| 单词 | 河口浑浊带成因 |
| 释义 | 【河口浑浊带成因】 河口浑浊带又称最大浑浊带、最大浊度带，是广泛存在于河口的一种动力沉积表征现象。它的主要特征是含沙量明显高于上游和下游地区，而且在不同的水文条件下持续出现，河口浑浊带对河流泥沙向海的输移、对河口泥沙的淤积产生巨大影响，对各种化学元素(包括有害元素)具有过滤器的作用；在浑浊带内透光性弱，生物活动受到影响，为此国内外学者对它进行了许多实地观察和理论研究，使它成为60年代以后河口泥沙运动研究的一个热门课题，进入20世纪80年代，有关浑浊带形成的机制已有了多种学说，对有些机制已建立了一定的理论模式，但仍是河口泥沙运动的一个重要的理论和实际问题。 自1938年法国Glangeaud在吉伦特河口首先发现并定义河口浑浊带后，世界各国学者都对这一现象作了大量的描述，对其成因作了深入的研究。中国自70年代陈吉余提出长江口“高含沙量区”，继而最大浑浊带的问题后，也开始了对现象的研究。如在椒江和珠江等河口，他们分别从动力、泥沙、沉积、化学和生物等角度进行了探讨，迄今已提出一系列影响浑浊带形成和发育的过程，归纳起来有以下6个。沉降和起动滞后效应 首先由荷兰学者根据潮滩泥沙运动轨迹提出其主要含义是泥沙在往复水流的作用下经历的悬浮和沉降的循环过程中，开始沉降时的位置和它到达床面的位置不一样，此为沉降滞后(SettlingLag)效应；这两种效应使泥沙在往复流作用下，有向某一部位富集的趋势。Postma指出在潮汐不对称的河口，上、下游河段泥沙的净输移方向有区别，其结果将导致泥沙在河口某一部位的富集。絮凝作用 理论根据是细颗粒泥沙在河口的盐度絮凝作用。试验表明，其絮凝率在某个盐度范围内有最大值。这可能导致悬沙在河口的某个部位(通常在盐水入侵的顶端)沉积作用加剧，为浑浊带的形成提供了物质基础。不过有学者提出在含沙量较高的环境下泥沙由于紊动碰撞而产生絮凝的概率比由盐度引起的絮凝作用更为重要。悬沙的大规模絮凝沉降有利于形成河口高浓度悬浮体，其含沙量的变化范围很宽，常具有非牛顿体流变性质。河口环流模式 河口环流模式与浑浊带的关系在1962年由Rattray和Hansen提出，他们认为在部分混合型河口内存在底层流向陆、表层流向海的余环流模式，在其作用下泥沙在底层被带向上游，在表层又被带往下游，而在余流为零的地方泥沙作垂向运动，成为泥沙富集地区，也是浑浊带发育的中心。1978年由Festa和Hansen用数学模型所证实。在他们的模型中假定上、下游边界没有泥沙输入、输出，变化的主要因素是由于絮凝引起的悬沙沉速，结果形成了浑浊带，其中心位置位于余流零点的稍下游。这一成因说是目前被广泛接受的一种，被认为是形成浑浊带的主要过程。这种环流是伴随盐水入侵出现的，也被称为河口重力环流、异重流。上述环流模式在许多部分混合和缓混合型河口都曾经得到观测，在美国切萨比克湾支流波托马克河口利用自动记录仪器连续1a的观测显示在43%的时间内存在上述有利于浑浊带形成的环流。在中国长江口，多年观测资料显示浑浊带中心位置与盐水入侵上限有一定的关系。虽然河口环流和浑浊带生成之间的密切关系已从理论和实际两方面得到证实，但仅有河口环流的输沙作用并不能形成实测中浑浊带的高含沙量，因而单纯河口环流说还不能充分解释浑浊带的形成。另外河口环流和形成有赖于径流和水深对潮汐混合作用的抑制，所以主要在分层型(A，B型)河口内存在。对于其他类型河口，尤其是充分混合型河口内的浑浊带，就难以给出充分合理的解释。潮波变形引起的输沙作用 对于潮汐作用强烈、河口环流弱或消失的河口，有学者提出单纯潮汐作用也可形成浑浊带。Allen指出在强潮河口的下段和中段，由于潮波变形引起涨潮流占优势，尤其在底层，由于涨潮流大于落潮流，侵蚀作用加强，泥沙净向上游输移；而在河口的上段则由于涨潮流减弱和上游来水的原因，泥沙净向下游输移，结果在河口的中、上段形成富集，导致浑浊带的形成。作为实例，他列举了吉伦特和奥尔尼(Aulne)河口的情形。侵蚀浑浊带 DeGrandpre利用数学模型证明在强潮河口存在一个潮流作用最强烈的地区，底沙被强烈悬浮而形成一个侵蚀浑浊带。他指出河口潮差的沿程变化受到断面束窄和底边界摩擦两个因素的作用，根据其强弱平衡可将河口分成3类：次同步、同步和超同步河口。在超同步河口内存在一个潮差和流速最大的区域，在该地区浑浊带由于底沙的强烈悬浮而得以形成，吉伦特河口就是一个突出的例子。中国椒江口大含沙量区也是由于潮流对床面细颗粒泥沙冲刷引起的(毕敖洪、孙志林，1980)。高浓度悬浮体的悬浮作用 高浓度悬浮体(包括浮泥)是常见于河口的一种沉积体，尤其在疏浚频繁和过度的河段，常形成浮泥层，这些沉积物在风浪和潮流作用下的大规模悬浮可以成为河口浑浊带的主要成因。在法国卢瓦尔和吉伦特河口，枯季小潮期水流速度小，航道内形成浮泥；大潮期被急流悬浮，成为浑浊带的主要物质来源。浮泥的悬浮既有以一个潮周期为周期，也有以大、小潮和洪、枯季周期为周期的。在塞文(Severn)和莱茵河口也有类似的现象，由洪水所引起的高含沙量带区与河床上高浓度悬浮体的分布位置十分吻合。对河口浑浊带成因的综合性研究在20世纪70年代便已开始，如Allen，Dyer，Meade等注意到浑浊带可能是多因素作用的结果，而Fisher，Dyer等人则着手将不同的过程加以定量化。根据统计学原理，河口输沙率公式F=V，S，A中的各要素(流速V，浓度S，断面积A)可以同时在时间和空间(垂向、横向、断面)被分解为均值和偏量的和，分解后相乘便得到一系列的项，分别反映了不同的输沙机制。如王康善和苏纪兰提出的输沙率公式就包含了13项，分别代表余流效应、斯托克斯输移、起动滞后效应、含沙量垂直及横向分布、垂向和横向环流对断面输沙影响等。这一计算方法已被应用在许多河口，证明它对理解浑浊带各种成分机制的相对重要性很有帮助。但是，这样分解所得各项仍不能包含某些重要的成因过程，如底层高浓度悬浮体的输移；或者意义比较含糊，如剪切项既反映了絮凝沉降，又代表了底沙悬浮对含沙量剖面的影响。此外，在断面上实施不同的数据选点可能完全改变计算的结果，这是需要进一步改进的。目前对河口浑浊带某些成因机制的认识并不深入，如近底层浮泥或高浓度悬浮体输沙问题、浮泥的悬浮速率问题等。对这些问题的深入理解将有助于精确描述河口浑浊带的形成过程，并建立可靠的理论模型，对含沙量的变化作出较准确的预报。同时这些问题既是河口所特有的过程，又涉及到一些泥沙运动的基本理论问题，因而对它们的深入研究不仅有助于理解各种河口过程，而且也可使河口起到泥沙运动的试验场的作用。(华东师范大学河口海岸研究所时伟荣、沈焕庭、李九发撰) |
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