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长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究

李远 李占海 张钊 王智罡 姚弘毅

李远, 李占海, 张钊, 王智罡, 姚弘毅. 长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (6): 114-125. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.011
引用本文: 李远, 李占海, 张钊, 王智罡, 姚弘毅. 长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (6): 114-125. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.011
LI Yuan, LI Zhan-hai, ZHANG Zhao, WANG Zhi-gang, YAO Hong-yi. Vertical distribution patterns of suspended sediment concentration in the North Passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (6): 114-125. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.011
Citation: LI Yuan, LI Zhan-hai, ZHANG Zhao, WANG Zhi-gang, YAO Hong-yi. Vertical distribution patterns of suspended sediment concentration in the North Passage of the Changjiang Estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (6): 114-125. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.011

长江口北槽下游河道悬沙浓度垂向分布特征研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.06.011
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2016YFA0600904

国家自然科学基金 51479074

国家自然科学基金 41176069

详细信息
    作者简介:

    李远, 女, 硕士研究生, 研究方向为河口海岸泥沙动力学.E-mail:ly910819@126.com

    通讯作者:

    李占海, 男, 副教授, 研究方向为河口海岸沉积动力学.E-mail:zhli@sklec.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: TV148

Vertical distribution patterns of suspended sediment concentration in the North Passage of the Changjiang Estuary

  • 摘要: 根据2013年10月26日至11月9日在长江口北槽下游河道从小潮到大潮连续14 d的现场定点水沙观测数据,对北槽下游河道悬沙浓度的垂向分布特征进行了研究,并探讨了盐度梯度和流速大小潮变化对悬沙浓度分布的影响.结果表明,北槽下游河道的水动力条件存在显著的大小潮差异,小潮具有流速弱、悬沙浓度低、盐度梯度大、盐度分层显著的特点,而大潮则具有流速强、悬沙浓度高、盐淡水混合程度高、盐度分层弱的动力特点.受较大盐度梯度和弱流速的影响,小潮期间的悬沙浓度分布主要为阶梯型和L型,强盐度密度分层使悬沙难以扩散到水体表层,高浓度悬沙仅出现在水体中下部.在强流速和弱盐度分层的影响下,大潮期间的悬沙浓度分布主要为线性分布,悬沙能够扩散到水体表层,盐度密度分层对悬沙浓度分布的影响显著削弱,在落潮后期悬沙浓度分布表现为典型的垂线型分布,悬沙在水体中充分混合.研究表明,小潮和大潮的悬沙浓度分布基本偏离Rouse分布,仅在小潮落憩时刻符合.在大潮期间,实测的线性分布都很好地符合Soulsby公式,利用该公式能够很准确地预测这些浓度分布.
  • 图  1  研究区域及观测站位图

    Fig.  1  Sketch of the study area and location of the observational station 1

    图  2  小潮和大潮期间流速、盐度和悬沙浓度在潮周期内的变化过程

    Fig.  2  Time series of current velocity, salinity and suspended sediment concentration at station 1 on a neap/spring tide

    图  3  小潮涨潮阶段(2013.10.29 16:00-21:00)悬沙浓度、盐度和流速垂向分布图

    注: 悬沙浓度分布中a表示阶梯型分布, b表示L型分布, c表示指数型分布

    Fig.  3  Vertical profiles of current velocity, salinity and suspended sediment concentration at the flood tide on a neap tide

    图  4  小潮落潮阶段(2013.10.29 22:00-2013.10.304:00)悬沙浓度、盐度和流速垂向分布图

    注: 悬沙浓度分布中a表示阶梯型分布, b表示L型分布

    Fig.  4  Vertical profiles of current velocity, salinity and suspended sediment concentration at the ebb tide on a neap tide

    图  5  大潮涨潮阶段(2013.11.5 8:00-13:00)悬沙浓度、盐度和流速垂向分布图

    注: 悬沙浓度分布中d表示斜线型分布, e表示双层分布

    Fig.  5  Vertical profiles of current velocity, salinity and suspended sediment concentration at the flood tide on a spring tide

    图  6  大潮落潮阶段(2013.11.5 14:00--19:00)悬沙浓度、盐度和流速垂向分布图

    注: 悬沙浓度分布中d表示斜线型分布, f表示垂线型分布

    Fig.  6  Vertical profiles of current velocity, salinity and suspended sediment concentration at the ebb tide on a spring tide}

    图  7  小、大潮期间盐度分层系数N在潮周期内的变化

    Fig.  7  Time series of calculated salinity stratification coefficient N on a neap/spring tide

    图  8  Soulsby公式预测结果图

    Fig.  8  Vertical suspended sediment concentrations profiles predicted by the Soulsby equation

    表  1  涨、落潮平均悬沙浓度统计表

    Tab.  1  Statistics of mean suspended sediment concentration during flood and ebb tides

    kg·m-3
    层位 小潮 大潮
    涨潮 落潮 全潮 涨潮 落潮 全潮
    0.0H 0.02 0.03 0.02 0.23 0.53 0.38
    0.2H 0.04 0.05 0.04 0.43 0.72 0.58
    0.4H 0.06 0.08 0.07 0.71 0.80 0.76
    0.6H 0.21 0.15 0.18 0.94 0.79 0.87
    0.8H 0.37 0.23 0.30 1.09 0.83 0.96
    1.0H 0.47 0.45 0.46 1.18 0.87 1.03
    平均 0.19 0.15 0.17 0.78 0.77 0.78
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  • 收稿日期:  2017-02-05
  • 刊出日期:  2017-11-25

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