不同流路时期黄河三角洲沿岸余流场的数值对比研究——以北岸钓口河和东岸清水沟流路初期为例

薛兴华，李国胜，王海龙

（1.长江大学园艺园林学院, 湖北 荆州 434025；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；3.广东省电力设计研究院, 广东 广州 510663）

不同流路时期黄河三角洲沿岸余流场的数值对比研究
——以北岸钓口河和东岸清水沟流路初期为例

薛兴华1，李国胜2，王海龙3

（1.长江大学园艺园林学院, 湖北 荆州 434025；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；3.广东省电力设计研究院, 广东 广州 510663）

黄河入海流路改道变迁频繁，有关不同流路时期沿岸余流场变化的认识将为理解入海泥沙输送特征的变动和沿岸泥沙动态提供重要的水动力基础，通过数值对比实验，以分处黄河三角洲北、东两岸的钓口和清水沟流路为例，对比研究了两个流路基本稳定后的初期黄河三角洲沿岸余流场结构及其流速的变化。结果表明，虽然两个不同流路时期沿岸流系的总体趋势存在一致性，但不同岸段的局部余流场结构、流速及其分布在不同季节都发生了程度不一的变化。在流场结构上，夏、冬季的差异很小，而春、秋季的差异相对较大，特别是在10m以浅的近岸海域的变化明显。高流速区分布，在钓口流路时期具有随各突出沙嘴而生的特点，清水沟流路时则是沿岸线走向、呈条带状延伸，且其分布范围更大、中心流速更高。沿岸余流流速在清水沟流路时期比钓口流路时期大很多，以清水沟口以南海域的流速增加最显著，北岸海域其次，清水沟口以北、神仙沟以南岸段的变化最小，在季节上以冬季增幅最明显。两个不同流路时期沿岸潮致余流场的总体特征也是基本一致的，分布于甜水沟沙嘴（清水沟口）南、北部的涡环结构在清水沟流路时期明显向东北方向移动，清水沟流路时期神仙沟和甜水沟等原沙嘴附近的潮致余流流速存在明显的减小。

黄河三角洲沿岸；余流；入海流路；对比研究

Abstract：Frequent changes of the Yellow River’s estuary channel since 1855 make a well knowing about variations of residual currents along the Yellow River Delta (YRD) during different estuary channels,which is significant for understanding differentiation of sediment transport and nearshore sediment dynamic of YRD when estuary channel changed.Taking two estuary channels respectively located at the north and the east bank of YRD as an example, variations of residual currents along YRD during the early periods of Diaokou and Qingshuigou channel were studied by a 3D diagnostic model.It was resulted that residual current fields along YRD at large scale were totally similar, but variations of some local structures at a smaller scale can be easily found, especially along the nearest coastal areas where depth was less than 10 meters.Residual currents structure during two estuary routines showed a deeperdifferentiation in spring and autumn than those in summer and winter.Distributions of high-velocity areas were clearly situated around several outward extending spits when the Yellow River flowed into the Bohai Sea by the Diaokou route.But during the Qingshuigou route, two high-velocity areas which extended along the coastline were respectively produced at the east part of north coast shore and the south side of east coast shore.Except some areas around outward-extending spits during Diaokou route, velocity of residual current along YRD was apparently increasing during Qingshuigou routine, especially in winter.Comparatively, there was the most evident increase at the south Qingshuigou spit, less at the north coast shore, and least from the north Qingshuigou spit to the south Shenxiangou spit.Tide-induced residual currents along YRD during two different estuary channels were also totally consistent, but locations of two tide induced vortexes which were respectively located at south and north side of Tianshuigou spit (Qingshuigou estuary) moved northeast.Additionally, velocity of tide-induced residual current nearby spits of Shenxiangou and Tianshuigou during Qingshuigou channel apparently decreased possibly because the seaward protruding spits were silted up.

Keywords：the Yellow River Delta; residual currents; estuary channel; comparative study

黄河自 1855年入渤海以来，其入海流路改道变迁频繁，对黄河三角洲(Yellow River Delta, YRD)沿岸流场分布与变化的情况的足够了解，将为理解流路改道过程中入海泥沙输运和沿岸泥沙动态的变化提高重要的水动力基础。随着入海流路的变迁，海岸地形和边界条件变化迅速，使得沿岸流场不仅与潮流、风海流和径流扩散等河海动力因素有关，还将受到近岸海底地形演变、沙嘴的消长和岸线形态变化等的影响。海岸及海底边界条件的变化必然要引起海洋动力状况的变化[1]，人们已研究了在黄河入海流路变迁过程中渤海，特别是三角洲沿岸潮汐性质、潮流场等的变化情况[2-5]，实际观测资料[6-9]也说明了这种变化的存在。

应该注意到，余流流速虽然一般比较小，却对长周期尺度上沿岸泥沙动态及其输移至为重要，对入海泥沙的输送非常关键，并使有关渤海，特别是渤、莱两湾余环流特征的研究成为众多研究者[7,10-16]所关注的重要问题。不同流路时期输往外海的泥沙量或排沙比[17-24]，以及入海泥沙扩散和沿岸冲淤过程的变化[25-26]也深刻反映了沿岸流场潜在的巨大差异。已有的一些研究多是仅针对潮流场变异作过分析，对潮汐余流的讨论虽有所涉及[3-4,27]，但对沿岸余流场结构及其流速变异情况的详细时空特征仍然知之甚少。

在黄河口入海流路变迁中，较大的改道有 12次[28]，从改道变迁的范围、使用年限看，典型的流路过程分处黄河三角洲的北、东两岸，1964-1976年的钓口流路时期黄河自北岸入海，1976年大范围改道至三角洲东岸，至今取清水沟流路入海，以下将以北岸钓口河和东岸清水沟入海期间为例，研究黄河不同入海流路过程中沿岸余流场的变化。由于黄河巨量泥沙的输入和河口海岸地形推进迅速，要完整得到整个流路时期的详细河口海岸/海底地形资料是很困难的，这里选取了两河口流路都基本稳定的初期作为研究时段，钓口流路期间取流路已运行约4年的1967年海岸地形资料，清水沟流路期间则取已运行约6年的1983年海岸地形资料。

1 研究方法与模型验证

1.1 研究方法

影响黄河三角洲沿岸流场的因素众多，可能的主要影响因素有海岸地形、风场强迫、温盐条件、外海潮波输入、黄河入海径流等。为了准确掌握和精确刻画北岸钓口和东岸清水沟流路期间沿岸流场的差异，本项研究设计了两个不同条件的对比实验，分别模拟黄河三角洲沿岸在钓口和清水沟两流路初期的流场特征。除了以下1.2节所涉及的模拟模式及有关参数在两个实验中保持不变外，其他可能影响流场特征的边界和初始条件，分别按照1967年钓口流路时期和1983年清水沟流路时期的实际情况进行了设置：(1)岸线边界和海岸地形：钓口流路时期采用了1967年1︰5万地形图，清水沟流路时期采用了中国人民解放军海军司令部航海保证部所提供的1983年渤海实测水深数据，经重采样到模型网格上（图1）；(2)风场强迫条件：分别采用了 1967年NCEP/NCAR Reanalysis1[29]和1983年NCEP/NCAR Reanalysis2[30]中的每6小时平均的风场资料；(3)黄河入海径流量：分别采用了1967年和1983年黄河利津站实测水文数据；(4)入海口位置：分别设在钓口（118.81ºE，38.15ºN）和清水沟口（119.09ºE，37.74ºN）；(5)对于渤海海域的海水温盐条件，考虑到本研究区浅海环境下温盐密度环流极弱[7]，采用了固定温盐条件；(6)模型中所用其他参数在两个流路时期保持不变。

图1 沿岸流场数值对比试验的岸线边界与水深地形Fig.1 Coastline and subaqueous topography in numerical comparative tests

1.2 模型和参数设定

本项研究基于ECOM(Estuary and Coastal Ocean Model，ECOM)模式，模拟计算风场强迫和潮汐等动力因素驱动下黄河三角洲近岸海域的余流场，即本文所指余流包括了风驱和潮致拉格朗日余流。

计算过程将渤海海域分为大、小两个区域。大区域计算范围包括整个渤海海域，为小区域提供水位边界条件，在较粗的网格和时间分辨率下进行模拟，网格水平分辨率为5.5 km×5.5 km，内模时间步长为447.12s（M2分潮周期的1%）；小区域计算范围在秦皇岛至龙口一线以西的海域，采用较精细的时空分布率，网格水平分辨率在河口三角洲附近海域局部加密为 1.1 km×1.1 km，内模时间步长设为149.04s。

模式计算从静止海面算起，积分15天当能量达到平衡后开始分析。渤海海峡开边界采用 122.25ºE经线与理想化水平海岸线之间部分作为开边界来处理，避免因开边界上不精确的水位、速度和温度条件产生不好的影响。背景动力场的开边界潮高和幅角由S2、M2、N2、K1、P1、O1等6个分潮的潮参数进行计算，由验潮站资料进行最优插值获取。温盐和流速采用无梯度边界条件，在侧边界和海底，温盐的法向梯度为零。

1.3 模型验证

有关验证工作在前期工作文献[32-36]中曾作了较详细的讨论，主要针对渤海海域的潮汐和潮流场开展了模型的验证(表1、2)。

表1 渤海潮汐观测站M2分潮调和常数与计算结果比较[33]Tab.1 Calibration of harmonic constants of M2tide[33]

表2 潮流调和分析对比验证结果[33]Tab.2 Model calibration for tidal current harmonic analysis[33]

表1是10个验潮站两个主要M2分潮资料与模拟结果的对比，模拟所得的振幅和迟角与10个验潮站实测结果平均相差0.3 cm和-2.5 º，振幅最大相差7 cm（塘沽站），迟角差值比较大的站是曹妃甸、龙口和烟台，分别相差19 º、18 º和15 º，除少数站点差值较大外，模拟结果与四个测流站的实测资基本吻合（表2），表明所用模式能够较好地刻画和模拟渤海潮流场特征。

2 结果与讨论

本研究将从余流场的结构和流速两个方面，对比分析黄河取道北岸钓口河和东岸清水沟入海初期三角洲沿岸流场的变化与差异。考虑到表层余流受风场强迫的影响较大，底层余流则一般很小，为得到相对稳定的余流场特征，本文采用了过去研究工作中[12]经常使用到的深度平均余流来讨论研究区的平均余流场状况，除2.4节针对性地分析了仅有潮波作用下的潮致余流外，有关余流的讨论包括风驱和潮致拉格朗日余流[34]，并根据Longuet-Higgins[37]和Feng SZ等[38,39]的研究，采用Euler余流与Stokes漂流之叠加和计算得到，即VLr=VEr+VSt,其中VLr为Lagrangian余流，VEr为Euler余流，VSt为Stokes漂流。各月余流的计算，首先计算得到瞬时流的深度平均，然后在月的时间周期上平均得到。

2.1 黄河三角洲沿岸余流场结构的变化

计算结果表明，黄河三角洲沿岸流系在两流路初期的大体趋势基本一致，但不同岸段、不同季节的局部流场呈现出较大差异。沿岸流场都具有夏/冬季型流场持续时间长、春/秋季型流场持续时间很短的特征，但在其季节性分配上有所不同，清水沟流路时期冬季型流场从11月直至次年3月，5-9月份的5个月为夏季型，4月份为春季型、10月为秋季型流场，钓口流路时期则在3月份已演变为春季型流场，冬季型流场自11月至次年2月，夏季型流场从4月份持续到8月份，9～10月份为秋季型流场。以下讨论中以6、10、12月份分别做为夏、秋、冬季沿岸流场的代表月份，春季型流场在钓口和清水沟流路时期分别以3、4月份为代表月份。

对于沿岸春季余流场结构（图2），虽然在总体上两流路时期基本都是，自莱州湾湾顶沿莱州湾西岸向北，至三角洲弧顶转北西、西，沿渤海湾南岸向西，直达渤海湾湾顶后转向北、西北方向，但其北、东岸段的局部流场结构发生了很大变化。东岸海域，钓口流路时期甜水沟以南海域存在一个弱的顺时针涡环结构，甜水沟以北、五号桩以南的近岸海域具有向岸流的特征，五号桩以北至湾口则是北向沿岸流；清水沟流路时期在其入海口（清水沟）南、北两侧分别形成一个顺时针和逆时针涡环结构，南侧涡环范围大而明显，其位置与钓口时期甜水沟口南部顺时针涡环大体一致，北侧涡环的分布范围则小得多，在清水沟以北、离岸很大的距离范围内都是北西向流，进入渤海湾湾口。北岸海域，在钓口流路时期余流均为自湾口向西，直抵渤海湾湾顶，湾湾沟口沙嘴前沿为北西向流，而在清水沟流路时期，源自湾口南部的渤海湾南岸西向沿岸流离岸有一定距离，抵达湾顶后一部分转向南，继而沿渤海湾南岸向东，出湾口后可达五号桩北部海域，与莱州湾西岸的北向沿岸流相遇之后，汇入北、北西向沿岸流进入渤海湾内，构成一个小的逆时针涡环结构，在钓口流路时期不存在这种小的余环流结构。

图2 沿岸春季余流场的对比(图中箭头代表余流矢量)Fig.2 Comparison of residual currents along YRD in spring

对于沿岸夏季余流场结构（图3），钓口和清水沟流路初期在北、东岸的差异都较小，沿岸余流自莱州湾湾顶，顺莱州湾西岸，出湾口后进入渤海湾内，继续向西，抵渤海湾湾顶后转北西向，进入渤海湾北部海域，春季存在的局部涡环结构均已消失。东岸海域，在钓口流路时期几乎是一致的北向流，出莱州湾湾湾口后，转北西进入渤海湾内；在清水沟流路时期清水沟口南侧是东北向流，入海口北侧很大的范围内则是强大的西北向流，直抵渤海湾湾口。北岸海域，在清水沟流路时期整个渤海湾南部海域均为西、北西向流，而钓口流路时期大约在38.4ºN以北、10 m以深海域即转为东向流出湾口，10 m以浅海域的流向与清水沟流路时期相近。

图3 沿岸夏季余流场结构的对比(图中箭头代表余流矢量)Fig.3 Comparison of residual currents along YRD in summer

对于沿岸秋季余流场结构（图4），两流路时期在10 m以深海域基本一致，在10 m以浅近岸海域的差异相对较大。在三角洲北岸海域，钓口流路时期整个渤海湾南岸都是自湾口向湾顶的西向流，清水沟流路时期则在离岸很近的范围内出现自湾顶向湾口的余流。东岸海域，在钓口流路时期10 m以浅的近岸海域流向多变，具有弱的南向流特征，甜水沟以北、10 m以深海域是明显的北西向流，进入渤海湾湾口后转而向西；而在清水沟流路时期，清水沟口以北的10 m以浅海域是源自渤海湾内的东南向流，10 m以深海域与钓口流路时期一样，为北西向流，清水沟口南部海域呈现一个结构特征明显的逆时针涡环，河口南部的西南向沿岸流渐转向东、东北，在莱州湾中部转为北向后汇入北西向流。

图4 沿岸秋季余流场结构的对比(图中箭头代表余流矢量)Fig.4 Comparison of residual currents along YRD in autumn

沿岸冬季余流场结构（图5）在两流路时期的差异较小，但沿岸流流速差异很明显（将在后文分析）。在渤海湾南部呈现出一个半封闭的逆时针余环流结构，外海流自湾口中部向西，抵达湾顶后，沿渤海湾南岸转向东，自湾口南部出渤海湾。在东岸海域，源自渤海湾南岸的沿岸流顺莱州湾西岸向南，抵莱州湾湾顶后，转而向东，钓口流路时期整个莱州湾西岸都是显著的南向流，抵湾顶后转向东，清水沟流路时期在清水沟口以北海域为东南向流，至清水沟口以南转为西南向流，并逐渐转东、东北。

图5 沿岸冬季余流场结构的对比(图中箭头代表余流矢量)Fig.5 Comparison of residual currents along YRD in winter

2.2 黄河三角洲沿岸余流流速的变异

有关黄河三角洲沿岸余流流速变异情况的讨论，主要涉及到两个方面：一是，高流速区分布格局，包括其分布位置、范围和中心流速；二是，沿岸典型纵断面余流流速的差异。

2.2.1 高流速区分布格局的变动 对于三角洲沿岸春季高流速区的分布（图6），与钓口流路时期比，清水沟流路时期高流速区的分布范围更大、其中心流速更高，从分布位置看，清水沟流路时期在三角洲北、东岸分别存在一个高流速区，而在钓口流路时期仅存在于三大沙嘴前沿。钓口流路时期的3个相对明显的高流速区，分别位于钓口前沿、神仙沟南部和甜水沟口及其以南海域，其中心流速很小，不超过5 cm/s。清水沟流路时期的两个高流速区分别位于清水沟口以南和三角洲东北前缘，前者沿岸线弧状分布，紧邻岸线，且高流速中心流速很大，超过10 cm/s，后者沿三角洲东北岸线大体呈东西走向，范围较广，离岸有一定距离，中心流速较低，其偏西部流速略高。

对于夏季高流速区的分布（图7），钓口流路时期主要分布于各沙嘴附近，如东岸的甜水沟口、神仙沟口，以及北岸的钓口和湾湾沟口沙嘴前沿，其中心流速较春季明显增强，但多不超过6.5 cm/s。清水沟流路时期高流速区的分布范围和中心流速较钓口时期都要大得多，在北、东岸海域存在 3个沿岸线走向分布的高流速区，其春季存在的两个高流速区得到保持，二者之间的老神仙沟口附近呈现一个流速和 ，北岸高流速区中心流速可达10 cm/s，东岸清水沟口以南高流速区的中心流速超过13 cm/s。

图6 春季沿岸高流速区分布对比（图中曲线为流速等值线，cm/s）Fig.6 Comparison of high-velocity-areas distribution in spring

图7 夏季沿岸高流速区分布对比（图中曲线为流速等值线，cm/s）Fig.7 Comparison of high-velocity-areas distribution in summer

两流路时期秋季沿岸高流速区的分布范围都急剧萎缩、中心流速大为降低（图8），仅见于入海口附近海域，钓口流路时期高流速区自入海口向东北延伸，其分布范围和中心流速都较清水沟流路时期小，后者的高流速区出河口后转向西南延伸，中心流速可达11.5 cm/s。

图8 秋季沿岸高流速区分布对比（图中曲线为流速等值线，cm/s）Fig.8 Comparison of high-velocity-areas distribution in autumn

对于冬季高流速区的分布（图9），钓口流路时期北、东岸段各突出沙嘴附近海区的高流速分布特征较明显；清水沟流路时期高流速区的分布范围和中心流速都较前者大很多，几乎整个三角洲沿岸余环流流速都很高，流速超过12 cm/s，北、东岸段呈现多个高流速中心。在北岸海域，钓口流路时期在湾湾沟口和钓口沙嘴前沿呈现两个大体东西走向的高流速区，中心流速不超过10 cm/s；清水沟流路时期，超过10 cm/s的高流速区呈东西向条带状延伸，分布于整个海区，湾湾沟口和老黄河口前沿的高流速中心流速超过18 cm/s。在东岸海域，钓口流路时期在甜水沟和神仙沟沙嘴附近海域呈现三个高流速区，以前者分布范围较大，且中心流速可达10 cm/s；清水沟流路时期高流速区自神仙沟口直至清水沟口南部，在神仙沟口前沿和37.9 ºN沿岸附近海域中心流速分别可达23.5 cm/s和21.0 cm/s以上，清水沟口以南海域中心流速相对较低。

图9 冬季沿岸高流速区分布对比（图中曲线为流速等值线，cm/s）Fig.9 Comparison of high-velocity-areas distribution in winter

2.3 沿岸余流流速的变化

通过沿岸59个站位构成的纵断面（图1A）和各典型岸段横断面（图1B）上余流流速的分布特征，来定量对比分析两流路时期各岸段、各季节沿岸余流流速的差异和变化。

从不同岸段的年平均余流流速对比看（图10A），除钓口前沿（当时的入海口）和神仙沟口等少数海域外，各海区余流在清水沟流路时期都比钓口流路时期大很多，以清水沟口以南海域的流速增加最显著，以其21个站位（清水沟口除外）计，前者较后者增加约 6.5 cm/s，其次是三角洲北岸海域，以其24个沿岸站位（钓口除外）计，清水沟流路时期余流流速较钓口流路时期约增加4.7 cm/s，清水沟口以北、神仙沟以南岸段（简记为东北岸段）的流速增加最少，以其15个沿岸站位计，增幅约3.8 cm/s。在以下分析中，在这 3个典型岸段上设置横断面，得到断面横向流速分布图（图11）。

图10 钓口和清水沟流路时期黄河三角洲沿岸纵断面余流流速对比Fig.10 Comparison of residual current velocity at longitude section

图10B揭示了两流路时期各季节沿岸余流流速差值的分布情况，清水沟流路时期沿岸流速在冬季的增幅最明显，其它季节的变化特征在 3个典型岸段的表现各有不同，但各季节在清水沟口以南海域的增幅都比较大。

春季，除钓口、神仙沟口和甜水沟口等沙嘴附近外，清水沟流路时期的余流流速较大，清水沟口以南海域的增幅最大，平均达3.8 cm/s，在该岸段的横断面SEC1上（图11A）离岸约12 km的范围内流速的增加尤为明显，约20 km以外的差异较小，增幅已不足 1 cm/s；东北岸段的流速变化最小，平均增幅不足1 cm/s，该岸段的横断面SEC2显示，在离岸约6 km范围内流速差异很小，6 km以外略大；北岸海域的平均增幅为2.5 cm/s，在横断面SEC3上，离岸约6 km的范围内钓口流路时期较清水沟流路时期略大，6 km以外明显以清水沟流路时期的流速较大。

夏季，在北岸段，钓口以西、湾湾沟以东的海域，受当时夏季入海径流量增加的影响，钓口流路时期余流流速较大，横断面SEC3（图11B）进一步显示，主要是在离岸约6 km以内，6 km以外海域的余流速在清水沟流路时期增加，而且湾湾沟口以西和钓口以东仍然以清水沟流路时期较大，从北岸24个站位的平均结果看，北岸海域的流速在清水沟流路时期约增加了1.2 cm/s。东北岸段的变化很小，平均增幅仅0.6 cm/s，由横断面SEC2可见，余流速在清水沟流路时期都有所增加。清水沟口以南海域在清水沟流路时期的增幅较大，平均约达3.7 cm/s，在断面SEC1上，离岸约20 km的范围内流速增幅都在2 cm/s以上，20 km以外的差异很小。

图11 沿岸典型岸段的横断面余流流速分布对比Fig.11 Comparison of residual curre nt velocity at cross sections

秋季，清水沟以南海域余流速在清水沟流路时期的平均增幅可达7.3 cm/s，在横断面SEC1（图11C）上钓口流路时期的余流速明显小得多，约25 km以外海域的差异很小；东北岸段的流速增幅约为1.5 cm/s，在断面SEC2上，离岸约8 km以内海域余流速在清水沟流路时期有所增加，8 km以外海域则在钓口流路时期略大；北岸段，在清水沟流路时期的余流速略有下降，降幅约为0.4 cm/s，在断面SEC3上钓口流路时期的余流速明显要比清水沟流路时期。

冬季，各岸段余流速在清水沟流路时期都大幅增加，北岸增幅最大，达11.4 cm/s，清水沟以南海域和东北岸段分布增加了10.3 cm/s和7.4 cm/s，横断面流速分布（图11D）也表明，清水沟流路时期明显要比钓口流路时期大。

2.4 潮致余流场的变异

对有关不同流路时期潮汐与潮流场变动情况的专门讨论[2,4,5]中曾指出，不同流路时期渤、莱两湾潮汐场的总体特征并未发生深刻变化，只是局部潮流场有所不同[6-9]，这里重点对比分析在仅有潮波作用的条件下钓口和清水沟流路时期的潮致余流场。

由图12（深度平均潮致余流）可见，两流路时期沿岸潮致余环场结构的总体特征是一致的。在三角洲东岸，清水沟流路时期清水沟口和钓口流路时期甜水沟沙嘴的以南和以北海域均分别存在一个顺时针和逆时针涡环结构，南部顺时针涡环较北部逆时针涡环的分布更明显、范围更大，两涡环的分布位置在清水沟流路时期明显向东北方向移动，顺时针涡环的南部海域在两流路时期均是沿岸向南的潮致余流，致湾顶后转向东，而在逆时针涡环的北部海域则基本都是指向渤海湾湾口的西、北西向流，但在五号桩附近存在自外海向西南、直抵沿岸海域的向岸流，阻挡了莱州湾西岸北部海域的北西向流。在三角洲北岸，潮致余流自渤海湾顶向东，至湾湾沟沙嘴前沿，与自湾口向湾内的北西向流汇合后，转向北、东北方向。

除近岸海域外，潮致余流很微弱，在紧邻渤海湾西岸的海区从沿岸13个站位（图12 B）余流速对比（图13）可见，甜水沟（清水沟口）沙嘴和神仙沟附近海域余流速较大，在动态趋势上，可能受到突出沙嘴地形的影响，两沙嘴附近余流速在清水沟流路时期存在明显下降，且以清水沟口站位 5潮余流速的下降最大，但在距清水沟口约11 km处的站位6，在清水沟流路时期有显著增加，从0.2 cm/s增加到1.5 cm/s，其它海域潮致余流流速多在1cm/s以下。

图12 钓口和清水沟流路期间潮致余流场的对比Fig.12 Comparison of tide induced residual current along YRD

图13 钓口和清水沟流路期间沿岸潮致余流流速分布的对比Fig.13 Comparison of velocity of tide induced residual current along YRD

3 结 论

通过数值对比试验研究了北岸钓口和东岸清水沟流路初期黄河三角洲近岸余流场的变化情况，二者虽然在沿岸流系的总体趋势上存在一致性，但不同岸段的局部流场结构、余流流速及其分布在不同季节都发生了程度不一的变化。

就余流场结构而言，两流路期间在夏、冬两季的差异很小，春、秋季的差异相对较大，特别是在10m以浅的近岸海域的变化明显，10 m以深外海区的变化较小。春季东岸海域，钓口流路时期甜水沟以南海域存在一个弱的顺时针涡环结构，清水沟流路时期在其入海口南、北两侧分别存在一个顺时针和逆时针涡环；北岸海域，在钓口流路时期是自湾口向湾顶的西向流，清水沟流路时期的西向流离岸有一定距离，并在自渤海湾南岸至神仙沟口的10 m以浅海域形成一个沿岸分布的逆时针涡环结构。秋季北岸海域，钓口流路时期仍然是自湾口向湾顶的西向沿岸流，清水沟流路时期则在10 m以浅海域出现自湾顶向湾口的东向流，并在清水沟口南部海域呈现一个结构特征明显的逆时针涡环，而钓口流路时期在东岸10 m以浅海域是弱的南向流特征，10 m以深海域的北、北西向流也较清水沟流路时期弱。夏季余流自莱州湾湾顶，按顺时针方向，依次沿莱州湾西岸、渤海湾南岸，转向渤海湾湾顶，东岸海域在钓口流路时期几乎是一致的北向流，在清水沟流路时期入海口南侧是东北向流，北侧则是西北向流，整个北岸海域在清水沟流路时期均为西、北西向流，而在钓口流路时期在大约10 m以深海域即转为东向出湾口。冬季，在北岸海域均呈现出一个半封闭的逆时针余环流结构，东岸海域在钓口流路时期是显著的南向流，抵湾顶后转向东，在清水沟流路时期入海口以北海域为东南向流，入海口以南转为西南向，并逐渐转东、东北。

对于沿岸余流高流速区的分布，在钓口流路时期基本处于各突出沙嘴附近海域，而清水沟流路时期则具有沿岸线走向、呈条带状延伸的特点，而且清水沟流路时期高流速区的分布范围更大、其中心流速更高。

沿岸纵、横断面余流流速的对比结果表明，从全年总体上看，除钓口前沿（当时的入海口）和神仙沟口等少数位置外，各海区余流在清水沟流路时期都比钓口流路时期大很多，以清水沟口以南海域的流速增加最显著，其次是三角洲北岸海域，清水沟口以北、神仙沟以南岸段的变化最小，在年内季节尺度上，以冬季的增幅最明显，各季节在清水沟口以南海域的增幅都比较大。

钓口和清水沟流路时期沿岸潮致余流场的总体特征基本一致，钓口流路时期甜水沟沙嘴和清水沟流路时期清水沟口的以南和以北海域均分别存在一个顺时针和逆时针涡环结构，两涡环的分布位置在清水沟流路时期明显向东北方向移动，除少数位置外，沿岸纵断面上潮致余流流速在钓口流路时期较清水沟流路时期大，以神仙沟和甜水沟（清水沟口）沙嘴附近尤为明显。

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A numerical comparative study on residual currents along the Yellow River Delta during two different estuary routes: a typical case of early periods of Diaokou and Qingshuigou channel

XUE Xing-hua1, LI Guo-sheng2, WANG Hai-long3

(1.College of Gardening and Horticultural, Yangtze University, Jingzhou 434025, China; 2.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China; 3.Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510663, China)

P731.2

A

1001-6932(2011)02-0142-10

2010-03-02；收修改稿日期：2010-12-23

国家自然科学基金资助项目(40771030、40571020)

薛兴华(1976－ )，男，湖北宣恩人，讲师、博士，主要从事自然地理学教学与科研工作。电子邮箱：xinghua_xue@163.com。

李国胜，研究员。主要从事海陆相互作用过程遥感与GIS数值模式研究。电子邮箱：ligs@igsnrr.ac.cn。