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1、1椒江河口最大浑浊带悬沙粒径分布及其对潮动力的响应摘要：以枯水季节大、小潮期 3 个时间连续(25h)站和 1 条纵剖面 10 个瞬时观测站的悬沙粒径资料为基础，通过对悬沙不同粒级，中值粒径及粒度参数的计算和统计，本文讨论了悬沙粒径分布的区域变化和潮汐周期变化，并表明其主要受物质来源、底部沉积物再悬浮物质和絮凝沉降 3 个因素影响，其中第二个因素的作用大潮期比小潮期显著，第三个因素的作用小潮期则较大潮期明显。 关键词：椒江河口 最大浑浊带 悬沙粒径 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13 ，并对港
2、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611 。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 st
3、ation 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2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 51.72108m3，输沙量约 110104t，其中 75%左右的水沙主要集中于 49 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
4、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 13kg/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-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
5、计算。选表、中(0.6H)，底 3 层共 481 个悬沙样品，用 T-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(4m)和极细粉砂3(48m)两组分含量的平
6、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(48m)组分为优势粒径，平均值约 37%，C3 站以粗粘土(24m)组分为优势粒径，平均值约
7、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。图 3 椒江河口各测站(C1、C2、C3)悬沙粒径分布Particle size distributions of suspended sediment at each anchored station悬沙中径、平均粒径及标准偏差的区域分布比粉砂和粘土两组分变化复杂。沿河口方向，悬沙中径、平均粒径的平均值 C1 站表层稍大于 C2、C3 两站，而中、底两层 C2 站分别大于 C1 和 C3 两站；标准偏差平均值 C2 站的各层分别均大于C1 和 C3 两站(表 1)。垂直方向上，悬
8、沙中径、平均粒径和标准偏差的平均值各测站均随水深增加而变大，说明悬沙粒径底层粗于表层，分选底层差于表层。表 1 悬沙粒径主要参数沿程为变化Principal parameters of suspended sediment particles along estuary4站号层位样品数(个)中径(m)平均粒径(m)标准偏差C1表513.985.833.44中5524.387.084.50底524.517.704.99表513.625.443.59C2中525.087.3464.92底525.508.035.45表453.555.473.58C3中453.735.984.037底454.056.
9、724.655 悬沙粒径的潮周期变化5.1 悬沙粒径的半月潮周期变化悬沙中径、平均粒径和标准偏差的变化相对一致，它们的平均值各站层大潮均大于小潮期(表 2)，说明悬沙粒径大潮期粗于小潮期，分选程度大潮期差于小潮期。这表明潮流对悬沙粒径分布起着重要作用。表 2 各测站悬沙粒径主要参数统计值Principal parameter statistics of suspended sediment sizes8大潮小 潮站号层位9样品数(个)中径(m)平均粒径(m)标准偏差样品数(个)10中径(m)平均粒径(m)标准偏差C1表254.336.813.95263.484.89112.95中264.778
10、.405.32263.995.773.69底264.868.975.88264.286.434.1012表263.765.663.75253.475.213.35C2中265.588.165.68264.586.524.1613底265.718.566.07265.297.524.84表263.655.483.53193.615.463.65C3中14263.876.054.12193.805.893.92底264.207.024.98194.176.324.215.2 悬沙粒径的半日潮周期变化从图 4 和图 5 看出，悬沙不同粒径组分的半日潮周期变化主要反映在4m(粉砂)两粒级组分的增减，并
11、随着潮汛、区段和层次15的不同存在着一定的差异性。大潮期间，最大浑浊带向陆侧(C1 站)表、底层悬沙4m 粒级组分则反之(图 4(a)、(b)、(d)、(e)。向海侧(C3 站)悬沙粒径分布变化，底层与 C1 站的性质相反，悬沙4m粒级组分则反之(图 4(g)，(h)；表层与潮流强弱变化密切相关，在涨落潮流憩流前后约 1h 时，悬沙4m 粒级组分则减少，在涨落潮流速较强时，4m 粒级组分则相应增加，这种关系在颗粒组分中越粗越清晰(图 4(j),(k)。而最大浑浊带(C2 站)悬沙粒径分布底层属于另一种性质，4m 粒级组分则反之，这两组组分在落潮时段保持相对稳定，涨潮时段因持续时间短暂无明显的变
12、化规律(图 5(a)，(b)；表层4m 两粒级组分变化相对活跃，其中4m 组分则相应增加，在涨潮流憩流前后它们增减不定。应该指出的是悬沙粒径分布变化与悬沙浓度增减十分一致，悬沙浓度高值时，粉砂组分含量一般相应增加，粘土组分含量相应减少，悬沙浓度低值时则反之(图 5(d)、(e)。这种特征较底层明显。图 4 最大浑浊带向陆侧(C1 站)，向海侧(C3 站)大潮期悬沙粒度参数、浓度和潮流速的涨落潮变化过程图 5 最大浑浊带(C2 站)大潮期悬沙粒度参数、浓度和潮流速全潮变化过程Changes in current velocity, suspended sedimentconcentraton,
13、particle size, mean diameter at C0 and C3 stations during spring tideChanges in current velocity, suspended sediment concentration, particle size,mean diameter at C2 station during spring tide16小潮期间，从 C2 站来看，悬沙4m 粒径组分底、表层与4m 粒径组分的变化性质相反(图 6(a)、(b)、(e)、(f)。其中表层悬沙4m 两组粒径分布变化与悬沙浓度的增减相匹配，即悬沙浓度较高时，4m 粒径组
14、分相对增加，16m 和16m 粒径组分增加和16m 粒径组分减少和4m 粒径组分增加时，平均粒径细化，标准偏差变小，说明悬沙粒径分布趋于集中。图 6 最大浑浊带(C2 站)小潮期悬沙粒度参数、浓度和潮流速全潮变化过程Changes in current velocity, suspended sediment concentration,particle size,mean diameter at C2 station during neap tide6 悬沙粒径分布对潮流动力的响应河口悬沙粒径分布主要受制于物质来源和水动力条件变化。椒江河口悬沙粒径分布是物质来源，潮流强度及咸淡水混合等因素综合作用的结果。*椒江水文测验报告。杭州大学地理系河口港湾室，1977.6.1 悬沙粒径分布对物质来源的响应椒江多年平均输沙量为 1.23106t，其中细砂占 27%，粉砂和粘土分别占27%和 46%18 。它们主要集中在汛期(49 月)向海输送14 ，但
