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     

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     

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。     

河口最大浑浊带若干机理的数值模型研究

本文运用垂向二维数值模型对部分混合型河口的深度、宽度、拦门沙地形变化以及悬沙浓度对最大浑浊带区域的环流结构，盐度和悬沙分布的影响进行了探讨，结果表明：河口拦门沙对盐水上溯有阻碍作用，它使滞流点和最大悬沙浓度中心的位置向海推移，最大悬沙浓度有所降低，河口宽度与坡变的变化会改变环流结构和盐度，悬沙分布，考虑悬沙浓度对水体密度的影响后滞流点更接近上边界，最大悬沙浓度中心更接近下边界，悬沙浓度有所降低。     

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。     

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.     

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。     

长江口悬沙浓度时空变化研究——以2012年和2013年洪季为例

河口悬沙浓度及其变化具有重要的生态学、地貌学和工程学意义。2012和2013年7月,在长江口南支、南港、北港、南槽、北槽、口外海滨共10个观测点进行了双潮准同步观测,分析了洪季悬沙浓度的平面、垂向变化特点以及大、小潮和年际差异。结果表明：测点平均悬沙浓度沿口内河槽变化不大;大潮悬沙浓度的纵向差异明显大于小潮;2013年洪季悬沙浓度纵向差异大于2012年;最大浑浊带的位置与最小水深（拦门沙）、最大潮差、盐度锋和砂到泥底质的突变带相吻合。长江口悬沙浓度的平面格局存在显著的时间变化和空间垂向变化,反映了径流（及其悬沙浓度）、潮汐、波浪等因素的不同组合对河口泥沙运动的复杂影响。     

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。     

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。     

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。     

耦合小波变换和偏最小二乘的悬浮物浓度和浊度高光谱建模方法

针对高光谱曲线中可能存在噪声以及传统半经验方法不能有效利用全部光谱信息的问题,提出了耦合Haar小波变换和偏最小二乘的水质遥感高光谱建模方法(Haar WT-PLS)。利用该方法,对在南四湖获取的实测高光谱数据经分解尺度为3的Haar小波变换后,将原始光谱数据压缩到47个特征变量;随后利用小波变换重构的光谱数据建立了悬浮物浓度和浊度的Haar WT-PLS反演模型,并进行了验证。结果表明:Haar WT-PLS反演悬浮物浓度和浊度精度较高,验证样本的均方根误差分别为25.05 mg/L和20.10NTU,平均相对误差分别为20.36%和13.88%。通过和单波段模型、一阶微分模型和波段比值模型进行精度对比分析,本文建立的Haar WT-PLS模型反演悬浮物浓度和浊度具有较高的精度和更好的稳定性。     

中国河口最大浑浊带刍议

本文根据实测资料和多年来笔者等的研究成果对我国一些河口的最大景带作了综合分析，比较了它们形成的环境背景和特点，并根据泥沙来源及集聚机制把长江口、珠江口、黄河口、钱塘江口、瓯江口、椒江口等中国河口的最大河口最大浑浊带分成陆源－潮致型、陆源－盐致型、陆源－潮盐复合型、海源－潮致型和海源－盐致型等5种类型。     

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.     

Effect of Timber Harvest on Physical Water Quality Characteristics

The effect of 11% thinning on selected stream water properties in an oak-beech forest ecosystem in the Belgrad Forest of Istanbul, Turkey was studied with a paired catchment experiment. Regression equations for some physical properties of the stream water were developed between control (W-I) and treatment (W-II) watersheds for calibration (with their 95% confidence limits) and treatment periods. The study discovered significant linear regressions between control and treatment watersheds for color, turbidity, air and water temperatures, suspended sediment concentration, pH and electrical conductivity in the calibration period but not turbidity and suspended sediment concentration in the treatment period. The impact of the timber removal was calculated as the difference between measured and predicted values derived from calibration equations. Results showed that timber harvest caused significant decreases in the color, turbidity, temperature, pH, and electrical conductivity values of the stream water and air temperature under the canopy but did not affect the suspended sediment concentration in the stream water.     

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.     

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。