长江口外羽状流水体中的垂向混合与层化的观测与分析

摘要：
2002年9月17日17：00至18日17：00,在长江口外E4站位 (122°40′8″E, 30°59′17″N),采用300 kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)和温盐深仪(CTD)测得连续的水位、流速大小、流向、电导(盐度)和温度等水文资料.基于这些资料,通过文献中相应的公式,估算出水体的密度(ρ)、浮力频率(N)和梯度Richardson数(Ri),并绘制成水流流速分量、盐度、温度、ρ、N和Ri的垂线分布,从而对该站位羽状流水体中的垂向混合与层化进行了研究.结果表明：① 东西向流速分量大小范围为-0.36~0.61 m/s,南北向流速大小范围为-0.59~0.39 m/s.涨急、落急和落憩,流速分量在垂向上变化均不大;涨憩时,表、中、底层流速存在显著差异.② 涨急、涨憩,从表层至底层,盐度随着水深的增加而增大,温度随着水深的增加而减小;落憩,温度在中层达到最大;落急,水体出现显著的密度跃层.③ 该站位表层水体的N均较小,基本在10-3 s-1量级,水体垂向混合较好;中、下层水体的N出现10-2 s-1量级,混合相对较弱.④ 该站位水体垂向混合强度呈现涨、落潮周期变化：涨急、涨憩,Ri范围在10-2 ~101量级,混合较好;落急,Ri在中下层水体出现102量级,水体出现显著层化;落憩,整个水体的Ri大部分都小于临界值0.25,水体混合最充分.
关键词：
长江口外; 羽状流; 浮力频率; 梯度 Richardson数; 混合; 层化
中图分类号： P 731.26
文献标志码： A     

北仑河口及其邻近海域物质输运滞留时间研究

河口、近岸物质的输运时间尺度是将海洋物理过程与生态过程联系起来的一个重要指标,反映了水体内物质更新速率。为有效控制北仑河口及其临近海域环境污染和促进海岸线资源的合理开发,开展近岸物质输运的时间尺度研究具有重要意义。基于此目的,本文建立了平面二维高分辨率物质输运数学模型,对北仑河口至珍珠湾海域滞留时间的空间变化及其对于径流、潮差、地形等因素的响应进行了研究。结果显示,在北仑河口外部海域,滞留时间一般不超过20h,在口门附近,在不同的径流量、潮差的情况下,滞留时间变幅较大,约为30~200h;在珍珠湾海域,滞留时间的空间及随潮差的变化亦很大,珍珠湾内的Z1区域最大可达413.7h,湾口处的Z4区域,最小仅为3.5h。在空间上,北仑河口及其邻近海域的滞留时间在纵向上的变化呈现明显的自口门向外海逐渐减小的趋势,减小的幅度逐渐变小,说明径流的影响逐渐减小,在横向上滞留时间自深槽向浅滩逐渐增大。珍珠湾海湾边缘的浅水区,滞留时间明显大于深水区域的滞留时间。北仑河口区域滞留时间与径流量呈现明显的二次函数或线性函数关系,径流的影响向外海逐渐减弱,在深槽处大于浅滩处。滞留时间随潮差的增大而减小,变幅在口门处大于外海。北仑河口滞留时间主要受潮汐的影响。     

九龙江口红树林湿地沉积物中有机碳和氮的分布特征及来源辨析

【目的】探讨九龙江口红树林湿地沉积物中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的影响因素及来源,加深对红树林湿地中碳和氮的生物地球化学过程的认识。【方法】测定九龙江口红树林湿地表层沉积物粒度、TOC和TN含量,并对其分布特征进行分析。利用TOC/TN比值分析有机质来源及不同来源的贡献率。【结果】九龙江口红树林湿地沉积物中TOC和TN的含量分别为1.24%~3.81%和1.19~2.05mg/g,TOC/TN比值为11.6~26.3,TOC、TN含量和TOC/TN的平面分布均呈现出由陆向海方向逐渐降低的趋势。沉积物中TOC和TN含量没有表现出明显的粒度效应。【结论】控制沉积物中TOC和TN含量分布的主要因素并不是粒度效应,而可能是其来源。沉积物中TOC和TN的主要来源可能是红树林植物碎屑、养殖废水输入的有机碳和氮污染,以及海洋浮游植物碎屑。     

珠江虎门口动力结构研究

虎门口是珠江八大入海河口之一,其形成是上游河流携带泥沙在两基岩岛侧淤积延伸的结果,属潮汐优势型河口。口门上、下游方向水面放宽,形成了独特的双向不对称射流体系,通道口以北为涨潮优势流,通道口以下南为落潮优势流;基于几个重要的河口参数和滤波技术,从双向射流,密度环流及其对沉积物输运等方面分析了虎门口的动力结构特点:虎门动力环境中,非线性作用和摩擦力的影响均不能忽略,在密度梯度力驱动下,枯季发育了密度环流,这从浅表层沉积物的输运和低频水流的输运上得到了验证,同时,密度环流与双向射流相互交汇,更增加了射流系统的复杂性。     

长江口深水航道北槽口外悬沙浓度垂向分布

在长江口深长航道北槽，利用“声学悬潲观测系统”观测得到了大潮不同潮时近瞬时高时空分辩率细颗粒悬沙浓度垂直向分布，此外，还观测了流速和和盐度地垂线分布，在涨潮初期，悬沙浓度的垂向分布均均匀，在接近涨憩时，悬沙浓度的梯度小，在落潮时，悬沙浓度随水深水面到水底按指数递增，可视为恒定均匀流中悬潲处于平衡条件的分布，泥沙垂向扩散系数εｓ可用泥沙颗粒沉降速度ωｓ的两倍来近似，在接近落憩时，悬沙浓度的垂向梯度适     

河口盐水入侵垂向二维数值计算

为描述潮汐河口盐水入侵特性而建立了垂向二维数学模型.数值计算格式采用帕坦卡和斯波尔丁提出的控制体积法,并以幂函数格式作为对流扩散项的离散格式.以长江口南槽实测资料作为计算验证,潮流,盐度和潮位的计算结果与实测值相比,吻合良好.由于模型所使用的数学方程组有一定的普遍意义,所以将方程中的盐度改为其它物质浓度,原则上也可应用于悬沙或污染物质输运扩散的垂向二维的数值模拟计算.     

洪季长江口径流量与近海海平面的响应关系

为了分析长江口洪季径流量对其近海海平面上升的影响权重,基于1950~2011年大通站实测洪季月均径流量资料,统计分析出大通站洪季发生频率为25%,50%和75%时对应的径流量以及多年平均径流量,并利用长江口杭州湾潮流数学模型,计算分析长江洪季径流量对长江口口内平均潮位和近海海平面的影响.研究结果表明:随着径流量的增加,整个计算区域的平均潮位也随之增大,且从上游到口外平均潮位增幅沿程减小,近海南部平均潮位增长幅度比近海北部大.口内及近海平均潮位与径流量呈正相关关系,在径流量增加20 000m3·s-1的情况下,杭州湾大部分区域平均潮位增加0.005~0.010m.     

海平面变化、黄河改道与贝壳堤发育的对应关系

全新世海侵高峰过后，海平面一直处于幅度不大（约１ｍ左右）的振荡运动状态．对应四次“小高海面”时期，天津滨海平原上堆积了四道贝壳堤．历史上，黄河在本区入海，使贝壳堤的贝类组成发生了变化