椒江河口最大浑浊带悬沙粒径分布及其对潮动力的响应201311305101820812.doc

椒江河口最大浑浊带悬沙粒径分布及其对潮动力的响应 1?前言 　　潮汐河口普遍存在着悬沙浓度明显高于其上、下游的最大浑浊带。它因受洪、枯季径流和潮汐周期变化的作用经常发生向海或向陆迁移［1～3］，并对港口、航道的淤积产生深刻影响［4，5］。因此，近20年来，国内外许多水文学、沉积学家和海岸工程师们对最大浑浊带的水动力结构、悬沙浓度分布规律、悬沙输移机制以及悬沙絮凝沉降等方面进行了大量的调查和研究［6～11］。但是，除了Schubel对切萨皮克湾最大浑浊带1个测站的悬沙粒径的涨落潮周期变化研究外［12］，很少对潮汐河口最大浑浊带悬沙粒径分布的动力过程进行报道。对于椒江河口最大浑浊带的悬沙粒径分布变化， 虽然符宁平等采用某些代表性潮时的悬沙粒径参数曾探讨过悬沙沉降作用［13］，可是，到目前为止尚未有过系统的报道。 图1?研究区域与站位 Location of studied area and station positions 　　椒江是灵江注入东海(台州湾海域)的过渡河段，并有支流永宁江于三江口汇入(图1)，它具有山溪性强潮河口的性质。据上游控制站资料，多年平均流量为110m3/s，洪枯变幅悬殊，最大洪峰流量历史上曾达16300m3/s，最小流量却不足1m3/s；多年平均径流量为51.72×108m3，输沙量约110×104t，其中75%左右的水沙主要集中于4～9月向海输送［14，15］。潮汐是不规则半日潮，据海门站统计，涨、落潮平均历时各为5.1h和7.5h，平均潮差4.01m，最大潮差达6.3m。最大垂线平均流速超过2m/s。最大浑浊带纵向跨度约20km，核部一般位于栅浦与海门之间的区段，悬沙浓度随水深增加，表层一般为1～3kg/m3，底部经常发育着浮泥［16］，从而形成一个悬沙，浮泥和床沙的沉积体系。 　　本文主要根据枯水季节(1994年11月)，大、小潮期不同河段的时间连续站的潮流，悬沙资料，将较系统地讨论最大浑浊带的悬沙粒径分布及其对潮汐动力变化的响应。 2?方法 　　根据最大浑浊带分布变化范围，在其向陆侧、核部、向海侧分别设置1个潮流泥沙时间连续(25h)观测站和1个纵剖面(图1)。各连续站的垂线按相对水深分6层，采用ZX-Ⅱ直读式流速仪和横式采水器间隔1h同时记录流速流向和取水样，纵剖面测站只取水样。水样过滤、悬沙含量按常规方法处理和计算。选表、中(0.6H)，底3层共481个悬沙样品，用T-Ⅱ库尔特计数器测定悬沙粒径。然后，按Inman分类法统计不同粒径组分，中径和计算粒度参数［17］。 3?悬沙粒径的基本特征 图2?椒江河口悬沙粒径分布 Particle size distributions of suspended sediment from 481 samples 　　椒江河口悬沙主要由粉砂和粘土两粒级组成，其中粉砂含量随水深增加而升高，粘土含量则与粉砂的垂向变化相反。粉砂含量表、底层的平均值分别约54%和65%，粘土含量表、底层各约46%和34%(图2)。粘土(4μm)和极细粉砂(4～8μm)两组分含量的平均值达71%，说明椒江悬沙已属粘性细颗粒泥沙范围。 4?悬沙粒径的区域变化　 　　由图3(a)与图3(b)和图3(c)比较可知，椒江河口悬沙粒径分布具有区段变化，粘土组分沿河口往下游递增，粉砂组分则与粘土组分变化的趋势相反。粘土组分的平均值在最大浑浊带向陆侧(C1站)，核部(C2站)，及向海侧(C3站)分别为36%、38%和48%，粉砂组分的平均值C1站，C2站和C3站各为63%，61%和51%。另一方面，悬沙的优势粒径沿程变化比粘土和粉砂两组分的变化更清楚，C1站以极细粉砂(4～8μm)组分为优势粒径，平均值约37%，C3站以粗粘土(2～4μm)组分为优势粒径，平均值约33%，C2站的优势粒径似乎比C1和C3两站变宽，由粗粘土和极细粉砂组成，它们的平均值各占29%左右。