（海洋地质专业论文）舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析.pdf

舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 捅要 海洋泥沙在河口及邻近海域环境中具有重要的作用，因为它们既是营养盐 和有机物的载体，又对污染物的迁移和循环产生显著影响；同时，由于人类活 动和泥沙运移的相互作用，使得泥沙运移对港口开发、航道维护、海洋构筑物 建设以及海底光缆的铺设等人类活动产生明显影响。因此，充分了解河口及邻 近海域的泥沙运移和动力机制，一方面，对于港口开发等人类活动具有重要的 实际意义，另一方面，对于探讨现代沉积过程和分析污染物扩散则具理论意义。 舟山群岛海域北临长江口，西接杭州湾，既是长江水体南下的必经之路， 也是杭州湾水体与东海水体交换的主要通道；同时，舟山群岛海域岛屿众多、 水深地形多变、水动力条件复杂。因此，舟山群岛的泥沙分布及输运必然存在 特殊性质。本文以实测资料为基础，利用不同的研究方法和计算公式，系统地 分析了舟山群岛海域泥沙的分布和运移特性，揭示了泥沙运移的动力机制，探 讨了群岛对泥沙分布和运移的影响。 以实测资料为基础，对研究区的海流、悬浮泥沙和表层沉积物的分布特征 进行了系统地分析。结果表明，研究区悬沙浓度自杭州湾向外海迅速降低；落 潮平均含沙量一般高于涨潮平均含沙量；水位波动对潮周期内悬沙浓度的变化 影响显著，由水位变化引起的泥沙运移掩盖了流速变化对悬沙浓度的影响；粉 砂是研究区内分布最广的沉积物类型，主要分布受群岛影响较小的海域，局部 分布有砂质粉砂、砂和砾，主要出现在岛屿周围；群岛对表层沉积物类型、粒 度参数以及不同粒级组分的分布影响显著。 利用通量机制分解方法和悬沙沉降公式，并结合前人的研究成果，分析了 舟山群岛海域悬浮泥沙的输运通量、运移方向和动力机制，研究了悬浮泥沙的 沉降特性。结果表明，研究区净悬沙通量自杭州湾内向外海迅速变小，悬沙总 体由杭州湾向外海输运，但同时存在向杭州湾方向的静输沙；研究区基本处于 水动力平衡带，悬沙输运具有往复搬运、静输沙量小的特点；平均流输运、s t o k e s 漂移输运和垂向净环流输运是引起悬沙泥沙静输运的主要作用机制，自口门至 外海，平流输运作用逐渐减弱，垂向净环流输沙在悬沙静输运中所占比例逐渐 增加；舟山群岛海域既是杭州湾向东海输运泥沙的重要通道，也是东海沿岸流 携带泥沙向南输运的过渡地带；研究区单颗粒泥沙沉降速度很小，远小于絮凝 沉降速度，在研究本区悬沙沉降时必须考虑絮凝的影响。 利用泥沙起动流速公式、沉积物输运通量公式以及粒度趋势分析方法，结 合东海表层沉积物分布和东海流系，分析了表层沉积物的起动流速和输运通量， 讨论了表层沉积物的运移趋势和影响因素。结果表明，研究区总体上从杭州湾 向外海，泥沙起动流速越来越大，也就是说，越往外海泥沙越难以再悬浮；表 层沉积物整体由湾口向外海运移，平均日单宽输沙通量总体由杭州湾内向外海 减小；在群岛内，由于受到岛屿的限制，泥沙基本沿水道走向运移，在外海区， 沉积物净运移存两个明显的运移趋势，分别对应长江口泥质区和闽浙沿岸泥质 区；潮流是控制泥沙运移的主要动力因子，同时，潮汐、东海沿岸流、风浪、 台湾暖流、群岛以及地形等因素对泥沙输运的影响亦不可忽视。 在上述研究结果的基础上，借鉴河流的边滩理论，探讨和分析了群岛对泥 沙分布和运移的影响。结果表明，舟山群岛的存在对研究区海流变化、泥沙分 布和泥沙运移影响显著，具有明显的“群岛效应”；所谓“群岛效应”主要是指 受群岛分布制约和水动力条件变化影响下的泥沙运移、沉降、再悬浮以及分布 的过程：群岛的存在，使水道内产生涨落潮流控制下的“双向环流，该环流控 制着泥沙的横向分布和运移，而涨落潮流则控制泥沙的纵向分布和运移：舟山 群岛海域对来自长江口和杭州湾的泥沙具有“过滤器”和“扩散器的双重作 用，即对粗颗粒物质具有过滤作用，而对细颗粒物质则有扩散作用。 关键词：舟山群岛；悬浮泥沙；表层沉积物；泥沙运移；动力机制 2 s e d i m e n tt r a n s p o r ta n d d y n a m i cm e c h a n i s mi nt h e z h o u s h a n a r c h i p e l a g os e aa r e a a b s t r a c t s e d i m e n tt r a n s p o r tp r o c e s s e sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ee s t u a r i n ea n d n e a r s h o r ee n v i r o n m e n t ，b e c a u s et h es e d i m e n t sr a r en o to n l yi m p o r t a n tc a r r i e r so f v a r i o u sn u t r i e n t sa n dp o l l u t a n t s ，b u ta l s oh a v eas t o n gi m p a c to nt h et r a n s f e ra n d r e c y c l i n go fp o l l u t a n t s a tt h es a m et i m e ，s e d i m e n tt r a n s p o r tw i l ls i g n i f i c a n t l y i n f l u e n c ec h a n g e so fl a n d f o r ma n dp h y s i o g n o m y ；m e a n w h i l e ，s u c hc h a n g e sw i l l c o r r e s p o n d i n g l yh a v eg r e a te f f e c to nh u m a na c t i v i t ys u c ha sp o r td e v e l o p m e n t , s e a w a ym a i n t e n a n c e ，m a r i n es t r u c t u r e sc o n s t r u c t i o na n dl a y i n go fs u b m a r i n ec a b l e a n ds oo n t h e r e f o r e ，i ti sv i t a lt ou n d e r s t a n dt h es e d i m e n tt r a n s p o r ta n dd y n a m i c m e c h a n i s mi nt h er i v e rm o u t ha n da d j a c e n ta r e a s f o ro n et h i n g ，i th a si m p o r t a n t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rh u m a na c t i v i t i e ss u c ha st h ed e v e l o p m e n to ft h ep o r t ；f o r a n o t h e r , i th a st h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c ef o rd i s c u s s i n gm o d e ms e d i m e n t a r yp r o c e s s e s z h o u s h a na r c h i p e l a g os e aa r e ai sl o c a t e di nt h es o u t h e a s tw a t e r so f f s h o r et h e c h a n g i i a n gr i v e rm o u t ha n do u t e re d g eo ft h eh a n g z h o ub a y t h es t u d ya r e ai sn o t o n l yt h eo n l yw a yt ot h es o u t hf o rc h a n g j i a n gd i l u t e dw a t e r , b u ta l s ot h em a i n c h a n n e lf o rt h ew a t e re x c h a n g eb e t w e e nh a n g z h o ub a ya n dt h ee a s tc h i n as e a i ti s c h a r a c t e r i s t i co fn u m e r o u si s l a n d s ，c h a n g e f u lw a t e rd e p t ha n dt o p o g r a p h ya n d c o m p l i c a t e dh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o n s t h e r e f o r e ，t h ed i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r to f s e d i m e n t si nt h es t u d ya r e am u s th a v es p e c i a lp r o p e r t i e s b a s e do nt h em e a s u r e dd a t a , u s i , a gd i f f e r e n tr e s e a r c hm e t h o d sa n df o r m u l a s ，s e d i m e n td i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r t c h a r a c t e r i s t i c sr a r e s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e d ，s e d i m e n tt r a n s p o r tm e c h a n i s m sa l e r e v e a l e d ，a n di m p a c t so fa r c h i p e l a g oo nt h es e d i m e n td i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r tr a r e d i s c u s s e d c h a r a c t e r i s t i c so fo c e a nc u r r e n t ，d i s t r i b u t i o no fs u s p e n d e ds e d i m e n ta n ds u r f a c e 3 s e d i m e n ta r es y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e do nt h eb a s i so fm e a s u r e dd a t a r e s u l t ss h o w t h a tt h es u s p e n d e ds e d i m e n tc o n c e n t r a t i o ns h a r p l yd e c r e a s e sf r o mt h eh a n g z h o ub a y t ot h eo f f s h o r ea r e a a v e r a g es u s p e n d e ds e d i m e n tc o n c e n t r a t i o no fe b bt i d ei s g e n e r a l l yh i g h e r t h a nt h a to ff l o o dt i d e c h a n g e so fs u s p e n d e ds e d i m e n t c o n c e n t r a t i o na r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yf l u c t u a t i o n so fw a t e rl e v e li nat i d a lc y c l e i m p a c to nt h es u s p e n d e ds e d i m e n tc o n c e n t r a t i o nc a u s e db yc h a n g e so ff l o wv e l o c i t y i sc o v e r e du ps e d i m e n tt r a n s p o r ti n d u c e db yf l u c t u a t i o n so fw a t e rl e v e l s i l ti st h e d o m i n a n ts e d i m e n tt y p ew h i c hi sp r i m a r i l yd i s t r i b u t e di nt h eo p e ns e aa r e aw h e r ei t i sl e s sa f f e c t e db yz h o u s h a na r c h i p e l a g o s a n d ys i l t ，s a n da n dg r a v e la r el o c a l l y d i s t r i b u t e da r o u n dt h ei s l a n d s d i s t r i b u t i o no fs u r f a c es e d i m e n tt y p e ，g r a i ns i z e p a r a m e t e r sa n dt h ed i f f e r e n tc o m p o n e n t so fs u r f a c es e d i m e n t sg r a i ns i z ea r eg r e a t l y a f f e c t e db yt h ea r c h i p e l a g o f l u x ，t r a n s p o r td i r e c t i o na n dm e c h a n i s mo fs u s p e n d e ds e d i m e n t sa r ea n a l y z e d u s i n gf l u xd e c o m p o s i t i o nm e t h o d s e t t l e m e n tc h a r a c t e r i s t i c sa r es t u d i e db a s e do n f o r m u l ao fs u s p e n d e ds e d i m e n t s e t t l i n gv e l o c i t ya n dp r e v i o u s 、r e s e a r c hr e s u l t s r e s u l t ss h o wt h a tt h es u s p e n d e ds e d i m e n tf l u xq u i c k l yd e c r e a s e sf r o mt h eh a n g z h o u b a yt o t h eo f f s h o r e a r e 一t a l t h o u g h t h es u s p e n d e ds e d i m e n t sa r e p r i m a r i l y t r a n s p o r t e dt o w a r d st h eo f f s h o r ea r e a , n e tt r a n s p o r tt o w a r d st h eh a n g z h o ub a y i s a l s of o u n di nt h es t u d ya r e a t h es t u d ya r e ai sb a s i c a l l yl o c a t e di nh y d r o d y n a m i c b a l a n c eb e l t ，a n dt h es u s p e n d e ds e d i m e n tt r a n s p o r ti sc h a r a c t e r i s t i c so fr e c i p r o c a t i n g m o v e m e n ta n ds m a l la m o u n to fn e ts e d i m e n td i s c h a r g e t h en e ts u s p e n d e ds e d i m e n t t r a n s p o r ti sm a i n l yc o n t r o l l e db ya v e r a g ec u r r e n tt r a n s p o r t , s t o k e sd r i f t - i n d u c e d t r a n s p o r t a n dg r a v i t a t i o n a lc k c u l a t i o nt r a n s p o r t t h ea d v e c t i o nt r a n s p o r te f f e c t g r a d u a l l yw e a k e n sa n dg r a v i t a t i o n a lc i r c u l a t i o nt r a n s p o r te v i d e n t l yi n t e n s i f i e sf r o m h a n g z h o ub a yt ot h eo f f s h o r ea r e a s e t t l i n gv e l o c i t yo fs m 酉ep a r t i c l e si s f a rs m a l l e rt h a n t h a to ff l o e c u l e s ，s o ，i n f l u e n c eo ff l o c c u l a t i o no fs u s p e n d e ds e d i m e n t sm u s tb et a k e ni n t o t h ec o n s i d e r a t i o n i n c i p i e n tv e l o c i t ya n dt r a n s p o r tf l u xo fs u r f a c es e d i m e n t sa r ea n a l y z e du s i n g f o r m u l a so fi n c i p i e n tv e l o c i t ya n dt r a n s p o r tf l u x t r a n s p o r tt r e n da n dc o n t r o l l i n g 4 f a c t o r so fs u r f a c es e d i m e n t sa r es t u d i e db yt h em e t h o do fg r a i ns i z et r e n da n a l y s i s r e s u l t ss h o wt h a ts u r f a c es e d i m e n t sb e c o m em o r ea n dm o r ed i 衔c u l tt ob e r e s u s p e n d e df r o mt h eh a n g z h o ub a y t ot h eo f f s h o r ea r e a t h es u r f a c es e d i m e n t sa r e m a i n l yt r a n s p o r t e df r o mt h eh a n g z h o ub a yt ot h eo f f s h o r ea r e a ；m e a n w h i l e ，t h en e t t r a n s p o r tf l u x e sp e rd a yr a p i d l yd e c r e a s et o w a r d st h eo f f s h o r ea r e a i nt h ea r e ao f a r c h i p e l a g o t h es u r f a c es e d i m e n t sa r em a i n l yt r a n s p o r t e da l o n gt h en e n do fc h a n n e l b e c a u s eo ft h er e s t r i c t i o no fa r c h i p e l a g o i nt h eo f f s h o r ea r e a , t h e r ea r et w oo b v i o u s s e d i m e n t st r a n s p o r tt r e n d st h a tc o r r e s p o n dt ot h ec h a n g j i a n ge s t u a r ym u da r e aa n d z h e j i a n gf u j i a nc o a s t a lm u da r e a t i d a lc u r r e n ti s t h em a j o rd y n a m i cf a c t o r d o m i n a t i n gi nt h es e d i m e n tt r a n s p o r t m e a n w h i l e ，t h ee a s tc h i n as e ac o a s t a l c u r r e n t , t a i w a nw a r mc u r r e n t , w i n dw a v e sa n dt o p o g r a p h ya l s op l a yi m p o r t a n t r o l e si nt h es e d i m e n tt r a n s p o r t t h ei m p a c to nt h es e d i m e n td i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r to ft h ea r c h i p e l a g oi s d i s c u s s e da c c o r d i n gt ot h er e s e a r c hr e s u l t so ft h i sa r t i c l ea n dt h er e f e r e n c eo ft h e o r y a b o u t p o i n tb a ro fr i v e r r e s u l t ss h o wt h a tt h ec h a n g e so fo c e a nc u r r e n t s ，d i s t r i b u t i o n a n dt r a n s p o r to fs e d i m e n t sa r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yt h ea r c h i p e l a g ot h a th a s o b v i o u s a r c h i p e l a g oe f f e c t t h e “a r c h i p e l a g oe f f e c t m e a n sp r o c e s s e so ft r a n s p o r t , d e p o s i t i o n , r e s u s p e n s i o na n dd i s t r i b u t i o no fs e d i m e n t sc o n t r o l l e db yt h er e s t r i c t i o n o ft h ea r c h i p e l a g oa n dc h a n g e so fh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o n s ”t w o - w a yc i r c u l a t i o n ” i sd o m i n a t e db yf l o o d e b bt i d eb e c a m eo ft h ee x i s t e n c eo ft h ea r c h i p e l a g o i t c o n t r o l st h et r a n s v e r s ed i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r to fs e d i m e n t s ，m e a n w h i l e ，t h e f l o o d e b bt i d em a s t e r st h el e n g t h w a y sd i s t r i b u t i o na n dt r a n s p o r to fs e d i m e n t s t h e z h o u s h a na r c h i p e l a g oh a sad u a lr o l ei nt h es e d i m e n t sd e r i v e df r o mt h ec h a n 翻i a n g e s t u a r ya n dt h eh a n g z h o ub a yt h a ti s f i l t e r p r o c e s sa n d d i f f u s e r p r o c e s s c o a r s e p a r t i c u l a t em a t t e ri sf i l e r e da n df m ep a r t i c u l a t em a t t e ri sd i f f u s e db yt h ea r c h i p e l a g o k e yw o r d s ：t h ez h o u s h a na r c h i p e l a g o ；s u s p e n d e ds e d i m e n t s ；s u r f a c es e d i m e n t s ； s e d i m e n tt r a n s p o r t ；d y n a m i cm e c h a n i s m 5 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包其他教育机构的学位或证书使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：细日旱签字日期：2 。1 年6 月f 。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络 向社会公众提供信息服务( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 。 学位论文作者签名：圭日日星 一讲匆 签字日期：砂1 年月i 。日 签字日期：矽1 年6 月i o 日 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 0 前言 0 1 研究意义及目的 河口海岸地区是陆海相互作用的集中地带，各种过程藕合多变，演变机制 复杂。在这些相互作用过程中，泥沙运动通常起到纽带的作用，这使得河口海 岸地区泥沙运动规律的研究成为相关学科共同关心的问题之一。同时，河口海 岸地带又是经济发达、人口集居之地，世界6 0 的人口和2 3 的大中城市集中在 沿海地区，日益加剧的人类活动增加了河口海岸地区的压力。此外，流域的高 强度开发，如森林的破坏、高坝的建设、跨流域的调水、化肥的大量使用等直 接影响到河口及其邻近海域。加上全球变化问题，如海平面上升引起的海岸侵 蚀，导致了严重的环境恶化、资源破坏和灾害频发，对人类生存环境安全和生 存质量构成严峻的挑战。因此，河口海岸研究业已成为当前世界沿海国家和科 学家十分关注的热点问题( 陈吉余和陈沈良，2 0 0 2 ) 。 o 。1 1 研究意义 泥沙对海洋环境及人类活动的影响主要表现在以下三个方面： ( 1 ) 对海洋生态的影响 泥沙对海洋生态的影响主要表现在两个方面。第一，悬浮泥沙通过改变水体 透光性，对浮游植物或藻类的光合作用产生影响，从而影响河口初级生产力， 导致河口浮游植物、浮游动物、底栖生物种类和数量的改变，进而影响河口海 岸生态系统。第二，底沙再悬浮还降低了水体的透光强度，从而影响河口的初 级生产力及浮游生物和底栖生物的种类和数量，对河口生态环境、生物和渔业 生产具有一定的影响( d a v i d ，1 9 9 7 ) 。 ( 2 ) 对水质和沉积物环境的影响 长期以来，大量的沉积物、工农业废水和生活污水都通过江、河排入海洋， 这些物质的排放、稀释、输运和扩散及其沉降正在改变人类赖以生存的环境。 海洋泥沙在河口海岸环境中具有重要的作用j 因为它们既是河口营养盐和有机 物的载体( w e b s t e r 和l e m c k e r t ，2 0 0 2 ) ，又对污染物的迁移和循环起着重要作 用( w a l l i n g 等，1 9 8 5 ) 。此外，含有各种污染物质的底沙在潮流、环流、风浪( 尤 其是风暴) 等因素作用下易发生再悬浮极，从而造成水体的二次污染。 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 ( 3 ) 对人类活动的影响 人类活动和泥沙运移的影响是相互的。一方面，随着河口及邻近区域经济 发展和城市化进程的加快，人类活动对河口及邻近海域的环境造成了很大影响。 流域中的筑库建坝、截流引水、跨海大桥、码头建设等人工构筑物的建设改变 了河流入海的水沙通量和季节性变化以及河口及邻近海域及潮流场结构等，而 这些变化都会影响到泥沙分布、运移等方面。另一方面，泥沙运移的变化又会 反过来影响到海洋构筑物建设、海底光缆的铺设和维护以及航道维护等人类活 动。 综上可以看出，充分了解河口及邻近海域的泥沙运移及动力机制，一方面， 对于港口开发、航道维护、海岸工程建设、合理利用土地资源、生态系统修复 和水质环境保护等具有重要的实际意义；另一方面，对于探讨现代沉积过程和 分析污染物扩散则具理论意义。 o 1 2 研究目的 长江1 2 1 是我国第一大河口，长江年平均径流量9 2 4 x 1 0 1 1 m 3 ，年平均输沙量 4 8 6 x 1 0 8 t ，其泥沙大约5 0 沉积在长江河口和三角洲系统，其余大部分则被东 海沿岸流携带经舟山群岛海域向南运移，主要沉积在水深6 0 m 以浅的内陆架区 域( m i l l i m a n 等，1 9 8 5 ；沈焕庭等，1 9 8 6 ；l i u 等，2 0 0 7 ) 。长江口南侧的杭州 湾是典型的喇叭型强潮河口湾，湾顶接钱塘江河口，湾口北部与长江口南翼毗 连。研究表明，受长江口冲淡水次级锋面和东海沿岸流输沙的影响( s u 和w a n g ， 1 9 8 9 ) ，长江来沙为杭州湾长期以来缓慢淤积的主要物质来源( 孙英和黄文胜， 1 9 8 4 ；s u 等，1 9 9 2 ) 。长江泥沙经南汇嘴附近进入杭州湾，而后又经反复的沉 积一再悬浮过程逐步向舟山海域方向输沙( 曹沛奎等，1 9 8 5 ；c h e n ，2 0 0 1 ) 。 舟山群岛位于长江口南侧、杭州湾外缘的海域( 见图0 1 和图0 2 ) 。通过以 上分析可以看出，舟山群岛海域既是长江水体南下的必经之路，也是杭州湾水 体与东海水体交换的主要通道。因此，舟山群岛的泥沙分布及输运必然存在特 殊性质。查新结果表明，尚未有作者针对舟山群岛海域泥沙整体的运移规律进 行研究，更没有探讨群岛对泥沙分布及运移的影响。因此，本文根据海流、悬 浮泥沙等实测资料，利用通量机制分解方法和泥沙沉降公式，分析了舟山群岛 海域悬浮泥沙输运及沉降特性：在海流和沉积物粒度参数等实测资料的基础上， 2 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 利用粒度趋势分析方法、泥沙起动和输沙通量公式，研究了舟山群岛海域表层 沉积物的运移趋势、起动流速、输运通量；以悬浮泥沙和表层沉积物的运移特 性为基础，结合舟山群岛海域海流、东海流系和沉积物分布，分析舟山群岛海 域泥沙运移的动力因素，并进一步探讨舟山群岛对泥沙输运的影响。 图0 1 地理位置及水深地形图 f i g 0 - lg e o g r a p h i c a ll o c a t i o na n db a t h y m e t r ym a p 舟d f 群岛海域潞蹦穆驶动力机制分析 图0 - 2 地理位置图( 来自谷歌地图) f i g 0 - 20 c 删c a i l o c b 妣m a p ( f r o m g o o g l e e m h ) o 2 研究现状 0 2 1 长江口泥沙研究 谷国传( 1 9 8 6 ) 利用长江口外水域大规模同步水沙测验资料，分析了长江 口外水域悬沙分布特征。结果表明，潮流是制约长江口外悬沙分布的主导因子； 3 0 米以浅水域悬沙浓度有明显的季节变化；冬季风、浪比夏季强盛是造成悬 沙东高夏低的重要原因之一。李九发( 1 9 9 0 ) 以大量的现场观测资料为基础， 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 探讨了长江河口南汇潮滩泥沙输移规律。结果表明，不同滩面高程水沙条件各 异，潮间带涨潮流速、含沙量均大于落潮，呈涨潮流优势，净输沙向陆，大量 泥沙在浅滩上落淤；深水区呈落潮流优势，净输沙向海；浅滩与附近深水部分 存在二组平面输沙环流系统，导致滩槽之间、长江口和杭州湾之间的泥沙交换。 林承坤( 19 9 2 ) 认为长江口的粘性泥沙有8 9 6 以上来源于长江补给区，一部分 来源于废黄河与黄海补给区；长江口粘性泥沙沉积量为4 5 5 4 x 1 0 7 t a ，从长江口 输向杭州湾与东海补给区的粘性泥沙输沙量为2 2 4 7 x 1 0 7 t a ，废黄河与黄海补给 区输向长江口的输沙量为2 7 3 0 1 0 7 t a 。时伟荣( 1 9 9 3 ) 利用实测数据分析了长 江口浑浊带含沙量的潮流变化及其成因分析。结果表明，在长江口南槽浑浊带 内，近河床含沙量在很多情况下在转流后1 3 h 内出现峰值，在涨、落急流速最 大时含沙量却迅速下降；转流后出现的含沙量峰值主要是由于悬沙重新悬浮引 起的，再悬浮是浑浊带的重要成因。时伟荣和李九发( 1 9 9 3 ) 运用机制分解的 方法计算了长江口南北槽浑浊带区域内的余流和悬沙单宽输移量，并据此探讨 了浑浊带的发育过程。结果表明，研究区主要输沙因子为平流输沙和潮流输沙， 其次有垂向环流和剪切输沙；浑浊带的主要成因为平流输沙和潮流输沙所产生 的悬沙富集作用。杨世伦和徐海根( 1 9 9 4 ) 以表层沉积物粒度资料为基础，分 析了长江口长兴、横沙岛潮滩沉积特征及其影响机制。结果表明，该区沉积物 粒度在总体上较四周河道细，且具有从潮下带向潮上带沉积物质逐渐变细的趋 势。严肃庄和曹沛奎( 1 9 9 5 ) 根据1 9 8 8 1 9 9 1 年河口锋区现场调查资料，论述 了长江口外海滨悬浮体的粒度组成、分布及其与锋面的关系。结果表明，在平 面分布上，悬沙粒度北粗南细，西粗东细，季节变化上冬季较夏季粗；悬浮体 粒度在河口锋面两侧差异很大，内侧粗，外侧细；悬浮体的粒度组成主要受制 于物质来源、河口表层沉积物的结构及水动力条件等。s h i 等( 1 9 9 6 ) 利用声学 悬沙观测系统，发现了长江口外存在四种不同类型的垂直悬沙剖面。曹沛奎和 严肃庄( 1 9 9 6 ) 通过长江口水域多次水文资料，分析了长江口悬沙锋及其对物 质输移的影响。结果表明，长江口悬沙锋受自然条件的影响，时空变化较为复 杂，可出现内、外两个锋面；锋面是清、浑水接触带，促使悬浮体絮凝和沉积， 因此悬沙锋的消长和进退对悬浮体起着过滤效应；长江口外北冲南淤的格局和 水下三角洲的廓形与悬沙锋平面形态基本上相吻合，反映悬沙锋对物质输移和 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 冲淤变化起着积极的作用。“和z h a n g ( 1 9 9 8 ) 认为由于受到絮凝的影响长江口 最大浑浊带内泥沙沉降速度较临近海域高很多，泥沙输运的主要动力机制为余 流输运、s t o k e s 输运、潮泵效应以及垂向重力环流输运等。c h e n 等( 1 9 9 9 ) 系 统分析了长江口及临近海域的拦门沙、水下三角洲、水团和水系的特征；评价 了长江口物理、化学、生物和地质的屏障效应；描述了河口拦门沙和水下三角 洲的沉积物分布、沉降速度、沉积层序、沉积物交换和演变特征。潘定安等( 1 9 9 9 ) 认为泥沙积聚再悬浮是长江口浑浊地带形成的主要机理；促使泥沙积聚有径流 潮流相互作用和盐淡水交汇混合两种机制，前者形成潮汐浑浊带，后者形成盐 水浑浊带长江口浑浊带是具有两种不同机制的盐潮复合浑浊带。周济福等 ( 1 9 9 9 ) 建立了一个一维水流、二维泥沙数学模型，以长江口南港北槽为实际 背景，研究了径流和潮流共同作用下，泥沙输运的规律，讨论了泥沙近底边界 条件，分析了径流和潮流的不同组合对长江口泥沙输运的影响。时钟和陈伟民 ( 2 0 0 0 ) 利用长江口北槽的流速、盐度和含沙量资料，对北槽最大浑浊带泥沙 过程及成因机制进行了研究。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。茅志昌等( 2 0 0 1 ) 认为长江 河口的悬沙输运有净上移、净下泄、上层下泄而下层上溯、潮滩与主槽之间的 泥沙交换及涨潮槽泥沙倒灌落潮槽等五种形式。陈吉余等( 2 0 0 1 ) 根据长江口 南汇咀近岸水域的水文泥沙观测和沉积地貌等资料，探讨了长江口入海水沙在 南汇咀近岸水域与杭州湾的交换和泥沙输移途径。研究结果表明，沿南汇水下 沙咀存在一个泥沙通道，长江口水沙在多种动力因子的驱动下经过该通道直接 进入杭州湾，参与杭州湾水沙的周期变化；长江口泥沙以异重流的方式向杭州 湾输移。曹振轶和胡克林( 2 0 0 2 ) 针对长江1 ：3 水流泥沙运动的特点建立了非均 匀悬沙的平面二维数值模型，在模型中考虑了波浪对流场的影响和对水流挟沙 力的影响，在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动 的影响。c h e 等( 2 0 0 3 ) 根据长江口和杭州湾大范围的悬沙浓度和重金属资料， 分析了长江口和杭州湾的重金属分布特征及重金属对泥沙运移的指示意义。结 果表明，细颗粒沉积物是重金属的主要载体；重金属尤其c u 的分布可以指示泥 沙的运移。s h i 等( 2 0 0 3 ) 利用多站位的定点悬沙观测资料，计算了长江口细颗 6 舟山群岛海域泥沙运移及动力机制分析 粒泥沙的沉降速度。结果表明，长江口细颗粒泥沙的沉降速度主要在0 4 4 1 m m s 之间。朱建荣等( 2 0 0 3 ) 于2 0 0 0 年8 月在长江口外海区对长江冲淡水 结构、羽状锋等进行了现场观测。结果表明，长江冲淡水主流在近口门附近朝 东北偏北扩展后，在科氏力作用下朝东南扩展；高盐的台湾暖流水和长江冲淡 水混合，生成口外羽状锋，阻挡了长江冲淡水向东扩展，并使冲淡水在当年径 流量偏小情况下朝东北偏北运动；羽状锋主要存在于长江口外1 2 2 6 0 e 附近的 1 5 m 水层之上；在浙江沿岸、长江口外水下低谷西侧、吕泗近岸存在着上升流 现象。s h i 等( 2 0 0 4 ) 长江口北槽大、中和小潮期间三个站位的海流、盐度和悬 沙资料，分析了长江口北槽细颗粒泥沙的特征。结果表明，潮汐的不对称、近 底周期性潮流再悬浮以及悬沙和盐度层化引起的湍流压迫是控制最大浑浊带的 主要机制。夏小明等( 2 0 0 4 ) 运用沉积地层同位素2 1 0 p b 、1 3 7 c s 测年技术，估算 长江口一杭州湾毗连海区的现代沉积速率。研究结果表明，以泗礁水道为界，东 侧的马鞍列岛区受外海高盐水的顶托，长江来沙少，淤积缓慢；西侧至长江口、 杭州湾海岸交汇点( 南汇咀) 之间水域，是长江泥沙扩散南下的主要通道。其 中，受长江冲淡水次级锋和杭州湾锋面输沙影响的湾口浅滩区，沉积速率约 3 c m a ，洋山港区，水深大于2 0 m 的峡道区，受强动力作用而处于侵蚀状态，峡 道两端出口的浅水区，沉积速率为0 3 - - - 1 6 e m a ；马迹山港区，正常沉积速率为 0 7 - - 3 4 c m a 。万新宁等( 2 0 0 4 ) 运用机制分解法和等面积时变网格法分别对口 外海滨地区典型断面的悬沙通量进行了估算。结果表明，长江流域来沙出口门 后，大约2 7 向南进入杭州湾，向东入海的有2 0 左右，还有9 左右的泥沙向 北进入江苏海域，剩余的大约4 4 的泥沙在水下三角洲地区沉积下来；平流作 用输沙贡献最大，潮泵作用输沙量次之，垂向净环流和垂向潮振荡切变项的相 对贡献较小。陈沈良等( 2 0 0 4 ) 根据近年来长江河口及其邻近水域8 个测站1 年的表层悬沙浓度逐日观测资料，对悬沙浓度的时空变化进行了分析。结果发 现，长江口自徐六泾以下悬沙浓度不断增高，并呈现口内夏高冬低，而t 3 9 1 , 冬 高夏低，且量值为口外大于口内，杭州湾大于长江1 ：3 ；悬沙浓度在时间上呈现 明显的大