水文学第10章河口.ppt

也就是说， 在河口区，河口含沙量随时间的变化主要取决于河流径流量的变化以及潮流的周期性涨落。 河流径流量主要影响含沙量的年际变化和年内变化； 潮流的周期性涨落则使含沙量发生半月潮汐周期和半日潮汐周期的变化。 河口区的潮流界以下，径流作用逐渐减弱，潮流作用逐渐增强。 自潮流界至口门附近，含沙量的沿程变化是： 季节变化逐渐不明显，大小潮和涨落潮引起的含沙量变化越趋明显。 河口水流在一个潮流周期中经历涨急，涨憩、落急，落憩等阶段，相应的含沙量过程线在一个潮流周期中也有两起两落。 两个含沙量高峰分别出现在涨急落急后约1小时；两次最小含沙量出现在转流之后。 含沙量的变化滞后于流速的变化，原因： 河口区系细粒泥沙，其沉速小，而水流速度和方向的变化异常迅速，含沙量要适应水流的这种变化，需要一个过程。 河口的输沙能力主要取决于水动力条件，但因动力条件复杂，含沙量又受絮凝、风浪等作用的影响，故精确计算河口区输沙能力是困难的。 在实际工作中，多采用无潮河流的输沙概念来处理河口的输沙能力问题，其基本出发点是使涨（落）潮平均含沙量与涨（落）潮平均流速建立经验关系。 因为潮汐河口的流量是往复流，因此，河段的净输沙量应等于涨、落潮时，该河段总输进量和总输出量的差值。 四、河口区的絮凝作用 （一）絮凝作用 一般来说，进入河口区的泥沙，一般颗粒很小，通常在0.05mm以下。 对于细颗粒泥沙，除了力学作用外，化学作用是不可忽视的。 细粒泥沙在淡水中发生电离现象，使颗粒带有负电，各颗粒负电荷的相互作用使其保持分散状态，呈胶体状。 有关资料表明： 分散的细粒泥沙中，50％以上的沉降速度小于10-4厘米/秒，但是水流内部紊动向上的分速可达10-3厘米/秒， 这些泥沙很难在重力作用下沉降。 海水是含有电解质的液体，即海水中含有正负离子。表面带有负电荷的泥沙胶粒与海水中的离子发生离子代换，致使部分泥沙颗粒之间产生引力，颗粒相互聚合变大（其沉降速度大大提高）。 当紊动垂直分速小于其沉降速度时，泥沙下沉。 这种物理化学现象称絮凝作用，它如同淡的豆浆（胶体）加入酱油后凝聚成豆腐花一样。 泥沙的絮凝是入海河口泥沙的独特现象。 （二）影响因素 影响絮凝作用的主要因素是a含沙浓度、b含盐度与c水流扰动 a含沙浓度越大，泥沙颗粒越细，絮凝作用越强烈。 b水流扰动，促使泥沙颗粒相互碰撞，也加剧絮凝。 c含盐度在3—10‰时，絮凝作用最为强烈；当含盐度增大到20‰以上后，絮凝作用就停止。 国内外很多学者都把絮凝作用作为河口沉积的重要因素，认为它与河口泥沙的沉积和河床演变有密切关系，如河口拦门沙的发育就常与之有关。 絮凝体进入淡水后，还会发生絮散，重新分散为细小的单颗泥沙。 （1）弱混合型 混合指数大于0.7，即径流量比重大，淡水从上层流向海洋，而海水盐度及密度大，沿底层侵入，咸淡水分层清楚，故也称高度分层型。 由于河水具有粘性，在两层界面附近流动的水体中有切变现象，界面将被推向下游直至表面产生足以对抗这个力的坡度，使下层盐水呈楔形。 这种河口也称盐水楔河口。 盐水楔界面上下层水量交换很少，故上下层盐度差可超过20‰（右图），而水平方向的盐度差却很小。 盐水楔的顶端附近是河口区淤积严重的地带： 一是主要由于咸淡水相遇，流速减弱，物质沉积所致； 二是同时盐淡水电解质不同的水体相遇，引起细粒物质絮凝也是原因之一。 楔形顶上下移动的大小，主要取决于径流与潮流量的变化，但其位移的范围一般很小。 美国密西西比河口西南水道，法国的隆河，我国珠江口的磨刀门水道即属此类型。 （2）缓混合型 混合指数在0.2—0.5之间，由于径流、潮流均较强，咸淡水间没有明显的界面，水平和垂直方向上均有密度梯度存在，底层咸水向上混合，上层淡水向下混合，表面淡水下泄，下层咸水上溯。 上层与底层盐度差为4~20‰ 。 为了维持水流的连续性，下层向陆流的水必须经过上层回到海洋，导致了从下向上的垂直方向的水流。 底部咸水上溯的头部，有一个流速零点，称滞流点。 这里是含沙量最大的地带，这里可以出现最大混浊带，河底泥沙沉积也多，容易产生浅滩。 我国的长江河口基本属于此类型。 （3）强混合型 混合指数小于0.1，潮汐作用占主导地位。 咸淡水之间强烈混合，断面上的等盐度线近于垂直，盐度垂向差异一般小于4‰，然而沿程盐度明显增加，即纵向上盐度梯度明显。 故这类河口也称垂直均匀混合型河口。 在河宽较大的或三角港河口，由于地转偏向力的作用，横断面两岸边保留着盐度差，在北半球，面向海洋，涨潮流偏于左侧，落潮流偏于右侧，河口的左侧盐度较高，而右侧较低。 英国的泰晤士河口、我国的钱塘江河口均属此类。 混合类型的划分是以径流、潮流对比为指标的。 同一河口洪水期与枯水期，径流、潮流量对比关系不同，故河口混合属性也会转化。 如，长江口，洪水小潮汛时