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长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异

乔立新 张国安 何青 张卫国 李茂田

乔立新,张国安,何青,等. 长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异[J]. 海洋学报,2020,42(3):107–117,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.010
引用本文: 乔立新,张国安,何青,等. 长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异[J]. 海洋学报,2020,42(3):107–117,doi:10.3969/j.issn.0253− 4193.2020.03.010
Qiao Lixin,Zhang Guoan,He Qing, et al. Tidal and seasonal asymmetry of suspended sediment concentration in branched channels of the Changjiang River Estuary[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(3):107–117,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.010
Citation: Qiao Lixin,Zhang Guoan,He Qing, et al. Tidal and seasonal asymmetry of suspended sediment concentration in branched channels of the Changjiang River Estuary[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(3):107–117,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.010

长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异


doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.03.010
详细信息
    作者简介: 乔立新(1992-),女,山西省晋中市人,主要从事河口海岸水沙过程研究。E-mail:qiaolx1992@163.com
    通讯作者: 张国安,副教授,主要从事河口海岸动力地貌和动力沉积研究。E-mail:gazhang@sklec.ecnu.edu.cn
  • 基金项目:  国家自然科学基金(41671007);国家重点研发计划(2017YFE0107400);科技部基础性工作专项重点项目(2013FY112000)。

Tidal and seasonal asymmetry of suspended sediment concentration in branched channels of the Changjiang River Estuary

More Information
  • 摘要: 入海河口由于径流的存在以及河口地貌形态的影响,存在涨、落潮水动力、悬沙以及盐度分布等不对称现象,同时这一不对称现象还存在显著的区域性和季节性差异。根据2013年7月和2014年1月洪、枯季长江口定点准同步水文泥沙调查结果,发现长江口分汊型河槽悬沙浓度在时间上存在洪枯季、大小潮不对称特征,在空间上存在东西向沿程分布、南北向横向分布以及垂向上表底层分布不对称特征。河势演变形成南、北支河口涨、落潮悬沙浓度不对称分布的整体格局;洪、枯季变化影响河口涨、落潮悬沙分布的再分配过程;大潮涨、落潮过程对悬沙分布不对称影响显著大于小潮;季节性风浪作用影响河口最大浑浊带涨、落潮悬沙不对称南北差异;底部高含沙浓度对口门段涨、落潮悬沙不对称性贡献显著。
  • 图  1  研究区域及观测站位布置

    Fig.  1  Locations of the survey stations in Changjiang River Estuary

    图  2  OBS浊度和悬沙浓度的关系

    Fig.  2  The relationship of the turbidity measured with OBS and suspended sediment concentration

    图  3  观测期间长江大通站径流量

    Fig.  3  The runoff of Datong Station during observation period in Changjiang River

    图  4  长江口典型河槽洪枯季(a)、大小潮(b)悬沙浓度分布

    Fig.  4  Suspended sediment concentration in typical channels of flood and dry seasons (a), spring and neap tide (b) in the Changjiang River Estuary

    图  5  南支河口典型河槽悬沙浓度沿程分布

    Fig.  5  Distribution of suspended sediment concentration along the typical channels of the South Branch of Changjiang River Estuary

    图  6  南支河口典型河槽悬沙浓度洪、枯季涨、落潮沿程分布

    Fig.  6  Distribution of suspended sediment concentration between flood and ebb of flood and dry seasons along the typical channels of the South Branch of Changjiang River Estuary

    图  7  南支河口典型河槽悬沙浓度大、小潮涨、落潮沿程分布

    Fig.  7  Distribution of suspended sediment concentration between flood and ebb of spring and neap tides along the typical channels of the South Branch of Changjiang River Estuary

    图  8  长江河口最大浑浊带悬沙浓度分布

    Fig.  8  Distribution of suspended sediment concentration in the maximum turbidity zone of the Changjiang River Estuary

    图  9  长江口涨、落潮表、底层悬沙不对称

    Fig.  9  Asymmetry of suspended sediment concentration at the surface and bottom between flood and ebb of the Changjiang River Estuary

    表  1  长江河口典型河槽悬沙浓度分布(单位:kg/m3

    Tab.  1  Suspended sediment concentration in the typical channels of Changjiang River Estuary(unit: kg/m3

    徐六泾北支中段北支下段南支南港和北港上段南、北槽和北港下段口外10 m线
    洪季0.101.290.620.150.190.650.22
    枯季0.181.170.410.190.510.760.47
    大潮0.161.560.890.180.451.050.51
    小潮0.120.900.140.150.240.360.18
    平均0.141.230.510.170.350.710.34
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    表  2  长江口南、北支河口涨、落潮含沙量分布(单位:kg/m3

    Tab.  2  Distribution of suspended sediment concentration between flood and ebb in the south and north branches of the Changjiang River Estuary (unit: kg/m3)

    洪季
    涨潮
    枯季
    涨潮
    涨潮
    平均
    洪季
    落潮
    枯季
    落潮
    落潮
    平均
    平均
    徐六泾0.110.180.140.100.180.140.14
    北支河口1.080.820.950.850.770.810.88
    南支河口0.470.630.550.370.540.450.50
    口外10 m0.240.490.360.190.450.320.34
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    表  3  长江口洪、枯季涨、落潮盐度分布

    Tab.  3  Distribution of salinity between flood and ebb of flood and dry seasons of the Changjiang River Estuary

    徐六泾南支上段南港、
    北港上段
    南槽、北槽、
    北港下段
    口外
    10 m线
    洪季涨潮0.20.20.26.625.6
    洪季落潮0.20.20.29.125.3
    洪季平均0.20.20.27.925.4
    枯季涨潮0.20.90.612.925.3
    枯季落潮0.20.90.815.125.5
    枯季平均0.20.90.714.025.4
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    表  4  长江口典型河槽潮差分布(单位:m)

    Tab.  4  Distribution of tidal range in the typical channels of the Changjiang River Estuary (unit: m)

    徐六泾南支上段南港、
    北港上段
    南槽、北槽、
    北港下段
    口外
    10 m线
    洪季大潮2.883.333.363.493.85
    枯季大潮2.552.933.242.963.60
    大潮平均2.713.133.303.233.73
    洪季小潮2.282.131.191.411.88
    枯季小潮2.052.202.162.211.88
    小潮平均2.172.161.671.811.88
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  • [1] Huang Haosheng, Chen Changsheng, Blanton J O, et al. A numerical study of tidal asymmetry in Okatee Creek, South Carolina[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008, 78(1): 190−202. doi:  10.1016/j.ecss.2007.11.027

    Huang Haosheng, Chen Changsheng, Blanton J O, et al. A numerical study of tidal asymmetry in Okatee Creek, South Carolina[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008, 78(1): 190−202. doi:  10.1016/j.ecss.2007.11.027
    [2] Wang Biao, Zhu Jianrong, Li Lu. A study on the dynamics of the asymmetry between flood and ebb in the Changjiang Estuary[J]. Haiyang Xuebao, 2011, 33(3): 19−27.
    王彪, 朱建荣, 李路. 长江河口涨落潮不对称性动力成因分析[J]. 海洋学报, 2011, 33(3): 19−27.

    Wang Biao, Zhu Jianrong, Li Lu. A study on the dynamics of the asymmetry between flood and ebb in the Changjiang Estuary[J]. Haiyang Xuebao, 2011, 33(3): 19−27.
    [3] Li Yichun, Dong Dexin, Chen Bo. A study on the relationship between tidal asymmetry and bed-load transport in estuarine rectilinear current[J]. Marine Sciences, 2015, 39(6): 99−103.
    李谊纯, 董德信, 陈波. 河口往复流中潮流不对称与推移质输沙的关系[J]. 海洋科学, 2015, 39(6): 99−103. doi:  10.11759/hykx20130410007

    Li Yichun, Dong Dexin, Chen Bo. A study on the relationship between tidal asymmetry and bed-load transport in estuarine rectilinear current[J]. Marine Sciences, 2015, 39(6): 99−103. doi:  10.11759/hykx20130410007
    [4] Li Zhanhai, Wang Yaping, Cheng Peng, et al. Flood-ebb asymmetry in current velocity and suspended sediment transport in the Changjiang Estuary[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2016, 35(10): 37−47. doi:  10.1007/s13131-016-0923-9

    Li Zhanhai, Wang Yaping, Cheng Peng, et al. Flood-ebb asymmetry in current velocity and suspended sediment transport in the Changjiang Estuary[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2016, 35(10): 37−47. doi:  10.1007/s13131-016-0923-9
    [5] Zhang Zhao. Flood-ebb asymmetry in suspended sediment transport in the South Passage of the Changjiang Estuary[D]. Shanghai: East China Normal University, 2017.
    张钊. 长江口南槽悬沙输运涨落潮不对称研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2017.

    Zhang Zhao. Flood-ebb asymmetry in suspended sediment transport in the South Passage of the Changjiang Estuary[D]. Shanghai: East China Normal University, 2017.
    [6] Shen Huanting, Pan Ding’an. The characteristics of tidal current and its effects on the channel changes of the Yangtze Estuary[J]. Journal of East China Normal University: Natural Science, 1979(1): 131−144.
    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]. 华东师范大学学报: 自然科学版, 1979(1): 131−144.

    Shen Huanting, Pan Ding’an. The characteristics of tidal current and its effects on the channel changes of the Yangtze Estuary[J]. Journal of East China Normal University: Natural Science, 1979(1): 131−144.
    [7] Du Jiabi, Pei Yandong, Gao Jianhua, et al. The suspended sediment transport associated with low flow patterns in shallow waters: a case study from the Tianjin subtidal area[J]. Haiyang Xuebao, 2012, 34(1): 136−144.
    杜家笔, 裴艳东, 高建华, 等. 弱动力浅海中的悬沙输运机制: 以天津港附近海域为例[J]. 海洋学报, 2012, 34(1): 136−144.

    Du Jiabi, Pei Yandong, Gao Jianhua, et al. The suspended sediment transport associated with low flow patterns in shallow waters: a case study from the Tianjin subtidal area[J]. Haiyang Xuebao, 2012, 34(1): 136−144.
    [8] Shen Yi, He Qing, Zhang Dai, et al. Study on transport of suspended sediment in the Turbidity Maximum Zone in the North Passage of the Yangtze Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2019, 44(1): 16−23.
    沈逸, 何青, 张迨, 等. 长江口浑浊带北槽悬沙输运研究[J]. 泥沙研究, 2019, 44(1): 16−23.

    Shen Yi, He Qing, Zhang Dai, et al. Study on transport of suspended sediment in the Turbidity Maximum Zone in the North Passage of the Yangtze Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2019, 44(1): 16−23.
    [9] Chen Shenliang, Gu Guochuan, Zhang Guo'an. Settling velocity of suspended sediment in the Nanhui nearshore waters of Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2003(6): 45−51.
    陈沈良, 谷国传, 张国安. 长江口南汇近岸水域悬沙沉降速度估算[J]. 泥沙研究, 2003(6): 45−51. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2003.06.008

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    [10] Yang Yunping, Li Yitian, Wang Dong, et al. Space-time variation in effective settling velocity of suspended sediment in Yangtze River Estuary[J]. Hydro-Science and Engineering, 2012(5): 24−29.
    杨云平, 李义天, 王冬, 等. 长江口悬沙有效沉速时空变化规律[J]. 水利水运工程学报, 2012(5): 24−29. doi:  10.3969/j.issn.1009-640X.2012.05.005

    Yang Yunping, Li Yitian, Wang Dong, et al. Space-time variation in effective settling velocity of suspended sediment in Yangtze River Estuary[J]. Hydro-Science and Engineering, 2012(5): 24−29. doi:  10.3969/j.issn.1009-640X.2012.05.005
    [11] Chen Shenliang, Zhang Guo'an, Yang Shilun, et al. Temporal and spatial changes of suspended sediment concentration and resuspension in the Yangtze River Estuary and its adjacent waters[J]. Acta Geographica Sinica, 2004, 59(2): 260−266.
    陈沈良, 张国安, 杨世伦, 等. 长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮[J]. 地理学报, 2004, 59(2): 260−266. doi:  10.3321/j.issn:0375-5444.2004.02.012

    Chen Shenliang, Zhang Guo'an, Yang Shilun, et al. Temporal and spatial changes of suspended sediment concentration and resuspension in the Yangtze River Estuary and its adjacent waters[J]. Acta Geographica Sinica, 2004, 59(2): 260−266. doi:  10.3321/j.issn:0375-5444.2004.02.012
    [12] Shi Zhong, Zhu Wenwei, Zhou Hongqiang. Settling velocity of fine suspended sediment in the Changjiang estuary[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2000, 34(1): 18−22.
    时钟, 朱文蔚, 周洪强. 长江口北槽口外细颗粒悬沙沉降速度[J]. 上海交通大学学报, 2000, 34(1): 18−22. doi:  10.3321/j.issn:1006-2467.2000.01.005

    Shi Zhong, Zhu Wenwei, Zhou Hongqiang. Settling velocity of fine suspended sediment in the Changjiang estuary[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2000, 34(1): 18−22. doi:  10.3321/j.issn:1006-2467.2000.01.005
    [13] Shen Huanting, Zhang Chao, Mao Zhichang. Patterns of variations in the water and sediment fluxes from the Changjiang River to the estuary[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2000, 31(3): 288−294.
    沈焕庭, 张超, 茅志昌. 长江入河口区水沙通量变化规律[J]. 海洋与湖沼, 2000, 31(3): 288−294. doi:  10.3321/j.issn:0029-814X.2000.03.009

    Shen Huanting, Zhang Chao, Mao Zhichang. Patterns of variations in the water and sediment fluxes from the Changjiang River to the estuary[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2000, 31(3): 288−294. doi:  10.3321/j.issn:0029-814X.2000.03.009
    [14] Zhang Guo'an, Yu Zhiying, He Qing, et al. Primary analysis on sediment motion before & after 1st phase engineering of the deep waterways in Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2003(6): 31−38.
    张国安, 虞志英, 何青, 等. 长江口深水航道治理一期工程前后泥沙运动特性初步分析[J]. 泥沙研究, 2003(6): 31−38. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2003.06.006

    Zhang Guo'an, Yu Zhiying, He Qing, et al. Primary analysis on sediment motion before & after 1st phase engineering of the deep waterways in Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2003(6): 31−38. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2003.06.006
    [15] Zuo Shuhua, Li Jiufa, Wan Xinning, et al. Characteristics of temporal and spatial variation of suspended sediment concentration in the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2006(3): 68−75.
    左书华, 李九发, 万新宁, 等. 长江河口悬沙浓度变化特征分析[J]. 泥沙研究, 2006(3): 68−75. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2006.03.012

    Zuo Shuhua, Li Jiufa, Wan Xinning, et al. Characteristics of temporal and spatial variation of suspended sediment concentration in the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2006(3): 68−75. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2006.03.012
    [16] Lu Yefeng, Yang Shilun, Liu Jianhua, et al. Spatial and temporal variation of suspended sediment concentration (SSC) in Yangtze Estuary: A case study on flood seasons of 2012 and 2013[J]. Yangtze River, 2015, 46(5): 19−25.
    陆叶峰, 杨世伦, 刘建华, 等. 长江口悬沙浓度时空变化研究——以2012年和2013年洪季为例[J]. 人民长江, 2015, 46(5): 19−25.

    Lu Yefeng, Yang Shilun, Liu Jianhua, et al. Spatial and temporal variation of suspended sediment concentration (SSC) in Yangtze Estuary: A case study on flood seasons of 2012 and 2013[J]. Yangtze River, 2015, 46(5): 19−25.
    [17] He Chao, Ding Pingxing, Kong Yazhen. Analysis of temporal and spatial variation characteristics of suspended sediment concentration of the Yangtze estuary and adjacent sea areas in flood seasons[J]. Journal of East China Normal University: Natural Science Edition, 2008(2): 15−21.
    何超, 丁平兴, 孔亚珍. 长江口及其邻近海域洪季悬沙分布特征分析[J]. 华东师范大学学报:自然科学版, 2008(2): 15−21.

    He Chao, Ding Pingxing, Kong Yazhen. Analysis of temporal and spatial variation characteristics of suspended sediment concentration of the Yangtze estuary and adjacent sea areas in flood seasons[J]. Journal of East China Normal University: Natural Science Edition, 2008(2): 15−21.
    [18] Zhang Dai, He Qing, Shen Jian, et al. Study on flow and sediment transport of the turbidity zone in Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2015(4): 31−37.
    张迨, 何青, 沈健, 等. 长江口浑浊带水沙特性研究[J]. 泥沙研究, 2015(4): 31−37.

    Zhang Dai, He Qing, Shen Jian, et al. Study on flow and sediment transport of the turbidity zone in Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2015(4): 31−37.
    [19] Dai Zhijun, Zhu Wenwu, Li Weihua, et al. Research on recent changes of fluid mud and its impacted factors in the north passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2015(1): 49−54, 74.
    戴志军, 朱文武, 李为华, 等. 近期长江口北槽河道浮泥变化及影响因素研究[J]. 泥沙研究, 2015(1): 49−54, 74.

    Dai Zhijun, Zhu Wenwu, Li Weihua, et al. Research on recent changes of fluid mud and its impacted factors in the north passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2015(1): 49−54, 74.
    [20] Shi Zhong, Chen Weimin. Fine sediment transport in turbidity maximum at the north passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2000(1): 28−39.
    时钟, 陈伟民. 长江口北槽最大浑浊带泥沙过程[J]. 泥沙研究, 2000(1): 28−39. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2000.01.005

    Shi Zhong, Chen Weimin. Fine sediment transport in turbidity maximum at the north passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of Sediment Research, 2000(1): 28−39. doi:  10.3321/j.issn:0468-155X.2000.01.005
    [21] Yang Shilun, Xie Wenhui, Zhu Jun, et al. A study of intertidal flat morphodynamics of a large river mouth: Yangtze River mouth[J]. Geography and Territorial Research, 2001, 17(3): 44−48.
    杨世伦, 谢文辉, 朱骏, 等. 大河口潮滩地貌动力过程的研究——以长江口为例[J]. 地理学与国土研究, 2001, 17(3): 44−48.

    Yang Shilun, Xie Wenhui, Zhu Jun, et al. A study of intertidal flat morphodynamics of a large river mouth: Yangtze River mouth[J]. Geography and Territorial Research, 2001, 17(3): 44−48.
    [22] Zhang Wenxiang, Yang Shilun, Li Peng, et al. Measurement of variation in SSC and dynamic process using OBS-3A and ADP-XR in eastern chongming tidal flat[G]//Regional Science and Technology Forum of Six Provinces and One City in East China. Nanchang: Geological Society of China, Geological Society of Jiangxi Province, 2006: 260−268.
    张文祥, 杨世伦, 李鹏, 等. 基于OBS-3A、ADP-XR崇明东滩悬沙变化及动力过程研究[G]//2006年华东六省一市地学科技论坛论文集. 南昌: 中国地质学会, 江西省地质学会, 2006: 260-268.

    Zhang Wenxiang, Yang Shilun, Li Peng, et al. Measurement of variation in SSC and dynamic process using OBS-3A and ADP-XR in eastern chongming tidal flat[G]//Regional Science and Technology Forum of Six Provinces and One City in East China. Nanchang: Geological Society of China, Geological Society of Jiangxi Province, 2006: 260−268.
    [23] Wang Fei, Li Jiufa, Li Zhanhai, et al. Research on flow and sediment characteristics and bed sediment re-suspension in South Passage of Yangtze River Estuary[J]. Yangtze River, 2014, 45(13): 9−13.
    王飞, 李九发, 李占海, 等. 长江口南槽河道水沙特性及河床沙再悬浮研究[J]. 人民长江, 2014, 45(13): 9−13. doi:  10.3969/j.issn.1001-4179.2014.13.005

    Wang Fei, Li Jiufa, Li Zhanhai, et al. Research on flow and sediment characteristics and bed sediment re-suspension in South Passage of Yangtze River Estuary[J]. Yangtze River, 2014, 45(13): 9−13. doi:  10.3969/j.issn.1001-4179.2014.13.005
    [24] Chen Jingdong, Wang Yaping, Shi Benwei, et al. Mechanisms on the suspended sediment transport in the mouth of North Channel of Yangtze River estuary[J]. The Ocean Engineering, 2014, 32(3): 45−54.
    陈景东, 汪亚平, 史本伟, 等. 长江口北港口门海域悬沙输运机制分析[J]. 海洋工程, 2014, 32(3): 45−54.

    Chen Jingdong, Wang Yaping, Shi Benwei, et al. Mechanisms on the suspended sediment transport in the mouth of North Channel of Yangtze River estuary[J]. The Ocean Engineering, 2014, 32(3): 45−54.
    [25] Yang Z, Wang H, Saito Y, et al. Dam impacts on the Changjiang (Yangtze) River sediment discharge to the sea: The past 55 years and after the Three Gorges Dam[J]. Water Resources Research, 2006, 42(4): W04407.

    Yang Z, Wang H, Saito Y, et al. Dam impacts on the Changjiang (Yangtze) River sediment discharge to the sea: The past 55 years and after the Three Gorges Dam[J]. Water Resources Research, 2006, 42(4): W04407.
    [26] Yang S L, Zhang J, Xu X J. Influence of the Three Gorges Dam on downstream delivery of sediment and its environmental implications, Yangtze River[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34(10): L10401.

    Yang S L, Zhang J, Xu X J. Influence of the Three Gorges Dam on downstream delivery of sediment and its environmental implications, Yangtze River[J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34(10): L10401.
    [27] Gao Shu. Changjiang delta sedimentation in response to catchment discharge changes: progress and problems[J]. Advances in Earth Science, 2010, 25(3): 233−241.
    高抒. 长江三角洲对流域输沙变化的响应: 进展与问题[J]. 地球科学进展, 2010, 25(3): 233−241.

    Gao Shu. Changjiang delta sedimentation in response to catchment discharge changes: progress and problems[J]. Advances in Earth Science, 2010, 25(3): 233−241.
    [28] Han Naibin, Lu Zhongyi. Discussion on the evolution and control of the North Branch of the Yangtze Estuary[J]. Yangtze River, 1984(3): 40−45.
    韩乃斌, 卢中一. 长江口北支演变及治理的探讨[J]. 人民长江, 1984(3): 40−45.

    Han Naibin, Lu Zhongyi. Discussion on the evolution and control of the North Branch of the Yangtze Estuary[J]. Yangtze River, 1984(3): 40−45.
  • [1] 艾乔, 石勇, 高建华, 刘强, 盛辉, 汪亚平, 李军, 白凤龙.  辽东半岛东岸近海泥区悬沙浓度的时空分布及控制因素分析 . 海洋学报, 2019, 41(1): 121-133. doi: 10.3969/ji.ssn.0253-4193.2019.01.012
    [2] 林国尧, 龚文平.  海南岛莺歌海近岸的潮汐不对称与潮致余流研究 . 海洋学报, 2017, 39(7): 36-42. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.07.004
    [3] 何嘉伟, 贾良文, 韦献革, 贾妍红, 程聪.  伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨 . 海洋学报, 2017, 39(9): 26-39. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2017.09.003
    [4] 朱文武, 李九发, 姚弘毅, 张晓鹤.  长江河口北槽河道悬沙絮团特性及其影响因素研究 . 海洋学报, 2016, 38(3): 88-97. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2016.03.009
    [5] 王晓晨, 万剑华, 张振华, 孟俊敏, 范陈清.  小入射角下海浪后向散射系数不对称性和各向异性分析验证 . 海洋学报, 2016, 38(11): 43-48. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2016.11.004
    [6] 陆雪骏, 程和琴, 周权平, 姜月华, 郭兴杰, 郑树伟, 吴帅虎.  强潮流作用下桥墩不对称“双肾型”冲刷地貌特征与机理 . 海洋学报, 2016, 38(9): 118-125. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2016.09.012
    [7] 苗丽敏, 杨世伦, 朱琴, 史本伟, 李鹏, 吴创收.  风暴过程中潮滩悬沙浓度和悬沙输运的变化及其动力机制——以长江三角洲南汇潮滩为例 . 海洋学报, 2016, 38(5): 158-167. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2016.05.015
    [8] 张二凤, 陈沈良, 谷国传, 杨海飞, 王如生.  长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化 . 海洋学报, 2015, 37(9): 138-151.
    [9] 林益帆, 戴志军, 谢华亮, 魏稳, 葛振鹏, 高近娟.  长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究 . 海洋学报, 2014, 36(7): 99-110. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.04.011
    [10] 徐粲, 高建华, 杨旸, 汪亚平, 高抒.  南黄海辐射沙脊群潮汐水道的悬沙输运特征 . 海洋学报, 2014, 36(11): 150-162. doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2014.11.017
    [11] 于欣, 杜家笔, 高建华, 杨旸, 冉隆江, 李富祥, 刘月, 程岩.  鸭绿江河口最大浑浊带水动力特征对叶绿素分布的影响 . 海洋学报, 2012, 34(2): 101-113.
    [12] 王彪, 朱建荣, 李路.  长江河口涨落潮不对称性动力成因分析 . 海洋学报, 2011, 33(3): 19-27.
    [13] 杨世伦, 李鹏, 郜昂, 张经.  基于ADP-XR和OBS-3A的潮滩水文泥沙过程研究 以胶州湾北部红岛潮滩为例 . 海洋学报, 2006, 28(5): 56-63.
    [14] 刘高峰, 沈焕庭, 吴加学, 吴华林.  河口涨落潮槽水动力特征及河槽类型判定 . 海洋学报, 2005, 27(5): 151-156.
    [15] 吴加学, 张叔英, 任来法.  长江口北槽抛泥流速和悬沙浓度时空分布观测 . 海洋学报, 2003, 25(4): 91-103.
    [16] 贾建军, 高抒, 薛允传.  山东荣成月湖潮汐汊道的时间-流速不对称特征 . 海洋学报, 2003, 25(3): 68-76.
    [17] 吴加学, 沈焕庭, 吴华林.  潮汐河口断面悬沙通量组分模式及其在长江口的应用 . 海洋学报, 2002, 24(6): 49-58.
    [18] 谢钦春, 李伯根, 夏小明, 李炎.  椒江河口悬沙浓度垂向分布和泥跃层发育 . 海洋学报, 1998, 20(6): 58-69.
    [19] 窦硕增, 杨纪明.  黄河口黄盖鲽的食性及摄食的季节性变化 . 海洋学报, 1992, 14(6): 103-112.
    [20] 张东生, 蒋勤.  江苏北部灌河口悬沙输送数学模型 . 海洋学报, 1991, 13(1): 125-136.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-13
  • 修回日期:  2019-03-13
  • 刊出日期:  2020-03-01

长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异

doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.03.010
    作者简介:

    乔立新(1992-),女,山西省晋中市人,主要从事河口海岸水沙过程研究。E-mail:qiaolx1992@163.com

    通讯作者: 张国安,副教授,主要从事河口海岸动力地貌和动力沉积研究。E-mail:gazhang@sklec.ecnu.edu.cn
基金项目:  国家自然科学基金(41671007);国家重点研发计划(2017YFE0107400);科技部基础性工作专项重点项目(2013FY112000)。

摘要: 入海河口由于径流的存在以及河口地貌形态的影响,存在涨、落潮水动力、悬沙以及盐度分布等不对称现象,同时这一不对称现象还存在显著的区域性和季节性差异。根据2013年7月和2014年1月洪、枯季长江口定点准同步水文泥沙调查结果,发现长江口分汊型河槽悬沙浓度在时间上存在洪枯季、大小潮不对称特征,在空间上存在东西向沿程分布、南北向横向分布以及垂向上表底层分布不对称特征。河势演变形成南、北支河口涨、落潮悬沙浓度不对称分布的整体格局;洪、枯季变化影响河口涨、落潮悬沙分布的再分配过程;大潮涨、落潮过程对悬沙分布不对称影响显著大于小潮;季节性风浪作用影响河口最大浑浊带涨、落潮悬沙不对称南北差异;底部高含沙浓度对口门段涨、落潮悬沙不对称性贡献显著。

English Abstract

    • 河口地区由于潮汐作用周期性变化、径流作用季节性差异以及河口地貌形态的影响,河口涨、落潮水动力过程、悬沙以及盐度分布等均存在不对称现象[1-5]。径流下泄抑制涨潮流速和历时,增大落潮流速与历时;同时由于地形、河床阻力等因素影响,潮波在传播过程中易发生变形,同样导致了涨、落潮流速的差异[1, 6]。河口地区泥沙来源包括径流输沙与海域来沙,由于涨、落潮过程悬沙分布的不对称性,从而产生周期性净输沙过程[3-4, 7-8]。此外由于河口地区径、潮流和盐度分布的差异,进而影响涨、落潮泥沙的起动、沉降过程[9-10]。河口地区涨、落潮不对称对河口泥沙输运和地貌、沉积环境演变均具有重要影响。

      长江口自徐六泾以下被崇明岛、长兴岛及九段沙分割为南北支、南北港及南北槽等多支典型河槽,由于河口河槽地貌形态以及水动力、泥沙、盐度等环境差异,涨、落潮悬沙过程不对称性显著,并存在显著季节性差异[11]。众多学者对长江口水动力环境、悬沙分布、泥沙起动和沉降过程等进行研究,并取得了若干重要成果[12-19],关于长江口悬沙不对性研究也有不少涉及[20-24]。如时钟等[12]基于北槽口内外实测水文资料,认为潮汐的不对称性和河口重力环流是北槽口内最大浑浊带形成的主要动力过程;王飞等[23]基于南槽河道水文连续观测数据认为南槽拦门沙河段存在潮汐不对称现象,以上研究多集中在南、北槽河段。长江口作为特大型潮汐河口,三级分汊,河槽类型多样,悬沙浓度的空间分布、大小潮变化和季节性差异显著,因此系统开展不同河槽涨、落潮悬沙不对称及季节性差异研究,可为河口河势演变研究及治理提供科学依据。本文根据2013年7月和2014年1月洪、枯季长江口定点准同步水文泥沙调查和沉积物调查资料为依据,开展长江口典型河槽涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异定量研究,探讨分汊型河槽涨、落潮悬沙不对称性特征和机制。

    • 研究区域为西起长江口徐六泾,东至口外10 m等深线处,由崇明岛分为北支和南支,南支由长兴岛和横沙岛分为北港和南港,南港由九段沙分为北槽和南槽,形成“三级分汊,四口入海”的地貌格局。研究区域为非正规半日潮,平均潮差南支为2.0~2.5 m,北支为2.6~3.1 m,属中等强度大型潮汐河口。东海潮波传入口内,受到河口地形及径流影响,涨、落潮长轴方向与河槽轴线一致,潮波发生变形,涨、落潮流速、含沙量、盐度及历时均产生不对称现象。根据大通站多年实测水文资料(1950–2015年),长江口多年平均年径流量约为9 000亿m3,受长江流域降水量的影响,其中5–10月为洪季,径流量占全年的71.7%,11–4月为枯季,径流量占全年的28.3%,洪枯季变化有明显差异。此外,随着三峡大坝、沿江水土保持等大型水利工程的建设[25-27],长江流域向海输沙量由年平均4.7亿吨锐减到1.4亿吨左右,对河口泥沙输运和地貌演变过程产生深刻影响。

    • 长江口洪季综合调查(2013年7月20–31日)和长江口枯季综合调查(2013年12月31日至2014年1月11日),分大、小潮两个时段,洪季大、小潮调查时间为2013年7月22–25日、7月29−31日,枯季大、小潮调查时间为2014年1月1–3日、1月8–11日。洪、枯季综合水文调查采用6条调查船进行准同步水文定点测量,具体方法是先进行6个站点同步观测27 h,换位后,再进行6个站点27 h的同步水文观测,从而获得一次典型潮型12测点准同步水文资料。调查站位设北支中段(1301)、北支下段(1302)、南支河槽(1304)、北港上段(1305)、北港下段(1306)、南港(1308)、北槽(1309)、南槽(1311)8个典型河槽站位,以及上游徐六泾站(1303)和口外10 m等深线处的北港口外(1307)、北槽口外(1310)、南槽口外(1312)4个固定站位(图1),调查项目包括洪季、枯季及大、小潮的水文、泥沙和沉积过程。

      图  1  研究区域及观测站位布置

      Figure 1.  Locations of the survey stations in Changjiang River Estuary

      采用多普勒流速剖面仪(ADCP)获取流速流向数据,使用光学后向散射浊度计(OBS)记录盐度和浊度数据,并同步准点进行6点法水样品采集。在实验室内使用盐度仪测量水样盐度,使用0.45 μm玻璃纤维滤膜过滤水样、烘干、称重,由前后重量差计算含沙量,通过OBS数据对水样数据进行校正(图2),获得定点洪枯季、大小潮潮周期内水文、泥沙和盐度数据。

      图  2  OBS浊度和悬沙浓度的关系

      Figure 2.  The relationship of the turbidity measured with OBS and suspended sediment concentration

      观测期间大通站径流量数据来源于长江水利委员会,2013年7月20–31日平均径流量约为4×104 m3/s,2014年1月1–11日平均径流量约为1.15×104 m3/s(图3),调查期间日均径流量与大通站洪、枯季平均径流量接近。此外,根据崇明东滩气象站资料,观测期间,洪季风速5~6级,风向S-E向,枯季风向多变,SE向和NE向交替,以NE向为主,风速5~6级,调查期间崇明东滩风场与长江口洪、枯季平均风场特征基本一致。

      图  3  观测期间长江大通站径流量

      Figure 3.  The runoff of Datong Station during observation period in Changjiang River

    • 以5 m等深线为口内、口外分界线,口内根据河槽地貌形态将其分为8个典型河槽:以崇明岛划分北支河口与南支河口;北支河口以顾园沙为节点分为北支和顾园沙南水道;南支河口以长兴岛以上水域为南支,长兴岛为界划分北港和南港,北港又以横沙岛通道口为节点分为北港上段及北港下段,南港以九段沙为界线分为北槽及南槽。徐六泾站和口外10 m等深线为河口上下游控制节点。

      为消除水深不同对数据分析的影响,将各参量数据做标准化处理

      $$ \overline A {\rm{ = }}\frac{1}{{{h}}}\int_0^{{h}} {{A_{{i}}} \cdot {\rm{d}}h} , $$ (1)

      式中,$\overline A $为垂线平均参量;h为潮周期平均水深。垂线平均参量根据六点法加权计算,

      $$ \bar A = \left( {{A_{0.0}} + {A_{1.0}}} \right) \times 0.1 + \left( {{A_{0.2}} + {A_{0.4}} + {A_{0.6}} + {A_{0.8}}} \right) \times 0.2, $$ (2)

      式中,A0.0A0.2A0.4A0.6A0.8A1.0分别代表表层、0.2h、0.4h、0.6h、0.8h、1.0h水深处的参量值。

    • 从定点观测含沙量均值看(表1),长江口各分汊型河槽平均含沙量为0.60 kg/m3,其中北支河口为0.87 kg/m3,南支河口为0.50 kg/m3,北支河口含沙量高于南支河口。从不同河槽看,高含沙量出现在北支、北港下段、北槽、南槽河口最大浑浊带区域,并呈自北向南递减趋势。河口最大含沙量北支河口为1.25 kg/m3,南支河口为0.71 kg/m3,北支河口最大含沙量也显著高于南支;南支河口高含沙量区分布在122°05′E位置,而北支高含沙量区分布在121°40′E位置,与南港河槽经度位置接近,反映北支最大浑浊带位置较南支河口整体上移。含沙量低值区在南支,平均含沙量为0.17 kg/m3,与徐六泾站(0.14 kg/m3)基本接近,其次为北港上段和南港,平均含沙量约为0.35 kg/m3,并与口外10 m水深线含沙量均值(0.34 kg/m3)接近。南、北支河口各典型河槽悬沙浓度分布不对称特征,反映了南北支河口整体动力沉积环境的差异。

      表 1  长江河口典型河槽悬沙浓度分布(单位:kg/m3

      Table 1.  Suspended sediment concentration in the typical channels of Changjiang River Estuary(unit: kg/m3

      徐六泾北支中段北支下段南支南港和北港上段南、北槽和北港下段口外10 m线
      洪季0.101.290.620.150.190.650.22
      枯季0.181.170.410.190.510.760.47
      大潮0.161.560.890.180.451.050.51
      小潮0.120.900.140.150.240.360.18
      平均0.141.230.510.170.350.710.34
    • 观测期间,长江口典型河槽含沙量总体表现为枯季大于洪季(图4a),洪、枯季平均含沙量分别为0.55 kg/m3和0.63 kg/m3。南、北支河口表现又有不同,北支河口洪季平均含沙量大于枯季,洪、枯季分别为0.95 kg/m3和0.79 kg/m3,而南支河口平均含沙量则表现为枯季大于洪季,洪、枯季平均含沙量分别为0.41 kg/m3和0.58 kg/m3。从南、北支河口洪、枯