收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长江河口泥沙混合和交换过程研究

刘红  
【摘要】: 本文通过全面分析进入二十一世纪初期(2003-2007年)长江口及其临近海域大面积同步观测的悬沙粒度、表层沉积物粒度、流速、含沙量和盐度系列资料,探讨了在河口混合环境下泥沙的交换过程和规律,从河口-陆架系统的角度研究悬浮泥沙在河口和陆架的输移和归宿问题。得到的认识不仅是河口泥沙研究从定性研究向定量研究的进展,而且粒度谱计算方法还为泥沙交换研究提出了适用于其他潮汐环境的沉积动力分析的新思路。从悬沙粒度的角度分析泥沙在河口-陆架的混合和交换过程,丰富了河口泥沙运动和沉积动力学的理论和方法,对其他河口的相关研究具有借鉴意义。对长江河口悬沙粒度的组成、时空分布特征,特别是对流域来水来沙改变包括流域大型水利工程的响应做了分析。系统探讨了高浊度河口混合环境下泥沙的交换过程和规律。研究表明长江口悬浮泥沙与表层沉积物高交换区(交换率>0.6)主要分布在南槽口外的泥质区和杭州湾附近海域,悬浮泥沙大量参与造床,其中长江口外泥质区的交换率高达0.9以上;低交换区(交换率<0.1)分布在长兴岛以上的河口上段和陆架残留砂区,悬浮泥沙基本不参与造床。而浑浊带区域的交换率在0.4-0.6之间,说明河流输入的悬沙在浑浊带区域直接沉积的比例并不是最高,其高沉积区的泥沙部分来自泥质区内随涨潮流再次输入河口的泥沙。粒度谱计算的结果表明,大约有47%的悬浮泥沙沉积在拦门沙海域及水下三角洲前缘,超过50%的悬浮泥沙摆脱河口的“束缚”进入杭州湾以及向南输运,这与其他方法得到的结果相近。本文提供了一种研究泥沙输运和沉积量的新的计算方法。 率先对长江河口悬沙粒度的组成、时空分布特征,特别是对流域来水来沙改变包括流域大型水利工程的响应做了分析。认识包括:河口-陆架的悬沙整体呈现“细-粗-细”的变化规律。拦门沙海域最粗,江阴-南支上段其次,陆架区最细,认为河口拦门沙区悬沙中值粒径的增加主要受到滩槽泥沙交换和床面泥沙再悬浮的影响。长江口悬浮泥沙类型主要为粘土质粉砂,粉砂、粘土和砂组分的平均含量分别约为65%、30%和5%。长江河口区小潮悬沙中值粒径平均比大潮减小24%,主要由于小潮期间粗颗粒物质(粗粉砂和砂)部分产生沉降并不易被起动的缘故。2007年长江河口悬沙中值粒径比2003年减小11%,含沙量比2003年减小22%。其中,河口上段的含沙量2007年比2003年减小66.5%,悬沙中值粒径的减少不明显;而在拦门沙区域,悬沙中值粒径减小比例达到20%左右,含沙量减少仅10%左右。在长江流域来沙量减小的背景下,长江河口的响应具体表现为,河口上段含沙量急剧减少,但在河口拦门沙区域仍能维持着较高的含沙量,主要缘于河口系统内部,特别是浑浊带水域的供沙能力尚未受到影响,近底再悬浮和滩槽泥沙交换的贡献仍占主导,但悬沙中值粒径呈明显减少的趋势。总之,河口上段含沙量对流域减沙的响应最为敏感,而拦门沙区的中值粒径对减沙的响应最敏感。 长江河口悬沙和表层沉积物的混合和沉积特性。长江河口悬浮泥沙和表层沉积物的平均粒径(Md)与1n{m_v/m_c}值表现出良好的线性关系,悬沙在河口区表现出线性混合的特征,粘性组分(m_v)和非粘性组分(m_c)在河口均匀混合,并主要以絮团的形式在河口输运和沉降。表层沉积物却呈现不同的特征,细颗粒泥沙的粘性组分m_v和非粘性组分m_c显示出简单的线性混合特征,而粗颗粒泥沙的粘性组分m_v和非粘性组分m_c之间存在分选沉降。河口上段、北港的拦门沙海域和残留沙区,表层沉积物主要以单颗粒形式运动或存在。长江口南北槽和杭州湾区域的表层沉积物主要以絮团的形式沉降。絮团沉积的高值区在杭州湾和南槽口外泥质区,杭州湾和舟山群岛外的长条形泥质带显示了长江口悬沙向南输运的核心路线。 长江口悬沙向外输运的路线和沉积中心。由于受柯氏力和沿岸流系的影响,从长江口输出的大部分悬浮泥沙先沉积在长江口南槽口外的泥质区,其泥沙交换速率可高达2-3cm/yr以上。随后在潮流的作用下向长江口内、杭州湾和沿海岸向南输运,泥质区充当了长江入海泥沙向南输送的“中转站”。上述结论得到遥感图像、口外流场和泥沙场的分析的支持。根据本文泥沙交换速率研究的结果,在10年~100年尺度上,长江口南槽口外的泥质区存在着一个显著的沉积中心,它大致位于121.5°E-123°E和31°N之间的区域,对细颗粒泥沙沉积动力特征的分析得到了长江口悬沙向外输运的路线和沉积中心。 本文结合同步采集的水沙盐资料从悬沙粒度的角度探讨了悬浮泥沙在河口环境下的混合特征。分析表明,悬沙粒径梯度呈现“小-大-小”的变化趋势,与流速梯度、含沙量梯度和盐度梯度的变化趋势一致,高剪切流速和含沙量的垂向分层是引起拦门沙区粒度分层的主要原因。在河口盐淡水混合的拦门沙区,流速梯度、含沙量梯度和盐度梯度最大。水流的剪切作用引起泥沙再悬浮,使得拦门沙区粉砂组分增加,对近底含沙量和粒径的贡献最大。 泥沙的存在具有强烈的制紊作用。剪切强度较大时,促进再悬浮的发生,有利于维持河口较高的悬沙浓度;剪切流速较小时,悬沙沉降量大于再悬浮的量,引起的水沙分层将抑制紊流的发生。流速梯度增加促进含沙量梯度增加,使紊动作用与悬浮作用之间达到平衡,Richardson数接近临界值0.25,水流趋于层化。 本文不仅对长江口及其临近海域近期悬沙粒度分布特征和混合过程进行了深入分析,而且还探讨了长江入海泥沙在东海陆架的输运路线和最终归宿。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡树棠,黄菊卿;潮汐对河口泥沙运动和淤积的影响[J];水动力学研究与进展A辑;1986年02期
2 李从先,孙和平,唐国良;河口地区沉积物的溯河搬运[J];同济大学学报(自然科学版);1987年02期
3 张红雨;陈凤艳;;刍议河口水文学与河口泥沙[J];黑龙江水利科技;2009年06期
4 胡绍玲;;伶仃洋海区二维泥沙数学模型[J];人民珠江;1992年03期
5 孙和平;李从先;李萍;唐国良;;钱塘江下游河段潮流和沉积特征[J];上海地质;1990年01期
6 金鹰;张鹰;;灌河口泥沙的环形水槽试验[J];河海大学学报(自然科学版);1993年01期
7 吴华林,沈焕庭,朱建荣;河口泥沙通量研究综述[J];泥沙研究;2001年05期
8 汤明宝;;黄河口泥沙资源的开发与环境演变[J];中国人口.资源与环境;1990年03期
9 张金锋;郝睿;霍杰;王旭明;;黄河河口泥沙控制的模拟研究[J];宁夏工程技术;2007年04期
10 白玉川,顾元棪,邢焕政;独流减河口泥沙运动规律数学模拟及河口泥沙来源分析[J];海洋通报;1999年06期
11 周济福,曹文洪,杨淑慧,刘青泉;河口泥沙研究的进展[J];泥沙研究;2003年06期
12 范兆木;曹宇;;应用多时相卫星图象分析黄河泥沙对五号桩港区的影响[J];海岸工程;1989年03期
13 孙志林;河口泥沙输移方式判别及推移质数量计算[J];海洋通报;1991年06期
14 王厚杰;杨作升;毕乃双;;黄河口泥沙输运三维数值模拟Ⅰ——黄河口切变锋[J];泥沙研究;2006年02期
15 赵知梅;河口沙量平衡方程及其应用[J];海洋与湖沼;1982年01期
16 李银波,孙明光;河口泥沙迁移扩散的动力计算与分析[J];中山大学学报(自然科学版);1999年S1期
17 梁娟;李春初;王世俊;;珠江磨刀门河口底质沉积特征及其泥沙运移趋势[J];海洋通报;2006年05期
18 张世奇;;黄河口海洋动力输沙能力分析[J];泥沙研究;2007年01期
19 辛文杰;潮流、波浪综合作用下河口二维悬沙数学模型[J];海洋工程;1997年01期
20 吴其勇;气象卫星的广泛应用[J];新疆气象;1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 洪尚池;安催花;;黄河河口泥沙和水资源问题及治理方向[A];黄河河口问题及治理对策研讨会专家论坛文集[C];2003年
2 冯曦;周晶晶;金鹰;;黄河口细颗粒泥沙基本特性实验研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
3 王开荣;茹玉英;;基于多维水沙调控的黄河口泥沙综合处理设想[A];水文泥沙研究新进展——中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第八届学术讨论会论文集[C];2010年
4 谢水泉;;漳卫新河河口泥沙及治理规划初步研究[A];中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第四届学术讨论会论文集[C];2003年
5 王开荣;;黄河口泥沙输移与沉积作用[A];第八届全国海岸河口学术研讨会暨海岸河口理事会议论文摘要集[C];2004年
6 孔亚珍;丁平兴;;长江河口余流特征分析[A];第九届全国河口海岸学术研讨会论文(摘要)集[C];2006年
7 王厚杰;杨作升;;现代黄河沉积物“源到汇”过程中的几个问题[A];第九届全国河口海岸学术研讨会论文(摘要)集[C];2006年
8 韩其为;;对河口治理中几个问题的看法[A];黄河河口问题及治理对策研讨会专家论坛文集[C];2003年
9 高祥宇;窦希萍;曲红玲;;河口闸下河道泥沙淤积特性及水动力变化分析[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
10 王万战;张俊华;;黄河口河道演变规律新探[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王燕;黄河口高浓度泥沙异重流过程:现场观测与数值模拟[D];中国海洋大学;2012年
2 刘红;长江河口泥沙混合和交换过程研究[D];华东师范大学;2009年
3 李鹏;长江供沙锐减背景下河口及其邻近海域悬沙浓度变化和三角洲敏感区部淤响应[D];华东师范大学;2012年
4 樊辉;黄河口泥沙输移及三角洲的近期演变[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 苏继琨;FY-3 MERSI河口泥沙监测方法与业务化系统开发[D];中国海洋大学;2011年
2 林军;布吉河河口泥沙淤积控制试验研究[D];武汉大学;2004年
3 王开荣;黄河河口泥沙输移及其分布规律研究[D];西安理工大学;2003年
4 罗艺;长江河口悬沙和沉积物磁性特征及其与流域泥沙的比较[D];华东师范大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 何传光 安鹏;黄河口泥沙容重测验外业工作全面完成[N];黄河报;2009年
2 谢宗惠 周国东;建献良策 共谋发展我国水运[N];中国水运报;2007年
3 ;科学管理长江河口的泥沙资源[N];联合时报;2007年
4 乐荚煜;“十一五”科技规划中应有环境与城市地质内容[N];地质勘查导报;2005年
5 见习记者 陈华;“一岛五制”崇明岛抢滩开发[N];21世纪经济报道;2004年
6 李红梅;拯救不堪重负的河口三角洲[N];中国水利报;2006年
7 本报记者;推进黄河口模型试验基地建设[N];东营日报;2006年
8 李勉;黄委组织参加第十届河流泥沙国际学术研讨会[N];黄河报;2007年
9 柏彬;港门港将建成三亚中心渔港[N];海南日报;2008年
10 本报记者 魏景云;让气象遥感再上一重天[N];中国气象报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978