弱动力浅海中的悬沙输运机制:以天津港附近海域为例

根据在天津港附近海域获取的水动力和浊度数据,分析了悬沙输运特征和输运机制,结果表明:天津港附近海域受不规则半日潮控制呈低流态往复流特征,但涨潮流强于落潮流;涨潮期间底部悬沙浓度与垂线平均流速呈显著线性相关,存在显著的再悬浮作用;潮周期内的悬沙输运呈典型的不对称特征,形成向岸的净输运趋势。输运机制分析结果显示:潮泵效应(尤其是潮汐捕捉效应)是天津港附近海域悬沙输运的主要贡献项,其次是拉格朗日平流输运项,前者比后者高一个量级;垂向剪切作用最小。涨落潮期间流速与悬沙浓度的显著不对称是造成潮汐捕捉效应占主导的基本条件。在潮下带这种悬沙输运格局可能和潮间带发生的细颗粒沉积物捕集(堆积)作用有关。

乐清湾悬沙输移机制分析

以乐清湾海区特征测站实测资料为据,运用机制分解法将悬沙净输移通量分解成多个动力项并讨论不同区域悬沙输移的时空分布特征,认为潮泵输沙在湾内贡献均较大,在浅滩附近占明显优势,垂向净环流输沙在小潮期中、内湾作用显著,平流输沙在开阔水域及中湾深槽起主要作用。从余流分布、流速与含沙量的相位关系、垂向余流结构与悬沙浓度垂向梯度变化等方面探讨了主要输沙项的动力机制,结果表明:(1)欧拉余流输沙与潮动力强弱呈正相关;(2)潮汐捕集输沙与悬沙再悬浮、潮流不对称性及涨、落潮背景含沙量密切相关;(3)垂向净环流输沙与垂向拉格朗日余环流发育及悬沙浓度垂向梯度相关。

长江口南槽最大浑浊带短周期悬沙浓度变化

2003年2月17～24目，在长江口南槽最大浑浊带地区进行了大、小潮水文泥沙定点连续观测。用OBS-5观测水深、盐度和浊度，用直读式海流计（SLC9—2）观测不同水层流速，同时获取了不同潮时不同水层悬沙水样。通过对水深、盐度、浊度、悬沙浓度和流速等数据进行大、小潮周期对比与分析。得出如下主要结果：（1）盐度和水流流速变化范围分别为13．5～22．3和0．30～2．13m／s；（2）表层与底层悬沙浓度变化范围分别为180～222mg／L和1019～1300mg／L；（3）一个潮周期内，可出现4次悬沙浓度峰值；（4）通常情况下，悬沙浓度值涨潮大于落潮，大潮大于小潮，但强风或风暴潮会改变大、小潮的悬沙浓度变化格局。研究表明，研究区悬沙浓度变化具有一定的周期性和规律性，但也存在一些不确定性。长江口南槽最大浑浊带的发育主要是由于“潮泵效应”和盐水异重流引起的对床底侵蚀和泥沙再悬浮造成的。另外，动水絮凝和滩槽之间泥沙交换，也对最大浑浊带的形成与发育有重要影响。

长江河口最大浑浊带的悬沙输移特征

根据1988年洪、枯季在长江口南、北槽进行的最大浑浊带专项水文观测的资料，对悬沙输移的分项因子进行研究。结果表明，长江口最大浑浊带的悬沙输移过程存在明显的潮泵效应及强烈的悬沙、底沙双向交换;长江口南、北槽之间存在一个大尺度的平面环向是沙输移，同时南、北槽自身还有次一级尺度的槽内平面环向悬沙输移。本文还探讨了最大浑浊带与拦门浅滩相互影响、彼此制约的关系。

兴化湾悬沙输移机理分析

运用通量机制分解法处理兴化湾各测站的水沙实测资料,通过探讨平流输沙、潮泵效应输沙、垂向净环流输沙机理,分析研究了兴化湾海域悬沙输移特征,进而讨论了净输沙对研究区域地形变化的影响。结果表明:在潮汐作用下,外海泥沙沿兴化水道与南日水道向湾内输移,但对湾内淤积产生的影响较小;平流输沙和垂向净环流输沙对悬沙的净输移起主要作用,水深相对较大的区域主要受平流输沙的控制,而浅水区垂向净环流输沙影响更强;潮泵输沙以悬沙与潮流变化相关项为主,输沙量小于平流输沙和垂向净环流输沙的输沙量;浅水区垂向各层余流方向不一致,悬沙各层混合均匀,深水区表底层的余流方向基本一致,含沙量垂向变化明显;输沙造成湾顶淤积,造成海湾地形变化的主要原因是陆源泥沙。

巴达棱湾悬沙分布特征及动力机制

利用2007 年4 月和7 月在巴达棱湾进行的旱季和雨季水位、流速、悬沙浓度的全潮观测资料, 结合2007 年5 月~2008 年4 月周年风、波浪资料, 分析该海域悬沙分布特征和运移趋势, 并利用机制分解法分析悬沙输运机制.结果表明, 研究海域的水体含沙量存在旱季低、雨季高的季节变化, 以及大潮高、小潮低的潮期变化; 在平面上表现出东西两侧大、中间小, 近岸高、远海低的分布特征.单宽输沙量方向与余流方向一致, 表现为旱季冲刷、雨季淤积, 即旱季指向外海, 雨季指向湾内.通量机制分析结果表明, 欧拉余流是悬沙输运的主要控制因素, 其方向和大小决定了泥沙输移方向和输移量, 在水深较深海域, 垂向重力环流是相对次要的, 而在水深较浅的海域相对次要的是悬沙潮泵输运项.

西沙门悬沙输移机制分析和讨论

以西沙门水沙实测资料为依据,运用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量表示为多个动力影响项,讨论区域内悬沙输移的时空特征,分析认为平流输沙在研究区域内为主要输沙项,"潮泵效应"输沙项为次要项。从涨落潮、流速和含沙量的变化过程讨论其动力机制,结果表明:西沙门悬沙浓度在潮流作用下具有明显的潮周期变化,悬沙沿岸输移;平流输沙中欧拉输沙项主要取决于潮动力大小,斯托克斯输沙项受潮波非线性效应影响;"潮泵效应"输沙与泥沙悬浮"滞后效应"、涨落潮流流速的非对称性和当地悬沙浓度相关。

博贺湾海域悬沙输移机制分析

根据博贺湾海域大潮期间的水文泥沙实测资料,采用悬沙通量机制分解法将悬沙净输移通量分解为多个动力项,并分别从平流输沙、潮泵输沙和垂向净环流输沙三方面分析了悬沙输移机制。结果表明:博贺湾海域大潮期间拉格朗日余流基本沿涨潮方向,离岸越远,余流值越大,欧拉余流大小与拉格朗日余流相近,斯托克斯余流接近于零;平流输沙在悬沙净输移中占主导作用,其中欧拉余流输沙作用方向与涨落潮优势流相关;博贺湾海域潮泵效应输沙作用不强,潮泵作用由涨落潮潮流和含沙量在潮周期的不对称性引起;垂向余环流输沙作用很弱,垂向净环流输沙和拉格朗日余流和含沙量的垂向分布有关。

福建围头湾悬沙输移机制分析

根据福建围头湾大潮期间潮汐、潮流、悬沙实测资料,分析水流输运,同时利用机制分解法,将悬沙净输移通量分解为平流项、潮泵效应项和垂向净环流输移项,对悬沙输移的动力机制进行分析讨论。结果表明:金门岛东侧余流,部分流向湾口,部分流向安海湾。金门岛与大嶝岛之间的余流,沿涨潮流向湾内,悬沙净输移方向和余流方向保持一致;平流输沙对悬沙净输移起主导作用;水域潮泵输沙贡献较大;垂向净环流输沙影响较小。