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      長(zhǎng)江口門附近海域潮周期內(nèi)懸沙質(zhì)量濃度變化及其動(dòng)力機(jī)制探討*

      2014-10-08 12:49:06劉建華陳沈良楊世倫
      海洋科學(xué)進(jìn)展 2014年2期
      關(guān)鍵詞:小潮懸沙大潮

      劉建華,陳沈良,楊世倫,朱 琴

      (華東師范大學(xué) 河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200062)

      潮流和波浪是影響河口海岸地區(qū)懸沙質(zhì)量濃度變化的主要?jiǎng)恿σ蛩?。在英格蘭東部威爾士海岸發(fā)現(xiàn)流速的uz-lnz線性關(guān)系漲潮大于落潮[1]。Dufois研究了萊昂灣波浪和潮流作用下底床剪切應(yīng)力的分布[2]。Soulsby和Van Rijn分別給出了計(jì)算浪流聯(lián)合剪切應(yīng)力參數(shù)化模型[3-4]。曹祖德、孔令雙等也對(duì)波流聯(lián)合剪切應(yīng)力的計(jì)算進(jìn)行了探討[5-6]。在崇明東灘潮間帶進(jìn)行了近底浪流聯(lián)合作用下灘面的沖淤演變的研究[7]。有學(xué)者在河口潮間帶、鹽沼等地區(qū)進(jìn)行了大量泥沙動(dòng)力沉積過(guò)程和浪流聯(lián)合作用的研究[8-12]。

      長(zhǎng)江河口作為國(guó)內(nèi)高濁度河口之一,泥沙沉降和再懸浮作用顯著。許多學(xué)者對(duì)長(zhǎng)江口附近海域的懸沙質(zhì)量濃度時(shí)空特征進(jìn)行了大量研究[13-16],Yu和Tian根據(jù)懸沙一維模型研究了長(zhǎng)江口懸沙沉速和垂向變化[17]。但很少?gòu)募羟袘?yīng)力的角度探討懸沙質(zhì)量濃度變化的動(dòng)力機(jī)制。研究長(zhǎng)江口懸沙質(zhì)量濃度變化及動(dòng)力機(jī)制與泥沙沉降和再懸浮對(duì)近岸底床沖淤演變、港口建設(shè)等方面具有重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。我們通過(guò)對(duì)懸沙質(zhì)量濃度變化和流、浪動(dòng)力作用變化的關(guān)聯(lián)分析,探討近岸和開(kāi)敞海域潮周期內(nèi)懸沙質(zhì)量濃度變化以及泥沙沉降和再懸浮動(dòng)力機(jī)制。

      1 研究區(qū)概況

      長(zhǎng)江口是我國(guó)的最大河口,具有三級(jí)分叉、四口入海的特點(diǎn)。長(zhǎng)江口及鄰近海域潮汐是不正規(guī)半日潮,河口附近平均潮差約2.7m,大潮潮差4m,年平均鹽度為5~15[13],峰值流速可達(dá)2m/s[18]。崇明東灘中部和南北兩側(cè)的潮流流向有一定差異,中部以旋轉(zhuǎn)流為主,南北兩側(cè)以往復(fù)流為主。長(zhǎng)江口門地區(qū)的風(fēng)向以南南東、北北東為主,多年平均風(fēng)速為7.2m/s;波浪以風(fēng)浪為主,常浪向?yàn)楸睎|北,頻率為17%;其次為東向浪,頻率為13%;強(qiáng)浪向?yàn)楸睎|北,頻率為9%[19]。研究區(qū)波浪活動(dòng)屬于中等范圍,平均波高約1.0m,冬季的波浪和沉積物懸浮遠(yuǎn)大于其它季節(jié)[20-21]??陂T地區(qū)存在最大渾濁帶,懸沙質(zhì)量濃度變化范圍為0.1~2.0 g/L[13,22]。長(zhǎng)江三角洲前緣的大陸架坡度<1‰[23]。本研究區(qū)域位于長(zhǎng)江口門北港以北崇明東灘以東海域(圖1)。

      圖1 研究區(qū)概況圖Fig.1 Sketch map of the study area

      2 資料和方法

      2010-04-23—25,28—30(測(cè)點(diǎn)B和C)和2011-01-13—14,21—22(測(cè)點(diǎn) A)在長(zhǎng)江口門附近海域進(jìn)行定點(diǎn)動(dòng)力泥沙觀測(cè)(圖1)。使用手持風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量風(fēng)速。利用ADCP(600kHz)進(jìn)行流速流向觀測(cè),Valeport-106測(cè)量水體表層流速流向。在整點(diǎn)時(shí)刻上下垂向移動(dòng)OBS-3A獲取從表層到近底層(距離底床0.5 m)水體濁度,同時(shí)根據(jù)6層水深法獲取水樣,每瓶600mL。利用0.45μm濾紙過(guò)濾烘干水樣,得出懸沙質(zhì)量濃度數(shù)據(jù),根據(jù)濁度-懸沙質(zhì)量濃度擬合公式計(jì)算出整點(diǎn)時(shí)刻垂向懸沙質(zhì)量濃度。利用激光粒度儀測(cè)量沉積物樣品和水樣懸沙粒徑。在測(cè)點(diǎn)A拋放三腳架,然后安置浪潮儀SBE26plus和OBS-3A。測(cè)點(diǎn)B和C的波浪周期數(shù)據(jù)由佘山島水文站提供,有效波高數(shù)據(jù)由風(fēng)速和周期反演得到。懸沙質(zhì)量濃度時(shí)間變化序列利用克里金方法進(jìn)行插值。

      2.1 剪切應(yīng)力

      2.1.1 臨界侵蝕應(yīng)力

      針對(duì)研究區(qū)底床沉積物主要是細(xì)顆粒泥沙的特征,用公式(1)計(jì)算底床沉積物的臨界侵蝕應(yīng)力(τcr,N/m2),適用于粘性泥沙(粒徑小于20μm)[24]:

      式中,β=0.3;S=(ρs/ρ)-1;ρs為沉積物顆粒密度,取2 650kg/m3;ρ為海水密度1 028kg/m3;W為含水量。

      Van Rijn從沉積動(dòng)力學(xué)原理分析[4],提出臨界侵蝕應(yīng)力的另一種算法,此公式可以適用于顆粒中值粒徑大于20μm的非粘性沉積物臨界侵蝕應(yīng)力的計(jì)算:

      式中,θcr=0.14D-0.64*,D*為無(wú)量綱粒徑;d50為中值粒徑。

      2.1.2 波浪,潮流和浪流聯(lián)合剪切應(yīng)力

      根據(jù)Airy波理論,波長(zhǎng)L可用水深表示:

      莆田公式中周期、波高和風(fēng)速的關(guān)系:

      式中,vo為風(fēng)速;Tm為平均波周期;hm為平均波高,一般hm=0.65hs;hs為有效波高。

      波浪水質(zhì)點(diǎn)峰值軌道速度Uw:

      式中,Uw,k,h,H,T分別代表波浪水質(zhì)點(diǎn)峰值軌道速度、波數(shù)、水深、波高、波周期。

      波浪底床剪切應(yīng)力:

      式中,fws=B,當(dāng)Rw≤5×105時(shí)B=2,N=0.5;當(dāng)Rw>5×105時(shí),B=0.052 1,N=0.187。

      根據(jù)流速對(duì)數(shù)分布公式[4],對(duì)距離底層高度為z的流速uc(z)和高度z的對(duì)數(shù)進(jìn)行線性擬合公式(7),得到斜率A。

      式中,u*c=κA為摩阻流速(m/s);κ為 Von Karman常數(shù),通常取0.4;z0為水力粗糙度或糙率長(zhǎng)度(m);z為流速剖面距離灘面的高度(m)。

      水流的底床剪切應(yīng)力:

      流-浪聯(lián)合作用下的底床剪切應(yīng)力使用Soulsby[3]模型表示:

      式中,τw表示波浪剪切應(yīng)力;τc表示潮流剪切應(yīng)力;τcw表示流-浪聯(lián)合作用下底床剪切應(yīng)力。

      Van Rijn模型:

      2.2 沉降速度

      在前人關(guān)于長(zhǎng)江口懸浮泥沙沉降速度研究的基礎(chǔ)上,我們選用適合長(zhǎng)江口地區(qū)的公式(11)進(jìn)行計(jì)算懸沙沉降速度[13]:

      式中,c1=0.06;c2=4.6;m1=0.75;m2=0.6;U為流速;C為懸沙質(zhì)量濃度;ω50為單顆粒懸沙中值粒徑沉降速度;=3.8。用斯托克斯公式表達(dá):

      式中,υ=1×10-6m2/s,為運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。

      3 結(jié)果分析

      3.1 水動(dòng)力特征

      3.1.1 潮流特征

      3個(gè)測(cè)點(diǎn)流速變化為0.01~2.26m/s(圖2)。測(cè)點(diǎn)A處小潮流速為0.01~1.30m/s(圖2a),垂向平均流速為0.45m/s,近底平均流速為0.33m/s(圖3c)。漲潮表底層均為西南流向,落潮流向較紊亂,但基本為東北向,大潮最大流速達(dá)2.20m/s,垂向和近底平均流速均約為小潮2倍(圖3c)。漲落潮流向?yàn)槲髂熄C東北向(圖2b)。大小潮表底急流和憩流時(shí)刻基本相同。

      測(cè)點(diǎn)B處最大流速為1.95m/s(圖2d),小潮垂向平均流速為0.53m/s,而近底平均流速為0.35m/s。大潮垂向和近底平均流速是小潮的1.6倍。垂向上表底層流速變化一致,在落轉(zhuǎn)漲過(guò)程,表層憩流會(huì)滯后底層約1h。大小潮漲落流向?yàn)槲鞅保瓥|南向。

      測(cè)點(diǎn)C處小潮平均流速為0.59m/s,表層漲憩滯后底層約1~2h(圖2e)。近底平均流速為0.43m/s(圖3c)。最大流速2.28m/s出現(xiàn)在中潮,平均流速是小潮的1.4倍。而在中潮的落轉(zhuǎn)漲過(guò)程,表層會(huì)滯后于底層約3h,在垂向易形成鹽水楔。

      3個(gè)測(cè)點(diǎn)流速大潮大于小潮,垂向從表層至底層遞減。近岸海域漲落潮為西南-東北流向,開(kāi)敞海域則為西北-東南流向。

      圖2 觀測(cè)點(diǎn)流速流向矢量圖Fig.2 Time series of the vectors of the velocity and direction of current at each observation site

      圖3 測(cè)點(diǎn)水動(dòng)力條件和剪切應(yīng)力時(shí)間變化序列Fig.3 Time-series of the changes in hydrodynamic conditions and shear stresses at each observation site

      3.1.2 風(fēng)和波浪

      在測(cè)點(diǎn)A風(fēng)速為0.5~6.4m/s,小潮時(shí)為偏東風(fēng),平均風(fēng)速為3.9m/s;大潮則為偏北風(fēng),平均風(fēng)速為2.2m/s(圖4a)。測(cè)點(diǎn)B小潮最大風(fēng)速為6.2m/s,平均風(fēng)速是3.3m/s,風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng);大潮風(fēng)速為0~8.2m/s,平均風(fēng)速為4.9m/s,風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)(圖4b)。測(cè)點(diǎn)C小潮時(shí)為東南風(fēng),風(fēng)速為1.3~7.4m/s。中潮時(shí)風(fēng)向從北向變成南向,風(fēng)速?gòu)?m/s減小到1.3m/s再增大到5.8m/s(圖4c)。

      測(cè)點(diǎn)A處有效波高最小值為0.04m,最大值為0.81m,小潮和大潮時(shí)平均有效波高均為0.13m,大潮時(shí)出現(xiàn)2個(gè)峰值(圖3a)。測(cè)點(diǎn)B處小潮時(shí)有效波高約為0.60m,大潮時(shí)最大值和最小值相差0.30m。測(cè)點(diǎn)C處有效波高平均值為0.88m,小潮時(shí)數(shù)值大于大潮時(shí)數(shù)值。總之,風(fēng)速和有效波高均為開(kāi)敞海域大于近岸海域。

      圖4 測(cè)點(diǎn)風(fēng)速風(fēng)向矢量圖Fig.4 Time series of the vectors of wind at each observation site

      3.1.3 剪切應(yīng)力變化特征

      小潮觀測(cè)期間,測(cè)點(diǎn) A處τc最大值(0.410N/m2)遠(yuǎn)大于最小值(0.002N/m2)(圖3d),平均值為0.080 N/m2(表1)。τw范圍從0.030~0.250N/m2,平均值0.100N/m2,波浪作用比潮流作用稍強(qiáng)(圖3e),τcw平均值為0.130N/m2(表1)。大潮τcw是小潮的2.2倍,而τc和τw平均值分別為0.270和0.050N/m2(表1)。利用Van Rijn模型計(jì)算的平均值比Soulsby模型大0.070N/m2(圖3f)。

      表1 測(cè)點(diǎn)剪切應(yīng)力特征值Table 1 Character values of shear stresses at each observation site

      小潮觀測(cè)期間,測(cè)點(diǎn)B處τc最大值為0.62N/m2,平均值小于τcr(表1)。τw最大值是0.11N/m2(表1),盡管該點(diǎn)波浪數(shù)據(jù)部分缺失,但因?yàn)橛^測(cè)期間無(wú)大風(fēng)天氣(圖4b),水深遠(yuǎn)大于波高,可以認(rèn)為觀測(cè)期間波浪對(duì)底床沉積物的作用很小(圖3e)。大潮平均τcw為0.31N/m2,是小潮的1.5倍(表1)。Van Rijn模型計(jì)算值比Soulsby模型的結(jié)果稍大(圖3f)。

      測(cè)點(diǎn)C小潮觀測(cè)時(shí)段,τc最大值和平均值分別為0.67和0.19N/m2,τcw最大值為0.31N/m2,平均值約為最大值的1/3(表1)。中潮時(shí),τc最小值和最大值分別為0.01和0.85N/m2,平均值是τcr的2倍多,τcw的最大值為0.85N/m2(圖3f),為平均值的2.6倍。不論小潮還是中潮,τw的最大值是0.002N/m2(圖3e),遠(yuǎn)小于τcr,說(shuō)明波浪作用極其微弱。Soulsby模型和van Rijn模型的τcw值和趨勢(shì)基本一致(圖3f)。

      總之,測(cè)點(diǎn)近底層流剪切應(yīng)力(τc)和流-浪聯(lián)合剪切應(yīng)力(τcw)時(shí)間上大潮大于小潮,空間上近岸海域小于開(kāi)敞海域。波浪剪切應(yīng)力(τw)為近岸海域大于開(kāi)敞海域。兩種流-浪聯(lián)合剪切應(yīng)力計(jì)算模型的結(jié)果差別很小,均可用于計(jì)算流-浪聯(lián)合剪切應(yīng)力。

      3.2 泥沙特征

      3.2.1 底床沉積物特征

      在測(cè)點(diǎn)A底床沉積物中值粒徑為7.5μm,含水量為52%,用公式(1)計(jì)算出底床臨界侵蝕應(yīng)力(τcr)為0.098N/m2。測(cè)點(diǎn)B和測(cè)點(diǎn)C的中值粒徑分別為178.3和108.5μm,用公式(2)計(jì)算出τcr分別為0.153和0.128N/m2(圖3f)。

      3.2.2 懸沙質(zhì)量濃度

      圖5 垂向懸沙質(zhì)量濃度時(shí)間變化序列Fig.5 Time series of vertical changes of suspended sediment concentration(SSC)at each observation site

      研究區(qū)懸沙質(zhì)量濃度變化為0.07~1.61g/L(圖5)。例如,測(cè)點(diǎn)A在小潮時(shí)垂向平均懸沙質(zhì)量濃度為0.12g/L(圖5a),大潮比小潮僅大0.05g/L(圖5b),表底層垂向變化不明顯。測(cè)點(diǎn)B在小潮時(shí)垂向平均懸沙質(zhì)量濃度是0.25g/L(圖5c),在落轉(zhuǎn)漲過(guò)程(14~16h)底層出現(xiàn)極大值,約為表層的3倍。大潮時(shí)垂向平均懸沙質(zhì)量濃度是小潮時(shí)的2倍,底層最大懸沙質(zhì)量濃度約為表層的10倍(圖5d)。在測(cè)點(diǎn)C小潮時(shí)垂向平均懸沙質(zhì)量濃度和中潮基本一致,約為0.18g/L(圖5e和圖5f)。潮周期內(nèi)底層懸沙質(zhì)量濃度比表層大,大潮大于小潮,測(cè)點(diǎn)B懸沙質(zhì)量濃度大于東西兩側(cè)測(cè)點(diǎn)A和C。大潮期間,測(cè)點(diǎn)B和C處的懸沙沉降速度分比為0.61和0.24mm/s,小潮期間分別為0.42和0.08mm/s。所以說(shuō)懸沙沉降速度是大潮大于小潮,測(cè)點(diǎn)B大于測(cè)點(diǎn)C。

      4 討 論

      4.1 潮流在流-浪聯(lián)合作用中的優(yōu)勢(shì)地位

      Simons和MacIver在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量出底部剪切應(yīng)力,τcw的范圍從0.2~3.2N/m2,同時(shí)發(fā)現(xiàn)底摩擦的損耗對(duì)浪流相互作用有顯著的影響[10,25-26]。Lou計(jì)算了澳大利亞克利夫蘭灣海域浪流聯(lián)合作用下底部剪切應(yīng)力,流底部剪切應(yīng)力范圍從0.04~0.56N/m2,但最大τcw范圍0.4~5.6N/m2[27]。3個(gè)測(cè)點(diǎn)的τcw計(jì)算結(jié)果為0.004~0.850N/m2,大部分在Simons和Lou計(jì)算結(jié)果范圍內(nèi),最大值較小的可能原因是長(zhǎng)江口屬于中等潮差河口,潮流作用較強(qiáng),但波浪作用可能比克利夫蘭灣海域小。由表2知,3個(gè)測(cè)點(diǎn)的浪剪切應(yīng)力比流剪切應(yīng)力小,τc與τcw的比值最小為0.81,最大為0.95,自近岸海域向開(kāi)敞海域逐漸增大。說(shuō)明τc在τcw的計(jì)算中貢獻(xiàn)比例大,流-浪聯(lián)合作用的變化趨勢(shì)主要是受到了潮流作用的影響。因此,在海況較好的情況下,流作用在底床沉積物起動(dòng)和懸沙質(zhì)量濃度時(shí)空變化過(guò)程中起著決定性的作用。在波浪數(shù)據(jù)不完整的情況下,可用τc替代τcw討論懸沙沉降和底床沉積物再懸浮過(guò)程。

      表2 平均流致剪切應(yīng)力的貢獻(xiàn)率Table 2 Contribution rate of the average current-induced shear stress at each observation site

      研究區(qū)海流的性質(zhì)包括很多方面,例如潮流,徑流,沿岸流,風(fēng)海流,密度流等。在計(jì)算τc的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)有1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的波動(dòng),而在除潮流之外的海流中一般不會(huì)出現(xiàn)這么大的波動(dòng),因此可以認(rèn)為研究區(qū)的水流動(dòng)力主要受到潮流控制,潮流作用在τc中貢獻(xiàn)最大。

      4.2 泥沙沉降和再懸浮

      有學(xué)者認(rèn)為底床表層沉積物臨界侵蝕應(yīng)力為0.016~0.150N/m2[2],3個(gè)測(cè)點(diǎn)τcr的計(jì)算結(jié)果與之相比基本吻合。小潮觀測(cè)期間,測(cè)點(diǎn)A處τc小于τcr的出現(xiàn)頻率為71%,潮流作用較弱,底床表層沉積物無(wú)法被起動(dòng)。大潮時(shí),τc大于τcr的時(shí)段占75%,潮流作用強(qiáng)烈,底床泥沙在潮流作用下易起動(dòng)再懸浮(圖3d)。測(cè)點(diǎn)B小潮觀測(cè)期間,τc小于τcr的出現(xiàn)頻率為55%,潮流無(wú)法起動(dòng)底床表層沉積物再懸?。▓D3d)。大潮時(shí),τc大于τcr的時(shí)間段占81%,同樣說(shuō)明大潮泥沙再懸浮作用比較強(qiáng)烈。但在時(shí)間上,比測(cè)點(diǎn)A多6%,可推測(cè)潮流對(duì)底床沉積物的作用比測(cè)點(diǎn)A強(qiáng)烈。測(cè)點(diǎn)C小潮時(shí),τc大于τcr占觀測(cè)時(shí)段的61%。大潮有68%的時(shí)間τc大于τcr(圖3d)。

      長(zhǎng)江口門附近海域懸沙變化主要受潮流控制。測(cè)點(diǎn)A小潮10~14h時(shí)段,0.8H和底層的懸沙質(zhì)量濃度相差微小,同時(shí)τc均大于0.1N/m2,潮流作用使底床泥沙再懸浮近底泥沙混合所致(圖6a)。隨著τc變小,泥沙沉降,但懸沙質(zhì)量濃度反而升高,主要是受到異地平流作用影響,τc和懸沙質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)屬于Ⅱ型(τc和懸沙質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)不一致)。大潮5~6h時(shí)段,隨著τc減小至0.03N/m2(低于τcr),泥沙沉降,0.8H和近底懸沙質(zhì)量濃度均降低;在8~9h時(shí)段隨著再次τc增大至大于τcr值,底床沉積物再懸浮作用明顯,τc和懸沙質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)屬于Ⅰ型(τc和懸沙質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)一致)(圖6b)。

      測(cè)點(diǎn)B小潮7~8h時(shí)段,τc減小,而懸沙質(zhì)量濃度基本保持不變,說(shuō)明平流作用在此時(shí)段發(fā)生作用,τc和懸沙質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)屬于Ⅱ型(圖6c)。大潮時(shí),泥沙再懸浮作用顯著(4~6h;16~17h),在21h時(shí)τc減小,泥沙沉降,懸沙質(zhì)量濃度變小,τc和懸沙質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)屬于Ⅰ型(圖6d)。測(cè)點(diǎn)C小潮時(shí),泥沙沉降和再懸浮較明顯(11~13h),而在19~21h落轉(zhuǎn)漲過(guò)程,懸沙質(zhì)量濃度由0.21g/L降至0.11g/L(圖6d)。原因除τc小于τcr外,漲潮時(shí)來(lái)自外海的低濃度水團(tuán)平流經(jīng)過(guò)此處所致。中潮憩流時(shí)(圖2f),τc小于τcr(4h),泥沙沉降,0.8H 和底層懸沙質(zhì)量濃度均降低(圖6f)。而τc變大時(shí)段(10~11h),底層泥沙再懸浮,0.8H層懸沙質(zhì)量濃度升高。11h之后盡管τc較大,但懸沙質(zhì)量濃度并未升高,和小潮漲潮過(guò)程有相似的原因。

      總之,τc大于τcr的時(shí)間占60%,而小于τcr的時(shí)間約占40%,說(shuō)明潮流剪切應(yīng)力明顯作用于底床沉積物。測(cè)點(diǎn)A小潮τw的平均值稍大于τcr,可以擾動(dòng)底床表層沉積物,而大潮平均值為小潮1/2,不足以起動(dòng)底床表層沉積物。測(cè)點(diǎn)B和C的τw平均值均小于τcr,無(wú)法單獨(dú)起動(dòng)底床沉積物。因此,研究區(qū)域底床沉積物受潮流作用顯著;近岸海域波浪作用可擾動(dòng)底床沉積物,促進(jìn)再懸浮過(guò)程,而開(kāi)敞海域波浪作用微乎其微。

      圖6 潮流剪切應(yīng)力與懸沙質(zhì)量濃度時(shí)間變化序列Fig.6 Time series of the changes in tidal current shear stress and SSC at each observation site

      4.3 懸沙質(zhì)量濃度變化動(dòng)力機(jī)制中平流作用的影響

      通過(guò)對(duì)3個(gè)測(cè)點(diǎn)表層、中層、底層和垂向平均懸沙質(zhì)量濃度與τc之間進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)不論近岸海域還是開(kāi)敞海域,上述4個(gè)懸沙質(zhì)量濃度系列和τc的相關(guān)系數(shù)均很小,相關(guān)性不顯著。表明水體懸沙質(zhì)量濃度的變化雖然受到浪-流剪切應(yīng)力的影響但程度不深。除了局地水動(dòng)力條件引起的底床剪切應(yīng)力能夠?qū)疑迟|(zhì)量濃度變化產(chǎn)生影響之外,平流作用在懸沙質(zhì)量濃度的變化中起到重要作用[28-29]。因此,可推斷,在本研究區(qū)域內(nèi)平流作用在泥沙沉降和再懸浮過(guò)程,以及垂向懸沙質(zhì)量濃度變化中具有主導(dǎo)地位。

      5 結(jié) 語(yǔ)

      正常風(fēng)況條件下長(zhǎng)江口門附近海域的水動(dòng)力主要受潮流控制。潮周期內(nèi)的流-浪聯(lián)合剪切應(yīng)力既有大于底床沉積物臨界侵蝕剪切應(yīng)力(τcr)的時(shí)段(約60%),也有小于τcr的時(shí)段(40%),說(shuō)明研究區(qū)底床和水體之間存在頻繁的泥沙交換過(guò)程。但是,每小時(shí)觀測(cè)到的剪切應(yīng)力與懸沙質(zhì)量濃度之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性不顯著,說(shuō)明基于每小時(shí)觀測(cè)的研究區(qū)域懸沙質(zhì)量濃度變化主要反映平流作用而不是局地動(dòng)力條件變化引起的泥沙沉降-再懸浮過(guò)程的影響。

      致謝:參加野外觀測(cè)的還有張文祥高工和史本偉、羅向欣、何海豐等研究生。

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