产生影响。
当潮汐波动的周期较长，涨潮和退潮的幅度较大时，潮滩易发生冲刷。
水流在涨潮时冲刷潮滩，携带大量泥沙，造成潮滩的银行侧方冲断，泥沙被带到下游，形成冲淤变化。
而当潮汐波动的周期较短，涨潮和退潮的幅度较小时，潮滩易发生淤积。
退潮时，水流速度减小，无法带走潮滩上的泥沙，导致泥沙沉积，形成淤积。
其次，气候变化也对潮滩的冲淤变化产生影响。
气候变暖
导致冰川融化和降水增加，这两个因素会进一步影响海平面的上升和长江径流的增加。
海平面上升会加大潮滩的冲击力，进一步加剧冲刷作用，使其发生更为频繁的冲刷过程。
同时，长江径流的增加会带来更多的泥沙输入，增加了潮滩的淤积。
这些因素共同作用，使得气候变暖会加剧潮滩区域的冲刷作用。
反之，当气候趋向寒冷时，冰川融化的减少和降水量的减少会减小潮滩的冲刷作用。
综上所述，长江口潮滩的冲淤变化是由水动力过程和泥沙输移共同作用的结果。
水流的能力和沉积能力决定了潮滩泥沙的输移，并导致潮滩的冲淤过程。
潮汐作用和气候变化是影响潮滩冲淤变化的重要因素。
长江口潮滩的冲淤变化对生态环境和人类活动都具有重要影响。
展望未来，对于长江口潮滩水动力过程和泥沙输移机制的研究还需要进一步深入。
随着科学技术的不断发展，研究人员将能够更全面、更准确地揭示长江口潮滩的水动力过程与泥沙输移机制以及冲淤变化规律。
这对于长江口地区的生态环境保护和人类活动提供科学依据具有重要意义。
此外，还需要加强与气候变化的研究，深入探讨气候变化对潮滩冲淤变化的影响，为应对气候变化带来的挑战提供科学指导
综上所述，长江口潮滩区域的冲淤变化是由水动力过程和泥沙输移共同作用的结果。
水流的能力和沉积能力决定了潮滩泥沙的输移，并导致潮滩的冲淤过程。
潮汐作用和气候变化是影响潮滩冲淤变化的重要因素。
长江口潮滩的冲淤变化对于生态环境和人类活动都具有重要影响。
首先，长江口潮滩是重要的生态系统，冲淤变化会直接影响植被的分布和生物多样性。
当潮滩区域发生冲刷作用时，
生态系统中的植被和动物会受到破坏，导致生态平衡的破坏。
此外，冲淤变化还会影响渔业资源的分布和数量，对当地渔民的生计产生影响。
另外，长江口潮滩的冲淤变化也对人类活动产生重要影响。
首先，长江口是我国最重要的沿海经济区之一，冲淤变化会影响港口的航道深度和安全性，影响航运业的发展。
其次，冲淤变化还会导致滩涂及沿海地区的土地退化和沙漠化，给当地农业生产和人居环境带来不利影响。
因此，对于长江口潮滩冲淤变化的研究至关重要，可以为保护生态环境和促进经济发展提供科学依据。
展望未来，对长江口潮滩水动力过程和泥沙输移机制的研究还需要进一步深入。
随着科学技术的不断发展，研究人员将能够更全面、更准确地揭示长江口潮滩的水动力过程与泥沙输移机制以及冲淤变化规律。
特别是利用先进的遥感技术和数值模拟方法，可以更好地监测和预测潮滩冲淤变化，为相关部门的决策提供科学支持。
此外，还需要加强与气候变化的研究，深入探讨气候变化对潮滩冲淤变化的影响。
气候变暖导致冰川融化和降水增加，加剧了潮滩的冲刷作用和淤积现象。
因此，应加强气候变化与潮滩冲淤变化之间的关系研究，为应对气候变化带来的挑战提供科学指导。
综上所述，长江口潮滩冲淤变化是复杂的自然过程，受到水动力和泥沙输移的共同作用。
冲淤变化对生态环境和人类活动具有重要影响，因此需要进一步深入研究潮滩的水动力过程和泥沙输移机制。
随着科学技术的发展，我们可以更好地监测和预测潮滩冲淤变化，为保护生态环境和促进经济发展提供科学支持。
此外，还需要加强与气候变化的研究，深入探讨气候
变化对潮滩冲淤变化的影响，为应对气候变化带来的挑战提供科学指导。