河口最大浑浊带研究进展

河口最大浑浊带是河口悬沙输移过程中的特有现象,是河口学研究的热点;河口最大浑浊带的研究丰富了河口学基本理论,推动了河口航道开发与维护、水环境保护、渔业资源的发展.在广泛研究国内外专家研究成果的基础上,认为河口最大浑浊带形成机制应包括河口絮凝作用、河口非潮汐环流作用、河口潮汐作用、河口近底过程、河口锋的作用.介绍国内外河口最大浑浊带数学模型的研究现状.机制分解法、箱式模型及一、二维数值模型的建立成功地应用于河口最大浑浊带形成机制、水流结构、悬移质泥沙的分析研究中,并在相关河口研究中得到了应用论证.     

长江口北槽最大浑浊带泥沙过程

利用长江口北槽口内和口外大潮和小潮的流速、盐度和含沙量资料，对北槽最大浑浊带水动力、泥沙过程及成因机制进行了分析和研究。此外，还利用一维悬沙数学模型对北槽的悬沙过程进行了模拟。研究结果表明：在北槽口内，最大浑浊带形成的主要动力过程是潮汐的不对称性和河口重力环流。在北槽口外，最大浑浊带形成的主要动力过程则是河口底部泥沙的周期性再悬浮。在长江口北槽口内、口外最大浑浊带中，细颗粒泥沙的再悬浮过程也存在着     

河口最大浑浊带研究进展

河口作为一个流域和海洋之间巨大的"过滤器",最大混浊带在其中起到极其重要的作用。最大浑浊带对河口沉积过程和河口的生物地球化学过程均产生显著影响,由于其在河口航道维护、河口学理论和河口生物地球化学过程中的重要性,近几十年来引起了国内外多个学科领域学者的广泛关注,本文主要就河口最大混浊带在河口动力沉积方面,特别是形成机制方面及数值模拟的研究进行综述。     

泥沙来源减少后长江口最大浑浊带变化研究

河口最大浑浊带常位于入海河口的盐水与淡水交汇处,含沙量显著高于其上游和下游,最大浑浊带在河口地貌发育、三角洲演变过程中具有重要意义。近几十年来随着长江口入海泥沙持续减少,河口最大浑浊带也产生相应变化。基于长江口最大浑浊带水文调查及历史资料,研究泥沙来源持续减少所导致的长江口最大浑浊带含沙量变化特征及影响机制。结果表明：流域来沙持续减少是河口最大浑浊带含沙量下降的主导因素;河口最大浑浊带含沙量下降滞后于流域来沙减少;最大浑浊带表层含沙量减少幅度高于底层含沙量;泥沙再悬浮过程和河口纵向环流有利于稳定最大浑浊带底部的高含沙量,从而延缓河口最大浑浊带含沙量的减少趋势。     

径流量变化对长江口北槽最大浑浊带影响分析

长江口属巨型多级分汊河口,由于受中等强度潮汐及季节性变化明显的径流共同作用,其动力-地貌物理过程十分复杂。研究了长江口北槽最大浑浊带水沙动力与大通径流量的响应特征。聚焦于径流变化对河口最大浑浊带的三重作用:一是水流起悬能力增强;二是泥沙输运能力增大;三是在河口最大浑浊带这个特殊区域,由于河流效应,还会引起河口环流增强及底部向陆方向的输运能力增加。实测资料和数学模拟结果表明:对于长江口而言,径流越大,小流速的滩地由于动力增加而含沙量会越大;但主流区由于流量增加的三重作用,最大浑浊带含沙量并非单向增大,而是最大浑浊带含沙量在上游流量为30 000~40 000 m3/s时达到最大。本研究定量分析了不同径流条件下河口泥沙悬浮状态,可为长江口水域相关水土资源开发利用、生态环境保护及航道疏浚维护等工作提供参考。     

径流量变化对长江口北槽最大浑浊带影响分析

长江口属巨型多级分汊河口,由于受中等强度潮汐及季节性变化明显的径流共同作用,其动力-地貌物理过程十分复杂。研究了长江口北槽最大浑浊带水沙动力与大通径流量的响应特征。聚焦于径流变化对河口最大浑浊带的三重作用:一是水流起悬能力增强;二是泥沙输运能力增大;三是在河口最大浑浊带这个特殊区域,由于河流效应,还会引起河口环流增强及底部向陆方向的输运能力增加。实测资料和数学模拟结果表明:对于长江口而言,径流越大,小流速的滩地由于动力增加而含沙量会越大;但主流区由于流量增加的三重作用,最大浑浊带含沙量并非单向增大,而是最大浑浊带含沙量在上游流量为30 000～40 000 m3/s时达到最大。本研究定量分析了不同径流条件下河口泥沙悬浮状态,可为长江口水域相关水土资源开发利用、生态环境保护及航道疏浚维护等工作提供参考。     

河口泥沙研究的进展

作者通过大量的文献调研，评述了国内外学者在河口泥沙运动的基本理论、数值模型等方面的研究工作和成果，结合近年来作者关于河口水流结构、盐淡水混合以及泥沙输运的研究工作，提出加强对河口泥沙非恒定运动过程、河口最大浑浊带形成机理及其与河口拦门沙演化关系研究的必要性，并指出河口泥沙运动与河口地区湿地演变和浮游生物生长环境的关系是当前河口泥沙运动研究的两大热点。     

珠江黄茅海河口湾悬沙纵向输运机制分析

河口最大浑浊带(Turbidity Maximum Zone，简称，TM)是指河口区含沙浓度经常明显地高于上游及下游、且在一定范围内有规律地迁移的高含沙水域；其断面平均含沙量稳定地高于上、下游河段几倍甚至几十倍，而且底部含沙量也显著增高，床面往往出现浮泥，存在这些现象的区段，即河口最大浑浊带。在实测资料的基础上，利用机制分解法对黄茅海河口湾悬沙输移机制分析计算，结果表明，黄茅海河口湾悬沙纵向输运项主要有T1,T2,T3,T4即平流输沙、潮汐捕集作用和垂向环流输沙。在不同时期、不同地点，各输沙项在净输沙量中所占比例不同。     

河口最大浑浊带平面二维数值模型

利用平面二维数值模型模拟河口最大浑浊带现象。在概化河口的基础上，比较了恒定流与非恒定流、稳定源与非稳定源、矩形河口与线性河口等不同条件下河口悬沙浓度平面分布特点，并在黄茅海河口进一步得到验证。结果表明，河口地形边界和非恒定潮流作用对河口最大浑浊带悬沙富集有重要贡献。     

强潮河口水沙动力过程研究进展

强潮河口在我国及世界都有广泛分布,其以强动力、高混浊和滩槽冲淤复杂多变的特性明显有别于一般潮汐河口.近几十年来,国内外许多学者在强潮河口混合过程、细颗粒泥沙运动、滩槽沉积地貌过程、河口综合治理等方面取得了一定进展.在系统总结近年主要相关研究成果的基础上,着重讨论了强潮河口的混合类型与特征、最大浑浊带的形成发育与主因、潮滩地貌的动力影响因素与演变过程、河口综合治理的特点与人类活动引起的水沙变异等问题,并指出多学科交叉、数学物理模拟与预报、水沙动力机理与过程的量化等方面是未来研究重点与方向.     

长江口枯水期最大浑浊带形成机制

用ADCP获得了长江口最大浑浊带内的高频率和高分辨率流速和悬沙浓度数据,对不同定点站位和走航断面的悬沙浓度、流速和盐度数据进行了分析,同时对不同站位的再悬浮通量以及悬沙输运机制也进行了计算,进而讨论了长江口枯水期最大浑浊带的形成机制。结果表明,枯水期的长江口处于淤积状态,再悬浮通量较小,其数量级介于10-4-10-7kg·m-2s-1之间;平均流输运在整个悬沙输送中占主导地位,斯托克斯漂移效应、垂向环流和潮振荡的垂向切变作用对悬沙输运也有着重要作用;通过分析走航断面的数据确定了枯水期中潮期内最大浑浊带的显著分布区域,“潮泵”作用和河口重力环流作用均在该地区最大浑浊带形成中都发挥着重要作用。     

非黏性沙级配对浊度法测量含沙量的影响

利用浊度仪测量水流含沙量时,泥沙颗粒级配和矿物成分是影响浊度仪标定结果的主要泥沙因素。采用黄河原型非黏性沙配制不同粒径、不同含沙量浑水水体,开展固定粒径、粗细沙、混合沙等多组次试验研究,对黄河天然沙粒径及级配对浊度仪输出浊度的影响进行定量分析和机制探讨。结果表明:固定含沙量条件下,非黏性泥沙粒径对水体浊度的影响特征符合Mie散射定律;含沙量变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10～10²,泥沙颗粒粒径变化对浊度仪输出浊度的影响数量级为10^-1～1;相同含沙量条件下,悬沙比表面积与浊度仪输出浊度符合线性分布。建立了考虑非黏性沙级配影响的含沙量与浊度关系模型,能够较准确地反映非黏性沙粒径及泥沙浓度对水体浊度的影响,可为浊度与含沙量关系的准确率定及测量结果的校准提供可靠依据。     

长江口细颗粒泥沙过程

本文对长江口细颗粒泥沙过程研究进行了总结,并提出了今后重点研究方向1）长江口细颗粒泥沙是非均匀沙，其运动机理究竟如何？2）大规模水利工程究竟如何影响长江口最大浑浊带?3）在长江口细颗粒泥沙过程的数学模拟中,如何考虑河口波、流相互作用(耦合)及其对近底细颗粒泥沙输移的影响?4）整个长江口水域瞬时、连续的水深、含沙量、地形变化资料的获*粒泥沙过程数学模拟的精度。5）长江口悬沙以拉格朗日模式输运,而过去大多悬沙观测调查是在欧拉模式中进行，如何进行欧拉和拉格朗日模式对比研究?6）风暴潮、台风等对长江口细颗粒泥沙运动的影响。     

Removal of total suspended solids and turbidity within experimental vegetated channel: optimization through response surface methodology

Vegetation plays an important role in transport and settling of suspended sediment in natural waterways. In this study, effectiveness of emergent vegetation in an open channel for the removal of Total Suspended Solids (TSS) and turbidity is empirically investigated. To this end, response surface methodology (RSM) was applied to optimize three variables of vegetated channel including flow velocity at the entrance, density of vegetation, and the length of vegetation zone. Analysis of Variance (ANOVA) was employed to verify the precision of the mathematical models and their relative parameters. Optimum values generated by RSM were compared with experimental results of percentage TSS and turbidity removal and good agreement was observed.     

新情势下黄河口演变与整治研究思路

基于黄河口水沙变异的新情况以及经济发展和生态环境建设的新需求,提出新情势下黄河口演变与整治的研究思路。针对目前研究中需要突破的薄弱环节,瞄准国际河口学领域中的前沿问题,采用多学科交叉和多种研究手段,对黄河口开展创新研究。主要研究:黄河口水沙变异特征,尾闾河道枯萎机制及其演变响应,拦门沙演变响应过程及其反馈影响;河口泥沙通量,最大浑浊带、泥沙异重流形成机理,河口海岸淤进、蚀退及其动力平衡机制;黄河口陆海相互作用的整体数模,河口演变趋势与入海流路使用年限;新情势下黄河口治理对策及水土资源优化配置。     

Calibration of turbidity meter and acoustic doppler velocimetry (Triton‐ADV) for sediment types present in drained peatland headwaters: Focus on particulate organic peat

Suspended sediments have a clear impact on fluvial water quality and aquatic habitats. As the concentrations are highly variable, continuous measurement offers a good way to provide accurate and precise values of sediment concentration and yield. However, there is a lack of information regarding the effect of organic peat particles, which typically appear in boreal fluvial systems. In the present study, the effect of different types of suspended sediments on calibration of a turbidity meter and an acoustic Doppler velocimetry (Triton‐ADV) was studied in laboratory conditions. The measurements were performed using particulate organic peat, clay and silt with several concentrations ranging from clear water to 3500 mg L^?1. The present study primarily provides organic peat sediment calibration data for used sensors. Regression equations were developed for the different sediment. The results indicate that particle size, shape, concentration and sediment type have an effect on calibration. When the turbidity and the ADV calibration were performed for different particle size groups, sediment types and concentrations, the calibration and suspended solids calculation error was reduced. For the turbidity sensor used, the reliable upper continuous measurement limit for clay, peat and silt sediments was found to be at 1000, 2500 and 3500 mg L^?1, respectively. The ADV‐sensor was noticed to be reliable only with fine particles. The results enable easy and first step calibration and error assessment for automatic turbidity and acoustic monitoring of the suspended sediment quality typically present in headwater fluvial systems. This study can be used to evaluate the effect of different sediments on turbidity and ADV‐measuring error and reliability during changing particles size distributions, characteristics and concentrations. The laboratory‐based approach used in this study indicates that the shape of organic peat particles has an influence on sensor calibration, especially when suspended sediment concentrations are high. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Predicting suspended sediment concentration from nephelometric turbidity in organic‐rich waters

Nephelometric turbidity is an optical index for the side scattering of light caused by fine particles suspended in water. When a mixed composition of suspended inorganic and organic materials, including dissolved organic material, is present, turbidity measurements can be affected by the different optical properties of the organic and inorganic materials present, and different turbidimeters are more or less sensitive to these influences. Two different methods of nephelometric turbidity measurement were assessed (using instruments confirming to two different turbidity standard methods: EPA 180.1 and ISO 7027). We investigated the influence of particulate organic matter and coloured dissolved organic matter on relationships between turbidity and suspended sediment concentration for rivers in diverse Otago catchments, in the South Island of New Zealand. The presence of organic matter and dissolved colour affected turbidity measurement owing to light absorption; however, turbidity measurement following the ISO 7027 standard, which specifies near infrared radiation at wavelengths where organic absorption is very weak, was less affected by organics. As a result, rating equations between suspended sediment and turbidity may be significantly different with ISO 7027 compared with EPA 180.1 methods.     

长江口南支边滩悬沙级配的现场与室内观测结果的比较分析

根据2005年6月在长江口南支边滩的现场悬沙级配观测数据和悬沙水样的室内粒度分析数据,对分散状态与未分散状态下的悬沙级配的时空分布特征、絮团对悬沙级配的影响及其现场含量等进行了研究。室内粒度分析结果表明,在颗粒分散条件下,悬沙组成较细,以粉砂和粘土为主,悬沙级配的时间和空间变化较小;悬沙级配有明显的垂向分布规律,平均粒径等在垂向上呈线性分布。现场观测结果显示,在颗粒未分散条件下,悬沙组成较粗,粒径大于63μm和4~63μm的颗粒是悬沙的主要成分,悬沙级配在潮周期内变化显著。对比表明,悬沙级配的现场与室内观测结果差异显著,前者明显粗于后者,絮凝作用是造成差异的主因,絮团在现场悬沙中的含量估计超过60%,絮凝作用能够使参加和不参加絮凝作用的泥沙颗粒在絮凝前、后的体积含量发生明显改变。絮团与流速和悬沙浓度的关系复杂,在潮周期内的部分时段里,悬沙平均粒径与流速和悬沙浓度存在较好的线性关系。