潮汐河口的演變課件

第八章潮汐河口的水流泥沙特點(diǎn)及河床演變第一節(jié)潮汐河口的分段和分類(lèi)第二節(jié)潮汐河口區(qū)的水流特性第三節(jié)潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)第四節(jié)潮汐河口區(qū)的河床演變第八章潮汐河口的水流泥沙特點(diǎn)及河床演變第一節(jié)潮汐河口的分8.0概述-基本概念河口區(qū)：河流與受水水體(河流、湖泊、水庫(kù)、海洋)的接合地段入海河口(潮汐河口):水流流態(tài)多變、泥沙構(gòu)成多樣、河床演變復(fù)雜主要影響因素：徑流(山水)、潮汐入侵、波浪、密度流(鹽淡水)支流入?yún)R河口入海河口入湖河口入庫(kù)河口8.0概述-基本概念河口區(qū)：河流與受水水體(河流、湖泊、8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段圖6-1(分界點(diǎn))：口外海濱段→河口口門(mén)→潮流界→潮區(qū)界潮區(qū)界→口門(mén)：感潮河段潮區(qū)界以上：河水運(yùn)動(dòng)不受潮汐影響潮流界、潮區(qū)界的位置隨外海潮差大小、河流徑流量大小而變化8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段圖6-1(分界6.1.1.1xe㈠何為口門(mén)？河口段多年平均中潮位水面坡降線與平均海平面交點(diǎn)所在的位置?？陂T(mén)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.1xe㈠何為口門(mén)？河口段多年平均中潮位水面坡降線6.1.1.2xe㈡何為潮流界？漲潮流流速與徑流流速相抵消，潮水停止倒灌之處?？陂T(mén)漲潮逐漸減弱的原因：河床阻力、徑流阻礙。8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.2xe㈡何為潮流界？漲潮流流速與徑流流速相抵消，6.1.1.3xe㈢何為潮區(qū)界？漲潮波消失、潮差為零之處?？陂T(mén)潮區(qū)界以上不受潮汐影響，純屬?gòu)搅?。分界并非固定，?yīng)是一個(gè)范圍8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.3xe㈢何為潮區(qū)界？漲潮波消失、潮差為零之處?？?.1.1.4xe㈣何為感潮河段？口門(mén)至潮區(qū)界之間受潮汐影響的河段?？陂T(mén)感潮河段8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.4xe㈣何為感潮河段？口門(mén)至潮區(qū)界之間受潮汐影響6.1.1.5一㈣潮汐河口分段⑴河流近口段：潮區(qū)界～潮流界，有朝位漲落，但流向單一，地貌呈河流。⑵河流河口段：潮流界～口門(mén),雙向流,河床不穩(wěn),河道分汊展寬、出現(xiàn)沙島沙坎。⑶口外海濱段：口門(mén)～三角洲前沿，地貌主要表現(xiàn)為水下三角洲?？陂T(mén)感潮河段河流近口段＋河流河口段＝河流近海段8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.5一㈣潮汐河口分段⑴河流近口段：潮區(qū)界～潮流界，8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)地貌學(xué)角度：三角洲河口:形態(tài)：河流泥沙在近海淤積形成的三角形堆積體(扇形分汊式河口)形成：徑流含沙量大，潮流及沿岸流較弱，不能將河流帶來(lái)的泥沙帶走典型：黃河、長(zhǎng)江、多瑙河、尼羅河三角港河口：形態(tài)：潮水沖刷大陸內(nèi)部形成的漏斗形河口(喇叭口)形成：徑流含沙量小，潮流及沿岸流較強(qiáng)，帶走泥沙典型：錢(qián)塘江河口、泰晤士河口8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)地貌學(xué)角度：8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)弱和來(lái)沙特征：強(qiáng)潮海相河口:錢(qián)塘江口泥沙主要來(lái)自口外海濱，強(qiáng)潮將口外泥沙推進(jìn)口內(nèi)→沙坎弱潮陸相河口：黃河口河流流域來(lái)沙豐富，強(qiáng)徑流挾沙至口門(mén)附近落淤→攔門(mén)沙8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)弱和來(lái)沙特征：湖源海相河口：黃浦江口徑流潮流均不強(qiáng)，經(jīng)過(guò)上游胡泊或河網(wǎng)調(diào)節(jié)，潮差中等，流域來(lái)水來(lái)沙少，泥沙主要來(lái)自口門(mén)→攔門(mén)沙陸海雙相河口：長(zhǎng)江口徑流潮流相當(dāng)，陸域海域來(lái)沙豐富→攔門(mén)沙、沙坎8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)潮差高低：強(qiáng)潮河口:潮差>4m中潮河口：潮差=2~4m弱潮河口：潮差<2m8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)潮差高低：8.2潮汐河口區(qū)的水流特性一、河口區(qū)的潮波及潮流

影響因素主要：水深；河口的平面形態(tài)；底摩阻；淺灘和河口端部的反射或全反射；河流徑流其它：鹽淡水混合：鹽水楔異重流加劇了潮汐不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象科氏力：使潮差向潮波傳播方向的右側(cè)(北半球)遞增8.2潮汐河口區(qū)的水流特性一、河口區(qū)的潮波及潮流影響因素8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(一)河口區(qū)的潮波及潮流潮汐周期的四個(gè)階段：潮位漲落+潮流方向漲潮落潮流：海水開(kāi)始漲潮，但潮位上升尚未改變水面向下游傾斜和水流向下游流動(dòng)漲潮漲潮流：海水繼續(xù)漲潮，河口水面壅高使得水面坡降轉(zhuǎn)向上游，水流向上游流動(dòng)落潮漲潮流：海水開(kāi)始落潮，河口水面開(kāi)始下降，但潮位下降尚未改變水面坡降向上游傾斜和水流向上游的流動(dòng)落潮落潮流：海水繼續(xù)落潮，河口水面下降使得水面坡降轉(zhuǎn)向下游，水流向下游流動(dòng)8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(一)河口區(qū)的潮波及潮流潮汐周期的(1)波動(dòng)類(lèi)型的變化主要影響因素：河口平面形態(tài)、水深、淺灘和河口端部反射外海潮波：簡(jiǎn)單前進(jìn)波，潮流速與潮位同相→高低潮位時(shí)潮流速度達(dá)到最大值，在中潮位(平均水面)流速為零(憩流、轉(zhuǎn)流)河口潮波：取決于河口平面形態(tài)及水深變化，介于前進(jìn)波和駐波之間，潮流速與潮位不同相。前進(jìn)潮波遇到淺灘、河岸、河口頂端會(huì)發(fā)生反射。若河寬向上游迅速縮窄、水深急劇變大，反射強(qiáng)烈，河口潮波接近完全反射駐波，潮流速與潮位相位差90°→高低潮位時(shí)潮流速度為零，在中潮位流速最大外海潮波河口潮波(1)波動(dòng)類(lèi)型的變化主要影響因素：河口平面形態(tài)、水深、淺灘和(2)漲落潮歷時(shí)不對(duì)稱(chēng)主要影響因素：水深、河流徑流水深：潮波波峰(高潮位)和波谷(低潮位)時(shí)刻水深相差大，波峰傳播速度要快于波谷，使得潮波前坡變陡、后坡變坦，漲潮流速大于落潮流速→漲潮歷時(shí)縮短，落潮歷時(shí)延長(zhǎng)徑流：向海凈流動(dòng)，與潮波疊加，使得漲潮歷時(shí)更加短(2)漲落潮歷時(shí)不對(duì)稱(chēng)主要影響因素：水深、河流徑流(3)潮差(潮波的波高)的變化河口斷面向陸方向收縮→喇叭效應(yīng)→能量匯聚→潮差沿程增大淺灘及河口邊界反射→駐波→潮差沿程增大→共振底摩阻→能量損失→潮差按指數(shù)規(guī)律沿程減小(3)潮差(潮波的波高)的變化河口斷面向陸方向收縮→喇叭效應(yīng)上述三種因素的相對(duì)大小很難確定，相互之間的平衡非常復(fù)雜:寬度和深度逐漸變化的河口：淺灘及河口邊界反射小，潮差主要受底摩阻影響，沿程減小(如長(zhǎng)江口)喇叭形河口：河口區(qū)中下游段，由于截面收縮和邊界反射，潮差沿程增加；河口上游端，水深減小，底摩阻影響顯著，潮差趨于減小(如錢(qián)塘江口)其它影響潮波變形的因素：鹽水楔異重流加劇了潮汐不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象柯氏力使潮差向潮波傳播方向的右側(cè)(北半球)遞增上述三種因素的相對(duì)大小很難確定，相互之間的平衡非常復(fù)雜:其它潮波變形在潮差相對(duì)于低潮水深較大的強(qiáng)潮河口更為顯著。在某些河口，河口漲潮初期潮位急劇上升，受水深沿程快速減小和逆向徑流影響，低潮傳播速度慢，被后一個(gè)高潮趕上，潮波便形成類(lèi)似移動(dòng)水躍的現(xiàn)象，波面前坡幾乎直立，波前就象一個(gè)翻滾的水墻向上游傳播，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為涌潮

滔天濁浪排空來(lái),翻江倒海山為摧潮波變形在潮差相對(duì)于低潮水深較大的強(qiáng)潮河口更為顯著。在某些河8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(二)一維潮波的基本方程-淺海自由潮波(淺水潮波)(三)無(wú)限長(zhǎng)均勻斷面河道中的推進(jìn)潮波-凱爾文波(四)一端封閉河道中運(yùn)動(dòng)的駐波型潮波-駐波和港灣共振(五)斷面漸變河道中的潮波運(yùn)動(dòng)-波能流守恒的格林定律(六)考慮摩阻影響時(shí)無(wú)限長(zhǎng)河道中潮波的衰減海岸動(dòng)力學(xué)(一)河口區(qū)的潮波及潮流8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(二)一維潮波的基本方程-淺海自由8.2潮汐河口區(qū)的水流特性二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合類(lèi)型海水含鹽量約30‰，淡水含鹽量約0.1‰：漲潮流會(huì)將海水帶入口門(mén)內(nèi)一定距離→鹽水入侵咸水界：河口內(nèi)水流含鹽量因海潮的影響從口門(mén)向上游逐漸降低，當(dāng)含鹽量小于2‰時(shí)，已不會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，2‰含鹽濃度所及位置即~鹽淡水混合區(qū)：咸水界下游鹽淡水混合指數(shù)(山潮水比):→鹽淡水混合類(lèi)型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合8.2潮汐河口區(qū)的水流特性弱混合型：又稱(chēng)高度成層型、鹽水楔型徑流強(qiáng)潮汐弱，鹽淡水間存在明顯分界面，形成鹽水楔異重流，上層淡水流向下游，下層鹽水潛入上游，交界面上的剪切力與含鹽度梯度平衡緩混合型：徑流潮汐均較強(qiáng)，鹽淡水發(fā)生摻混，水平和垂直方向均存在含鹽度梯度，淡水主要從上層下泄，底部有鹽水上溯，可能出現(xiàn)交錯(cuò)流強(qiáng)混合型：潮汐強(qiáng)徑流弱，鹽淡水充分混合，垂向含鹽量均勻，含鹽度梯度主要表現(xiàn)于水平方向，不出現(xiàn)鹽水楔和交錯(cuò)流二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合類(lèi)型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性弱混合型：又稱(chēng)高度成層型、鹽水楔型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以上:流速垂向分布不受鹽水密度梯度的影響，仍采用對(duì)數(shù)或指數(shù)分布咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

漲潮流期間：密度梯度與水面坡降一致，增大漲潮流速，因底部密度梯度大，底流速加大，最大流速出現(xiàn)在水面下某一深度處二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以上:流速垂向分布不受鹽水密8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

落潮流期間：密度梯度與水面坡降方向相反，減小落潮流速，因底部密度梯度大，阻礙底流下泄，為保持流量平衡，表層流速加大二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

轉(zhuǎn)流期間：水面坡降很小，密度梯度控制底流流向上游，形成表層(向下)與底層流向相反的交錯(cuò)流二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速8.2潮汐河口區(qū)的水流特性滯流點(diǎn)：一個(gè)潮周期內(nèi)，下泄流與上溯流河段間底部?jī)袅鞒?漲落潮流程的代數(shù)和)為零的臨界點(diǎn)，為底層泥沙易于淤積的區(qū)域流程=流速過(guò)程線與時(shí)間軸包圍的面積位置：隨山潮水比的變化而變，洪水大潮下移；枯水小潮上溯二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響φ8.2潮汐河口區(qū)的水流特性滯流點(diǎn)：一個(gè)潮周期內(nèi)，下泄流與上溯8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外水流泥沙運(yùn)動(dòng)的主要影響因素:流出水流的慣性力(提供動(dòng)量)河床底面的摩阻力(減小流速)流出水體與周?chē)Ｋ芏炔钜鸬母×陂T(mén)射流類(lèi)型：出口水深h0<<口門(mén)外水深h時(shí):軸向紊動(dòng)射流(排出水流向水平和垂直方向擴(kuò)散)出口水深h0≈口門(mén)外水深h時(shí):平面紊動(dòng)射流(排出水流向僅在水平面內(nèi)擴(kuò)散)三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外水流泥沙運(yùn)動(dòng)的主要影響因素:8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外射流流速的演變:流出口門(mén)時(shí):均勻分布，中部為核心流過(guò)渡區(qū)：水流擴(kuò)散，核心流縮小直至消失，流速降低完全紊流區(qū)：水流繼續(xù)擴(kuò)散，流速沿程減小，在斷面上呈高斯分布三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征高斯分布8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外射流流速的演變:三、河口區(qū)口8.2潮汐河口區(qū)的水流特性射流對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變的影響:平面射流:射流兩側(cè)的流速衰減較快，核心流流速衰減稍慢，泥沙沿主流兩側(cè)沉積，形成鳥(niǎo)趾狀或鳥(niǎo)嘴狀三角洲軸向射流：射流向水平和垂直方向擴(kuò)散，流速衰減迅速，泥沙在口外附近形成新月形沉積體，河流出路受阻，將在其上沖出新道，又形成另一個(gè)新月形沉積體，發(fā)展下去成為圓弧狀三角洲三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征8.2潮汐河口區(qū)的水流特性射流對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變的影響:三8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(一)河口區(qū)泥沙來(lái)源流域來(lái)沙：徑流挾沙河岸沖刷河床沖刷海域來(lái)沙：潮流挾沙當(dāng)?shù)睾０稙┩繌搅鲯渡吃诤涌谕饴溆俸?，又被潮流帶回到河口?nèi)其他：城市垃圾、工業(yè)廢渣、海洋生物殘骸等8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(一)河口區(qū)泥沙來(lái)源流域來(lái)沙：8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(二)河口區(qū)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)潮區(qū)界←→潮流界流動(dòng)總體向下游，但潮汐漲落→水位升降→流速增減→推移質(zhì)間歇運(yùn)動(dòng)潮流界←→河口潮流徑流相互作用→往復(fù)流→推移質(zhì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)→一般淤積在咸水界范圍內(nèi)，但在大洪水時(shí)也會(huì)推移至口門(mén)外(根據(jù)沙丘淤積體的形態(tài)可判斷該河口是受漲潮流還是落潮流控制)迎流坡緩、背流坡陡(沙波)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(二)河口區(qū)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)潮區(qū)界←8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)：水流往復(fù)→懸移質(zhì)往復(fù)搬運(yùn)、時(shí)沉?xí)r揚(yáng)滯后效應(yīng)：含沙量的變化滯后于流速一定相位沉降時(shí)差：漲潮流或落潮流→憩流(轉(zhuǎn)流)期間，當(dāng)流速降低到止動(dòng)流速以下時(shí)，懸移質(zhì)開(kāi)始沉降，但在沉降到床面前會(huì)隨水流前進(jìn)一段距離沖刷時(shí)差：憩流(轉(zhuǎn)流)→漲潮流或落潮流，流速上升到止動(dòng)流速時(shí)，床面泥沙不動(dòng)，直到流速繼續(xù)上升到起動(dòng)流速，泥沙才進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)錢(qián)塘江河口七堡站流速、含沙量過(guò)程線8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)細(xì)顆粒泥沙絮凝8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)：水流往復(fù)→懸移質(zhì)往復(fù)搬運(yùn)、時(shí)沉?xí)r揚(yáng)絮凝現(xiàn)象：主要體現(xiàn)在D<0.03mm的細(xì)顆粒泥沙河口懸沙多含粘粒膠粒含鹽海水為電解質(zhì)成為大顆粒沉速加大(但有上限)團(tuán)聚：淤泥經(jīng)海洋生物(牡蠣、蛤)吸入體內(nèi)和排泄后將在表面附著生物粘液，使得細(xì)顆粒泥沙粘結(jié)在一起，形成較大顆粒(團(tuán)粒)，這將增大沉速細(xì)顆粒泥沙絮凝8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)：水流往復(fù)→懸移質(zhì)往復(fù)搬運(yùn)、時(shí)沉?xí)r揚(yáng)滯流點(diǎn)附近泥沙集中淤積：滯流點(diǎn)上游：底部為凈下泄流，向滯流點(diǎn)挾沙滯流點(diǎn)下游：底部為凈上溯流，向滯流點(diǎn)挾沙汛期徑流量大，挾沙量大，洪季滯流點(diǎn)是河口淤積最嚴(yán)重的部位高含沙量區(qū)河口淺灘(攔門(mén)沙)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(四)河口區(qū)浮泥運(yùn)動(dòng)定義：河口地區(qū)的極細(xì)顆粒泥沙(中徑≤0.005mm)經(jīng)絮凝沉落到床面上后，需經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間才能排水固結(jié)得比較密實(shí)，在尚未密實(shí)之前(密度約1.03~1.20t/m3)，具有明顯的流動(dòng)性，即浮泥(實(shí)質(zhì)上為海底高濃度含沙水體)淤泥浮泥排水固結(jié)密實(shí)程度絮凝體流變性質(zhì)不同8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(四)河口區(qū)浮泥運(yùn)動(dòng)定義：河口8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(四)河口區(qū)浮泥運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程：異重流：浮泥為下異重流(航道港池的淤積)浮泥流：沙波狀浮泥面形成濃度很大的、隨水流向前運(yùn)動(dòng)的渾水過(guò)渡層，一方面浮泥層中的泥沙不斷補(bǔ)充進(jìn)入渾水過(guò)渡層，另一方面渾水過(guò)渡層不斷向水流供給懸沙懸移質(zhì)：底部紊動(dòng)強(qiáng)度加大，沙波狀浮泥面卷曲破碎，泥沙直接懸揚(yáng)底流速加快8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(四)河口區(qū)浮泥運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程：8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(五)淤泥質(zhì)河口一個(gè)潮周期內(nèi)的沖淤變化潮流瞬時(shí)摩阻流速U*≥起動(dòng)摩阻流速U*C時(shí)：底床沖刷潮流瞬時(shí)摩阻流速U*≤止動(dòng)摩阻流速U*d時(shí)：懸沙落淤U*d<U*<U*C時(shí)：底床相對(duì)穩(wěn)定(不沖不淤)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(五)淤泥質(zhì)河口一個(gè)潮周期內(nèi)的8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(六)波浪對(duì)河口區(qū)泥沙運(yùn)動(dòng)的作用波浪掀沙，潮流輸沙波流合成切應(yīng)力20m水深處：波高4m、周期7s的波浪與流速2m/s的潮流產(chǎn)生的切應(yīng)力相當(dāng)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(六)波浪對(duì)河口區(qū)泥沙運(yùn)動(dòng)的作8.4潮汐河口區(qū)的河床演變與無(wú)潮內(nèi)陸河流類(lèi)似來(lái)水、來(lái)沙、邊界條件河床演變8.4潮汐河口區(qū)的河床演變與無(wú)潮內(nèi)陸河流類(lèi)似來(lái)水、來(lái)沙、邊界8.4潮汐河口區(qū)的河床演變河口淺灘-沙坎+攔門(mén)沙沙坎：在口門(mén)外或口門(mén)附近淤積的泥沙堆積體攔門(mén)沙：深入河口段以內(nèi)的泥沙堆積體8.4潮汐河口區(qū)的河床演變河口淺灘-沙坎+攔門(mén)沙沙坎：在口門(mén)錢(qián)塘江—三角港河口錢(qián)塘江—三角港河口三角港河口---英國(guó)泰晤士河返回三角港河口---英國(guó)泰晤士河返回三角洲河口——黃河河口三角洲河口——黃河河口三角洲河口——長(zhǎng)江河口三角洲河口——長(zhǎng)江河口三角洲河口---密西西比河河口三角洲河口---密西西比河河口返回返回第八章潮汐河口的水流泥沙特點(diǎn)及河床演變第一節(jié)潮汐河口的分段和分類(lèi)第二節(jié)潮汐河口區(qū)的水流特性第三節(jié)潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)第四節(jié)潮汐河口區(qū)的河床演變第八章潮汐河口的水流泥沙特點(diǎn)及河床演變第一節(jié)潮汐河口的分8.0概述-基本概念河口區(qū)：河流與受水水體(河流、湖泊、水庫(kù)、海洋)的接合地段入海河口(潮汐河口):水流流態(tài)多變、泥沙構(gòu)成多樣、河床演變復(fù)雜主要影響因素：徑流(山水)、潮汐入侵、波浪、密度流(鹽淡水)支流入?yún)R河口入海河口入湖河口入庫(kù)河口8.0概述-基本概念河口區(qū)：河流與受水水體(河流、湖泊、8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段圖6-1(分界點(diǎn))：口外海濱段→河口口門(mén)→潮流界→潮區(qū)界潮區(qū)界→口門(mén)：感潮河段潮區(qū)界以上：河水運(yùn)動(dòng)不受潮汐影響潮流界、潮區(qū)界的位置隨外海潮差大小、河流徑流量大小而變化8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段圖6-1(分界6.1.1.1xe㈠何為口門(mén)？河口段多年平均中潮位水面坡降線與平均海平面交點(diǎn)所在的位置?？陂T(mén)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.1xe㈠何為口門(mén)？河口段多年平均中潮位水面坡降線6.1.1.2xe㈡何為潮流界？漲潮流流速與徑流流速相抵消，潮水停止倒灌之處?？陂T(mén)漲潮逐漸減弱的原因：河床阻力、徑流阻礙。8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.2xe㈡何為潮流界？漲潮流流速與徑流流速相抵消，6.1.1.3xe㈢何為潮區(qū)界？漲潮波消失、潮差為零之處。口門(mén)潮區(qū)界以上不受潮汐影響，純屬?gòu)搅?。分界并非固定，?yīng)是一個(gè)范圍8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.3xe㈢何為潮區(qū)界？漲潮波消失、潮差為零之處?？?.1.1.4xe㈣何為感潮河段？口門(mén)至潮區(qū)界之間受潮汐影響的河段?？陂T(mén)感潮河段8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.4xe㈣何為感潮河段？口門(mén)至潮區(qū)界之間受潮汐影響6.1.1.5一㈣潮汐河口分段⑴河流近口段：潮區(qū)界～潮流界，有朝位漲落，但流向單一，地貌呈河流。⑵河流河口段：潮流界～口門(mén),雙向流,河床不穩(wěn),河道分汊展寬、出現(xiàn)沙島沙坎。⑶口外海濱段：口門(mén)～三角洲前沿，地貌主要表現(xiàn)為水下三角洲?？陂T(mén)感潮河段河流近口段＋河流河口段＝河流近海段8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(一)潮汐河口的分段6.1.1.5一㈣潮汐河口分段⑴河流近口段：潮區(qū)界～潮流界，8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)地貌學(xué)角度：三角洲河口:形態(tài)：河流泥沙在近海淤積形成的三角形堆積體(扇形分汊式河口)形成：徑流含沙量大，潮流及沿岸流較弱，不能將河流帶來(lái)的泥沙帶走典型：黃河、長(zhǎng)江、多瑙河、尼羅河三角港河口：形態(tài)：潮水沖刷大陸內(nèi)部形成的漏斗形河口(喇叭口)形成：徑流含沙量小，潮流及沿岸流較強(qiáng)，帶走泥沙典型：錢(qián)塘江河口、泰晤士河口8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)地貌學(xué)角度：8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)弱和來(lái)沙特征：強(qiáng)潮海相河口:錢(qián)塘江口泥沙主要來(lái)自口外海濱，強(qiáng)潮將口外泥沙推進(jìn)口內(nèi)→沙坎弱潮陸相河口：黃河口河流流域來(lái)沙豐富，強(qiáng)徑流挾沙至口門(mén)附近落淤→攔門(mén)沙8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)弱和來(lái)沙特征：湖源海相河口：黃浦江口徑流潮流均不強(qiáng)，經(jīng)過(guò)上游胡泊或河網(wǎng)調(diào)節(jié)，潮差中等，流域來(lái)水來(lái)沙少，泥沙主要來(lái)自口門(mén)→攔門(mén)沙陸海雙相河口：長(zhǎng)江口徑流潮流相當(dāng)，陸域海域來(lái)沙豐富→攔門(mén)沙、沙坎8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)徑流潮流相對(duì)強(qiáng)8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)潮差高低：強(qiáng)潮河口:潮差>4m中潮河口：潮差=2~4m弱潮河口：潮差<2m8.1潮汐河口的分段和分類(lèi)(二)潮汐河口的分類(lèi)潮差高低：8.2潮汐河口區(qū)的水流特性一、河口區(qū)的潮波及潮流

影響因素主要：水深；河口的平面形態(tài)；底摩阻；淺灘和河口端部的反射或全反射；河流徑流其它：鹽淡水混合：鹽水楔異重流加劇了潮汐不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象科氏力：使潮差向潮波傳播方向的右側(cè)(北半球)遞增8.2潮汐河口區(qū)的水流特性一、河口區(qū)的潮波及潮流影響因素8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(一)河口區(qū)的潮波及潮流潮汐周期的四個(gè)階段：潮位漲落+潮流方向漲潮落潮流：海水開(kāi)始漲潮，但潮位上升尚未改變水面向下游傾斜和水流向下游流動(dòng)漲潮漲潮流：海水繼續(xù)漲潮，河口水面壅高使得水面坡降轉(zhuǎn)向上游，水流向上游流動(dòng)落潮漲潮流：海水開(kāi)始落潮，河口水面開(kāi)始下降，但潮位下降尚未改變水面坡降向上游傾斜和水流向上游的流動(dòng)落潮落潮流：海水繼續(xù)落潮，河口水面下降使得水面坡降轉(zhuǎn)向下游，水流向下游流動(dòng)8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(一)河口區(qū)的潮波及潮流潮汐周期的(1)波動(dòng)類(lèi)型的變化主要影響因素：河口平面形態(tài)、水深、淺灘和河口端部反射外海潮波：簡(jiǎn)單前進(jìn)波，潮流速與潮位同相→高低潮位時(shí)潮流速度達(dá)到最大值，在中潮位(平均水面)流速為零(憩流、轉(zhuǎn)流)河口潮波：取決于河口平面形態(tài)及水深變化，介于前進(jìn)波和駐波之間，潮流速與潮位不同相。前進(jìn)潮波遇到淺灘、河岸、河口頂端會(huì)發(fā)生反射。若河寬向上游迅速縮窄、水深急劇變大，反射強(qiáng)烈，河口潮波接近完全反射駐波，潮流速與潮位相位差90°→高低潮位時(shí)潮流速度為零，在中潮位流速最大外海潮波河口潮波(1)波動(dòng)類(lèi)型的變化主要影響因素：河口平面形態(tài)、水深、淺灘和(2)漲落潮歷時(shí)不對(duì)稱(chēng)主要影響因素：水深、河流徑流水深：潮波波峰(高潮位)和波谷(低潮位)時(shí)刻水深相差大，波峰傳播速度要快于波谷，使得潮波前坡變陡、后坡變坦，漲潮流速大于落潮流速→漲潮歷時(shí)縮短，落潮歷時(shí)延長(zhǎng)徑流：向海凈流動(dòng)，與潮波疊加，使得漲潮歷時(shí)更加短(2)漲落潮歷時(shí)不對(duì)稱(chēng)主要影響因素：水深、河流徑流(3)潮差(潮波的波高)的變化河口斷面向陸方向收縮→喇叭效應(yīng)→能量匯聚→潮差沿程增大淺灘及河口邊界反射→駐波→潮差沿程增大→共振底摩阻→能量損失→潮差按指數(shù)規(guī)律沿程減小(3)潮差(潮波的波高)的變化河口斷面向陸方向收縮→喇叭效應(yīng)上述三種因素的相對(duì)大小很難確定，相互之間的平衡非常復(fù)雜:寬度和深度逐漸變化的河口：淺灘及河口邊界反射小，潮差主要受底摩阻影響，沿程減小(如長(zhǎng)江口)喇叭形河口：河口區(qū)中下游段，由于截面收縮和邊界反射，潮差沿程增加；河口上游端，水深減小，底摩阻影響顯著，潮差趨于減小(如錢(qián)塘江口)其它影響潮波變形的因素：鹽水楔異重流加劇了潮汐不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象柯氏力使潮差向潮波傳播方向的右側(cè)(北半球)遞增上述三種因素的相對(duì)大小很難確定，相互之間的平衡非常復(fù)雜:其它潮波變形在潮差相對(duì)于低潮水深較大的強(qiáng)潮河口更為顯著。在某些河口，河口漲潮初期潮位急劇上升，受水深沿程快速減小和逆向徑流影響，低潮傳播速度慢，被后一個(gè)高潮趕上，潮波便形成類(lèi)似移動(dòng)水躍的現(xiàn)象，波面前坡幾乎直立，波前就象一個(gè)翻滾的水墻向上游傳播，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為涌潮

滔天濁浪排空來(lái),翻江倒海山為摧潮波變形在潮差相對(duì)于低潮水深較大的強(qiáng)潮河口更為顯著。在某些河8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(二)一維潮波的基本方程-淺海自由潮波(淺水潮波)(三)無(wú)限長(zhǎng)均勻斷面河道中的推進(jìn)潮波-凱爾文波(四)一端封閉河道中運(yùn)動(dòng)的駐波型潮波-駐波和港灣共振(五)斷面漸變河道中的潮波運(yùn)動(dòng)-波能流守恒的格林定律(六)考慮摩阻影響時(shí)無(wú)限長(zhǎng)河道中潮波的衰減海岸動(dòng)力學(xué)(一)河口區(qū)的潮波及潮流8.2潮汐河口區(qū)的水流特性(二)一維潮波的基本方程-淺海自由8.2潮汐河口區(qū)的水流特性二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合類(lèi)型海水含鹽量約30‰，淡水含鹽量約0.1‰：漲潮流會(huì)將海水帶入口門(mén)內(nèi)一定距離→鹽水入侵咸水界：河口內(nèi)水流含鹽量因海潮的影響從口門(mén)向上游逐漸降低，當(dāng)含鹽量小于2‰時(shí)，已不會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，2‰含鹽濃度所及位置即~鹽淡水混合區(qū)：咸水界下游鹽淡水混合指數(shù)(山潮水比):→鹽淡水混合類(lèi)型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合8.2潮汐河口區(qū)的水流特性弱混合型：又稱(chēng)高度成層型、鹽水楔型徑流強(qiáng)潮汐弱，鹽淡水間存在明顯分界面，形成鹽水楔異重流，上層淡水流向下游，下層鹽水潛入上游，交界面上的剪切力與含鹽度梯度平衡緩混合型：徑流潮汐均較強(qiáng)，鹽淡水發(fā)生摻混，水平和垂直方向均存在含鹽度梯度，淡水主要從上層下泄，底部有鹽水上溯，可能出現(xiàn)交錯(cuò)流強(qiáng)混合型：潮汐強(qiáng)徑流弱，鹽淡水充分混合，垂向含鹽量均勻，含鹽度梯度主要表現(xiàn)于水平方向，不出現(xiàn)鹽水楔和交錯(cuò)流二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(一)混合類(lèi)型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性弱混合型：又稱(chēng)高度成層型、鹽水楔型8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以上:流速垂向分布不受鹽水密度梯度的影響，仍采用對(duì)數(shù)或指數(shù)分布咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

漲潮流期間：密度梯度與水面坡降一致，增大漲潮流速，因底部密度梯度大，底流速加大，最大流速出現(xiàn)在水面下某一深度處二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以上:流速垂向分布不受鹽水密8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

落潮流期間：密度梯度與水面坡降方向相反，減小落潮流速，因底部密度梯度大，阻礙底流下泄，為保持流量平衡，表層流速加大二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速分布發(fā)生變化

轉(zhuǎn)流期間：水面坡降很小，密度梯度控制底流流向上游，形成表層(向下)與底層流向相反的交錯(cuò)流二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響8.2潮汐河口區(qū)的水流特性咸水界以下:鹽水密度梯度使垂線流速8.2潮汐河口區(qū)的水流特性滯流點(diǎn)：一個(gè)潮周期內(nèi)，下泄流與上溯流河段間底部?jī)袅鞒?漲落潮流程的代數(shù)和)為零的臨界點(diǎn)，為底層泥沙易于淤積的區(qū)域流程=流速過(guò)程線與時(shí)間軸包圍的面積位置：隨山潮水比的變化而變，洪水大潮下移；枯水小潮上溯二、河口區(qū)鹽淡水的混合-(三)對(duì)水流泥沙的影響φ8.2潮汐河口區(qū)的水流特性滯流點(diǎn)：一個(gè)潮周期內(nèi)，下泄流與上溯8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外水流泥沙運(yùn)動(dòng)的主要影響因素:流出水流的慣性力(提供動(dòng)量)河床底面的摩阻力(減小流速)流出水體與周?chē)Ｋ芏炔钜鸬母×陂T(mén)射流類(lèi)型：出口水深h0<<口門(mén)外水深h時(shí):軸向紊動(dòng)射流(排出水流向水平和垂直方向擴(kuò)散)出口水深h0≈口門(mén)外水深h時(shí):平面紊動(dòng)射流(排出水流向僅在水平面內(nèi)擴(kuò)散)三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外水流泥沙運(yùn)動(dòng)的主要影響因素:8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外射流流速的演變:流出口門(mén)時(shí):均勻分布，中部為核心流過(guò)渡區(qū)：水流擴(kuò)散，核心流縮小直至消失，流速降低完全紊流區(qū)：水流繼續(xù)擴(kuò)散，流速沿程減小，在斷面上呈高斯分布三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征高斯分布8.2潮汐河口區(qū)的水流特性口門(mén)外射流流速的演變:三、河口區(qū)口8.2潮汐河口區(qū)的水流特性射流對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變的影響:平面射流:射流兩側(cè)的流速衰減較快，核心流流速衰減稍慢，泥沙沿主流兩側(cè)沉積，形成鳥(niǎo)趾狀或鳥(niǎo)嘴狀三角洲軸向射流：射流向水平和垂直方向擴(kuò)散，流速衰減迅速，泥沙在口外附近形成新月形沉積體，河流出路受阻，將在其上沖出新道，又形成另一個(gè)新月形沉積體，發(fā)展下去成為圓弧狀三角洲三、河口區(qū)口門(mén)外的水流泥沙特征8.2潮汐河口區(qū)的水流特性射流對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變的影響:三8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(一)河口區(qū)泥沙來(lái)源流域來(lái)沙：徑流挾沙河岸沖刷河床沖刷海域來(lái)沙：潮流挾沙當(dāng)?shù)睾０稙┩繌搅鲯渡吃诤涌谕饴溆俸?，又被潮流帶回到河口?nèi)其他：城市垃圾、工業(yè)廢渣、海洋生物殘骸等8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(一)河口區(qū)泥沙來(lái)源流域來(lái)沙：8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(二)河口區(qū)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)潮區(qū)界←→潮流界流動(dòng)總體向下游，但潮汐漲落→水位升降→流速增減→推移質(zhì)間歇運(yùn)動(dòng)潮流界←→河口潮流徑流相互作用→往復(fù)流→推移質(zhì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)→一般淤積在咸水界范圍內(nèi)，但在大洪水時(shí)也會(huì)推移至口門(mén)外(根據(jù)沙丘淤積體的形態(tài)可判斷該河口是受漲潮流還是落潮流控制)迎流坡緩、背流坡陡(沙波)8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(二)河口區(qū)推移質(zhì)運(yùn)動(dòng)潮區(qū)界←8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)：水流往復(fù)→懸移質(zhì)往復(fù)搬運(yùn)、時(shí)沉?xí)r揚(yáng)滯后效應(yīng)：含沙量的變化滯后于流速一定相位沉降時(shí)差：漲潮流或落潮流→憩流(轉(zhuǎn)流)期間，當(dāng)流速降低到止動(dòng)流速以下時(shí)，懸移質(zhì)開(kāi)始沉降，但在沉降到床面前會(huì)隨水流前進(jìn)一段距離沖刷時(shí)差：憩流(轉(zhuǎn)流)→漲潮流或落潮流，流速上升到止動(dòng)流速時(shí)，床面泥沙不動(dòng)，直到流速繼續(xù)上升到起動(dòng)流速，泥沙才進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)錢(qián)塘江河口七堡站流速、含沙量過(guò)程線8.3潮汐河口區(qū)的泥沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(三)河口區(qū)懸移質(zhì)運(yùn)動(dòng)總體趨勢(shì)細(xì)顆粒