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     

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。     

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。     

长江口浑浊带絮凝体特性

2005年1月,在长江口浑浊带所在的南槽水域,利用现场激光粒度仪(LISST-100),在不扰动天然细颗粒泥沙絮凝体的情况下,定点连续测量了涨落潮变化过程中表层水体细颗粒泥沙絮凝体的级配谱;并用OBS-3A和ADP同步测得表层水体的含沙量、盐度和流速.数据分析表明,在长江口浑浊带水域存在明显的粘性细颗粒泥沙絮凝现象,絮凝体的形成和破碎过程非常明显:水流动力条件直接导致絮凝体的破碎,盐水则促进絮凝体的形成;水流流速和盐度的变化分别造成了絮凝体的四分之一日和半日周期的变化,在长江口浑浊带水域盐度对粘性细颗粒泥沙絮凝的影响比水动力条件的影响更大且更快;粘性细颗粒泥沙发生絮凝现象的临界粒径为32.5μm左右.这为长江口浑浊带形成机制及长江口粘性细颗粒泥沙动力沉积过程的研究提供了依据.     

长江口浑浊带水沙特性研究

结合2011年枯季与2013年洪季长江口浑浊带水域多测点水文数据,分析了长江口最大浑浊带及邻近海域的洪枯季水沙分布特征,计算了各测点的单宽悬沙通量。研究发现在长江口最大浑浊带水域,位于浑浊带核心的流速和悬沙浓度最大,且最大浑浊带浓度远高于其他区域;从最大浑浊带到口门外,测点流速逐渐减小,悬沙浓度逐渐降低;悬沙浓度随涨落潮呈现周期性的变化,最大悬沙浓度一般出现在急流时刻。通量计算显示,最大浑浊带核心区的悬沙通量较外缘要大,北港通量有向东输送的趋势,北槽通量向东南输送,南汇嘴外侧靠口内测点悬沙主要在南北方向往复输送,口外悬沙通量向东南方向输运。     

长江口横沙浅滩演变及水沙变化特征研究

近年来，随着长江流域上游来沙的锐减，长江口滩涂面临着侵蚀的风险。为探讨河口滩涂在人类活动和自然环境影响下的冲淤演变规律及水沙变化特征，以横沙浅滩为例，采用实测资料与数学模型相结合的方式进行了系统研究。实测资料分析表明：1998～2010年，横沙浅滩淤积较为明显，2010～2019年，浅滩呈微冲趋势，其中-5 m以浅沙体体积在2010年达到最大，-2 m以浅沙体体积在2015年达到最大，说明近年来横沙浅滩出现了侵蚀现象。数学模型模拟结果表明，浅滩内水动力和含沙量均呈持续减小趋势。鉴于长江口来沙持续减小，横沙浅滩可能进一步发生侵蚀，未来需加强对流域来沙变化引起河口滩涂资源变化的关注，并考虑相应的补偿措施。     

长江口浑浊带洪季悬沙粒度分布特征

根据长江口2013年浑浊带洪季悬沙粒度的实测数据,分析了长江口浑浊带区域悬沙粒度的分布特性,并与2011年枯季和历史数据进行了对比分析。研究发现,长江口浑浊带洪季悬沙垂线平均中值粒径变化范围在3.9～6.7μm之间;和枯季悬沙垂线平均中值粒径相比,洪季粒径的绝对值和变幅均小;且主要体现在大潮时段,核心区和过渡区的洪枯差别要甚于外缘区。近20年浑浊带核心区的悬沙中值粒径经历了"小-大-小"的变化过程。洪季长江口浑浊带悬沙中值粒径的全潮平均值为5.0μm,其中浑浊带核心区为5.4μm,浑浊带外缘区为4.7μm;垂向上变化幅度较小。浑浊带平均悬沙组分为46%的黏土和54%的粉砂;核心区大潮期间黏土组分沿水深向下从48%减小到32%,粉砂组分从52%增加到63%;小潮期间垂向组分变化较小。河口纵向粒径分布特性分析表明,浑浊带核心区的悬沙受河口外部来源的补充显著。     

长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应研究

通过对比分析1996-2013年的实测水沙资料,研究了长江口最大浑浊带悬沙粒度对流域减沙的响应。流域减沙后浑浊带悬沙粒度细化,全潮垂线平均中值粒径洪季下降20%,其中小潮下降10%～30%,大潮下降10%左右;枯季基本持平,其中小潮下降20%～50%,但大潮增加20%～90%。悬沙粒度垂向差异增加,表底层粒径差洪季由1.01μm增加至2.30μm;枯季由-0.60μm增加至5.62μm。潮动力对悬沙粒度的影响更显著,减沙前洪枯季大小潮粒径差均小于1μm,减沙后分别增加至1.97μm与7.08μm。减沙后最大浑浊带与南港的悬沙粒径差异变大,由14.4%增加至29.0%;但与口外海域之间差异维持在9%左右。流域减沙后,浑浊带悬沙粒度更接近口外,海域来沙对最大浑浊带悬沙粒度的影响增加,最大浑浊带泥沙来源发生变化,口外供沙特性初现。     

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.     

长江口悬沙浓度变化趋势及成因

基于1959-2011年长江河口水域实测悬沙浓度数据,对其悬沙浓度分布特征及变化趋势进行研究。结果表明:1流域入海水量无明显增减趋势,年内分配过程为洪季水量减少枯季增加,入海沙量和含沙量无论是洪季、枯季或年均为减小趋势;2河口段徐六泾、南支、南北港及北槽进口悬沙浓度伴随入海泥沙量锐减呈现减小趋势,北支受潮汐影响也呈减小趋势,南槽因水动力增加变化不明显;3受分流比减小、上游来沙锐减及河床粗化等影响,2005-2011年北槽上段和下段平均悬沙浓度较2000-2002年减小约33.25%,中段(CSW)受越堤沙量影响较大,呈现一定增加趋势;4长江口外海滨泥沙的再悬浮作用,有效减缓该区域悬沙浓度减小幅度,但仍不能改变其伴随流域入海泥沙锐减的减小趋势,2003-2011年平均悬沙浓度较1981-2002年减小约21.42%;其峰值向口内上溯约1/6经度,且峰值移动主要由径流和潮流水动力对比决定。     

新入海水沙情势下黄河口的地貌演变

近年来,受流域气候变化和强烈的人类活动干预,黄河入海水沙情势出现了新的变化,河口区地貌演变也随之改变。为了解新入海水沙情势下现行黄河口地貌演变特征,基于利津站水沙数据和现行河口实测水下地形资料,运用统计学方法进行分析研究。结果表明:黄河入海水沙情势由"水少沙多"向"枯水少沙"转变,入海泥沙持续减少,悬沙浓度降低,泥沙颗粒粗化;2002-2015年持续调水调沙的14年间入海泥沙共19.79亿t,其中有8.34亿m~3(13.09亿t)泥沙沉积在现行河口滨海区,而2016年由于水量极枯调水调沙首次中断,河口滨海区大面积蚀退,净蚀退量达0.72亿m~3(1.13亿t),现行河口2～5 m水深平均侵蚀厚度为0.38 m,对入海水沙锐减的响应最为突出;维持现行河口滨海区冲淤平衡的入海泥沙通量临界值为1.3亿t/a,黄河入海水沙情势的改变使河口地貌演变将出现新的态势。     

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。     

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。     

长江口粘性细泥沙有效沉速与相关因素的关系

利用20世纪70年代至今不同时期、不同测点的长江口泥沙垂线分布和流速资料,用Rouse公式拟合法计算得到相应的长江口悬沙有效沉速.计算分析结果表明:①长江口悬沙有效沉速主要集中为1.0～10.0 mm/s;②含沙量和切应力是影响悬沙有效沉速的主要因素;③悬沙有效沉速和含沙量的关系为Wf=4.94C0.87;④悬沙有效沉速和切应力的关系为Wf=2.96τ0.59;⑤在河口地区,悬沙有效沉速比理论沉速和实验室模拟沉速都要大一个数量级左右.在分析大量实测资料基础上为长江口泥沙输运及沉积研究提供了更接近于实际情况的悬沙有效沉速公式.     

三峡工程后长江口徐六泾入海水沙特征变化研究

基于2004-2019年长江口徐六泾断面观测数据，分析了三峡工程修建以来长江入海水沙特征和变化过程。结果表明，三峡水库修建后入海流量年内分配在2010年后出现显著改变，洪季期间的7月流量增大17%,9月减小22%,枯季各月流量升高15%以上。徐六泾多年垂线平均含沙量为0.09 g/L;2010年是徐六泾表层含沙量减少的拐点，减少幅度达50%。2014年以后，徐六泾表中层含沙量呈新一轮下降进一步减少，底层含沙量从2016年开始有所升高，入海含沙量减少趋势放缓。入海泥沙多年平均中值粒径为6.5μm, 2016年以前黏土与粉砂含量之比约为4∶6,砂含量低，之后含砂量平均占比由2%上升到10%,入海悬沙粗化。建坝对入海水通量的年内分配有重要影响，入海泥沙特征变化则受建坝与中下游河流自适应调整的双重影响。     

黄河口泥沙特性和输移研究综述

就近20年来黄河口泥沙特性和输移规律的有关研究成果进行了系统的总结和综述。其中包括输沙特性、来水来沙变化、泥沙异重流、河口最大浑浊带、相关方法和技术的应用研究等方面,并指出了目前研究中存在的一些不足和以后应进一步加强研究的主要课题。     

长江河口控制站泥沙絮凝特性研究

基于2008-2014年逐月现场激光粒度仪(LISST)在长江口徐六泾的定点观测数据,分析了河口控制站徐六泾的悬沙絮凝特性,研究给出絮团粒径与有效密度及沉速的关系。统计表明絮团平均粒径变化范围20~120μm,比分散颗粒中值粒径(平均5.3μm)大一到两个数量级。絮团的分形维数主要在1.8~2.4,有效密度变化范围70~600kg/m~3,其随絮团增大呈减小趋势。洪枯季对比表明,洪季絮团沉降速度比枯季大18%,平均沉速分别为0.26mm/s和0.22mm/s,比以往估算得到的长江口浑浊带絮团沉速小。由此说明为更好认识流域到河口的泥沙输运过程,有必要针对长江河口不同区域进行分段的研究。     

流域产水产沙耦合对黄河下游河道冲淤和输沙能力的影响

在具有水沙异源特征的流域中,不同水沙来源区的来水来沙之间的关系,可以称为流域水沙藕合关系.流域水沙耦合关系通过流域侵蚀带与沉积带的耦合,会进一步影响沉积带的冲淤过程.对于黄河流域,提出以多沙粗沙区的来沙量和河口镇以上清水区的来水量之比来表示流域产水产沙搭配关系,称之为流域产水产沙耦合指标.无论是对于洪水系列还是对于年系列,黄河下游来沙系数、含沙量与流域产水产沙耦合指标之间都具有密切的关系.流域产水产沙耦合指标控制着下游河道的来沙系数、平均含沙量和最大含沙量,并进而影响河道冲淤量和河道泥沙输移比.黄河下游高含沙水流的发生与流域产水产沙耦合指标I(ws)之间有密切的关系.当I(ws)<0.314t/m3时,下游可不再发生高含沙水流.这启示我们,通过对多沙粗沙区来沙量和河口镇以上清水区来水量的控制,可以减少下游河道高含沙水流发生的频率.对于场次洪水而言,当流域产水产沙耦合指标I(ws)<0.2t/m3时,冲淤量、淤积强度变化很小,但当I(ws)>0.2t/m3以后,冲淤量、淤积强度迅速增大.本文的研究成果对于黄河流域的治理有一定的参考意义.通过对流域水沙耦合关系的调控,来减少下游河道的淤积,是一种可行的途径.     

北江浈水流域悬移质含沙量过程预报

随着生产的发展,对水资源的利用要求越来越高,城镇生活、工矿饮用水,河流水质污染变化,航道运输,河道冲淤变化等都不同程度受河流泥沙的影响,为使决策部门和生产单位掌握水流泥沙的变化,对河流含沙量变化的预测越来越显得很有必要. 河流悬移质含沙量受多种因素的综合影响,其变化主要与泥沙的来源及水流挟沙能力有关.对于流域出口断面,含沙量变化过程主要受流域产沙量影响.因此,悬沙过程的