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本文对长江口、鸭绿江和金塘水道在强潮和高悬沙浓度环境下的物质输运和再悬浮-沉降动力机制以及细颗粒物质对水动力条件的响应进行了探讨。
鸭绿江河口地区的底床在潮周期内大多处于活动状态,悬沙浓度垂向分布特征显示,潮流流速较小时垂向分布形式大多从表面到底床悬沙浓度成指数增加,而流速较大时,悬浮颗粒大多处于悬沙的沉速小于紊动扩散的状态。鸭绿江河口底部沉积物的再悬浮通量的数量级介于10-3~10-5kgm-2s-1之间,而沉降通量则在10-4~10-6kgm-2s-1之间变化;因此,由于悬沙浓度垂向分布不均匀而导致的水体密度分层可对垂向流速结构产生影响。分析结果表明:(1)由于悬沙分布的影响,改变了原有水体的垂向密度梯度和分层状态;(2)悬沙的存在使边界层参数发生改变,从而对流速结构产生影响;(3)分层作用造成层间的摩擦阻力增大,相当于在垂向相成了一个内边界层,因而有可能加大流速在垂向上的变化。长江口处于枯水期的中潮期间,这个时期的长江口处于淤积状态,因此再悬浮通量较小,再悬浮通量的数量级在10-4~10-7kgm-2s-1之间。在半日潮周期内,可出现四种典型的悬沙剖面。金塘水道各个断面的再悬浮时间和再悬浮通量随着潮相由大潮向小潮的变化而不断减小,较强的流速是造成金塘水道底部沉积物的再悬浮,而扩散作用以及底底质特征对整个金塘水道的悬沙输送以及悬沙的垂向分布特征起着重要的作用。
根据鸭绿江河口地区的悬沙输运机制分析,平均流作用、斯托克斯漂移效应以及水深与悬沙浓度的潮变化引起的悬沙输送是本区最主要的悬沙输送机制。后两者对口门地区最大浑浊带的形成有重要作用。长江口两个站位的平均流输运在整个悬沙输送中占主导地位,由斯托克斯漂移效应引起的输运对潮平均的悬沙输运也起到了重要的作用。水深流速和悬沙浓度的潮变动相关项以及垂向环流的的作用和垂向潮振荡切变作用也同样是引起悬沙输运的重要因子,这表明了再悬浮和垂向环流对悬沙输运的重要作用。金塘水道的悬沙输运机制分析表明,垂向环流和潮震荡的垂向切变作用在不同的季节和潮相下对于悬沙输送都起着重要的作用,此外由于断面内的悬沙和流速不均匀分布造成的横向环流和潮震荡的横向切变作用、以及悬沙浓度梯度引起的潮弥散作用,对悬沙输送也有一定的贡献金塘水道悬沙输送的影响因子有着复杂多变的特点。总体而言,再悬浮和扩散作用对整个金塘水道的悬沙输送以及悬沙的垂向分布特征起着控制作用。
鸭绿江河口地区的三个柱状样垂向和纵向粒度参数的变化表明:(1)鸭绿江沿岸粒度参数在离开河口的方向上平均粒径变小,分选系数变大,偏态系数变大;(2)随着离开河口区距离的增加,物源的多元化特征逐渐增强;(3)物源和河口区沿岸沉积动力环境的差异使三个柱状样中的环境敏感粒度组分对应着不同的粒径分布区间。
根据长江口地区两个站不同层次的悬沙粒度组成和粒度参数对比分析,悬沙粒径的频率分布曲线除少数时刻外,基本上都为单峰分布,且垂向各个层次间基本重合。由海向陆悬沙粒度参数的变化规律为:平均粒径明显偏细,分选变差,偏态数更正偏,峰态的分布更宽,粘土的含量也要相应的增加。涨潮期间的悬沙平均粒径大于落潮期,同时分选系数更小,偏态更负偏,峰态分布更窄,组分中粉沙的含量更多,粘土含量更少。悬沙各粒级在半日潮周期内的变化特性反应了再悬浮作用的影响。