长江河口典型河段水动力、泥沙特征及影响因素分析

【摘要】：长江河口地处我国东部沿海，受到来自流域径流、泥沙和外海潮流、咸水入侵、风、波浪及河口科氏力和复杂地形等绪多因子的影响，动力条件多变，泥沙输运复杂。从陆海相互作用的角度看，长江河口至少存在几个水沙特性不同的典型河段，而每个典型河段又存在不同性质的界面，如：大通河段(潮区界)、江阴河段(潮流界)、徐六径河段(盐水入侵界)、拦门沙河段(涨落潮流优势转换界面)、口外海滨区(泥沙向海扩散的外边界和长江冲淡水扩散的外边界)。每个典型河段及关键界面都涉及到物质和能量的传输；每个典型河段及关键界面都有其固有性质，且相互影响，可以说河口过程在很大程度上被发生在每个典型河段的界面上各种现象所制约。 从长江河口的不同典型河段及关键界面出发，主要采用水文学、泥沙运动力学、统计学等方法，对多年实测资料特别是2003年和2004年观测得到的大小潮流速、流向、含沙量资料分析统计以及大量的野外观测和室内实验基础上，研究和总结了长江河口水沙基本特性，着重分析了长江口典型河段及关键界面的水动力条件和泥沙的差异性特征，并初步分析对影响泥沙特征的因素，力争为长江河口资源的开发和利用提供科学的理论依据。 研究结果表明，这些典型河段及关键界面在水动力和泥沙特征上存在着几个方面的差异性： (1) 水位的不同。长江河口区自潮区界大通站以下，水位变化沿程较小。大通站平均水位在8.46m左右，洪季与枯季相差在6m左右，表现出明显的河流性质的水位升降的季节变化。到江阴水位明显下降，在3.3m左右，徐六径在3.01m左右，在徐六径以下基本持平在2m左右变化。 (2) 潮流流速、流向不同。上游河段受长江径流影响，主要以落潮流为主，在1.0～1.3m／s变化呈现减小趋势，在江阴以下受到河口潮流不同程度的影响，涨潮流作用逐渐增强，在0.2～0.8m／s之间变化。在此，由混沌理论Logistic模式所反映出来的动力学指标a也有所不同，在大通至徐六泾为(1，3)，徐六泾至南、北槽区域则为(3，3.57)，口外为(3.57，4)。 此外在水动力方面，波浪也起到了一定的影响，由于长江河口为向海敞开的三角洲河口，口外风浪较大，口内风浪要素随着江面向上游束窄而减小。 (3) 盐度不同。从上游河流性质向海洋性质变化的过程中，盐度呈现逐渐增高的变化。洪季时，从上游江阴到口门的盐度在0.14～6.0‰之间变化，但是枯季江阴、徐六泾变化也不大，差异明显变大主要是南北槽，主要是因为受到外海盐水入侵的影响，盐度在11～19‰之间。 (4) 含沙量不同。从整个长江河口区考虑，在沿程方向上，悬沙浓度呈现中～低～高～低的不同变化，平均值在0.3～1.0kg／m~3。第一个低含沙量的转折点出现在江阴，平均含沙