伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨

2017-09-05 11:28何嘉伟贾良文韦献革贾妍红程聪
海洋学报 2017年9期
关键词:伶仃洋输沙沙场

何嘉伟,贾良文,韦献革,贾妍红,程聪

(1.中山大学 海洋科学学院 近岸海洋科学与技术研究中心,广东 广州 510275; 2.中山大学 环境科学与工程学院,广东 广州 510275)

伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨

何嘉伟1,贾良文1,韦献革2*,贾妍红1,程聪1

(1.中山大学 海洋科学学院 近岸海洋科学与技术研究中心,广东 广州 510275; 2.中山大学 环境科学与工程学院,广东 广州 510275)

基于伶仃洋河口2007年洪季(8月)潮流和泥沙现场观测资料,通过实测资料分析结合二维泥沙数值模型的方法,分析其悬沙浓度平面分布特征。结果表明,悬沙浓度从伶仃洋湾顶虎门至湾口沿西槽向海在纵向上呈现出先减小再增大后减小的变化趋势;横向上,西槽最大,东槽和中滩次之;内伶仃岛西北侧海域为含沙量高值中心。悬沙纵向输移机制分析表明,伶仃洋洪季输沙主要贡献项为平流向海输沙、潮汐捕集和垂向环流的向陆输沙,其中后两项在内伶仃岛附近的贡献较大。潮流、径流来沙、径潮强度对比以及地形边界作用为悬沙场平面分布差异的主要成因。

伶仃洋;悬沙浓度;平面分布特征;成因探讨

1 引言

河口的发育主要依赖于径流、潮流、波浪和泥沙等自然条件的影响,但近几十年来,我国河口地区的人类活动愈发剧烈,甚至成为了河口发育演变的主导因素。关于在人类活动影响下我国河口地区泥沙新时期特征的研究也逐渐增多,Dai等[1]认为长江三峡大坝工程建成后,虽然上游输沙量减少,但河口拦门沙附近区域的年平均悬沙浓度变化不大,拦门沙内侧悬沙浓度的季节变化为洪高枯低,拦门沙外侧则洪低枯高。Kong等[2]指出黄河下游在小浪底水库水沙调控影响下,输沙量总体相对稳定,其中洪季有所下降,枯季有所增加,泥沙中值粒径表现为上游细下游粗。胡德礼等[3]以1978年和1999年洪季作为对比,研究了人类活动影响下珠江口门水沙分配调整后伶仃洋的水沙场的响应,结果表明,水动力和悬沙浓度整体上均有增大。

伶仃洋位于珠江三角洲的东南部,为呈南北走向的典型喇叭状河口湾(图1),东、西、北江的来水来沙通过东四口门即虎门、蕉门、洪奇沥以及横门注入伶仃洋湾内。珠江三角洲注入伶仃洋的径流和泥沙分别从20世纪80年代的占比53%和47%,到90年代增大至64%和57%[4]。伶仃洋湾内和湾口存在天然的岛屿屏障,其水下地形的整体格局呈现为“三滩夹两槽”,即东滩、中滩、西滩和东槽(矾石水道)、西槽(伶仃航道)。

自20世纪80年代起,珠江三角洲的社会经济发展带动了河道采砂业的繁荣,而大规模且无序的采砂活动使部分河床发生非自然深切,不同口门河段的水沙对比情况则发生了相应调整。伶仃洋的分流比和分沙比逐步增大,同时出现大规模的围垦活动,近30年来伶仃洋海域滩涂面积减少约132 km2,而且海岸线呈现出明显的海进趋势,人类活动的影响几乎掩盖了其自然演变的趋势[5]。西槽作为伶仃洋的出海主航道,通过航道疏浚工程,在2000年时已经从平均水深6.8 m被挖深至11.5 m。故近30年来,伶仃洋河口湾在河床采砂、滩涂围垦、航道疏浚等强烈人类活动影响下,其来水来沙以及边界条件快速变化。悬沙分布及成因是伶仃洋河口湾开发保护的基础性研究工作,因此,需要在新的来水来沙、地形边界条件下对其进行研究,可为伶仃洋的综合整治规划、出海航道的维护等提供一定的科学依据。

图1 伶仃洋地形示意图Fig.1 Topography of the Lingdingyang Estuary

2 资料和方法

2.1 资料来源

水文资料观测时间为2007年8月13-14日(大潮期间)以及16-17日(中潮期间),共布设了21条垂线进行同步水文信息(潮流、含沙量和盐度)测量以及13个水位站的同步潮位观测。本文主要应用其中14条垂线的潮流、含沙量以及8个水位站的同步潮位实测数据进行分析以及模型验证(站点分布见图2)。

模型地形资料为2008年伶仃洋河口湾以及三角洲河网的水深数据,采用北京54坐标系,水深数据为珠江基面。

图2 伶仃洋洪季实测站点位置图Fig.2 Observation stations in the Lingdingyang Estuary

2.2 研究方法

本文主要采用实测资料分析与TELEMAC数值模拟相结合的研究方法,分析河口湾内洪季悬沙场的平面分布特征,并探讨悬沙场的平面分布差异的成因。

实测资料分析包括对实测流速、含沙量、盐度等信息进行数据处理以及作图,如计算余流、滞流点和泥沙纵向输移通量机制分解等。数值模拟方面,应用TELEMAC水动力模块以及泥沙模块SISYPHE模拟伶仃洋河口湾的水动力场以及悬沙场。

TELEMAC-MASCARET是一套用于模拟自由表面流的水动力、水质、沉积等的模型系统,其由法国国家水力学和环境实验室开发。模型采用非结构三角形网格,数值模拟计算基于有限元法,稳定性相对较好。

伶仃洋区域泥沙大多数属于黏性砂,关于水体与底床泥沙的交换,本文在泥沙模块SISYPHE中采用Einstein和Krone[6]、Partheniades和Paaswell[7]的黏性砂经典公式进行侵蚀、沉积通量计算:

(1)

式中,E为河床泥沙侵蚀通量;D为河床泥沙沉积通量;M为系数;u*为水流的摩阻流速;u*e和u*d分别为泥沙侵蚀和沉积的临界剪切流速;Ws为泥沙沉降速度;C为悬沙浓度。当水流的摩阻流速大于泥沙侵蚀的临界剪切流速时,河床发生侵蚀,河床泥沙进入水体;当水流的摩阻流速小于泥沙沉积的临界剪切流速时,悬移质沉降至河床。

模型中采用的二维悬移质输沙方程如下:

(2)

式中,h为水深;U和V分别为x、y方向的垂向平均流速;C为垂向平均悬沙浓度;εs为泥沙扩散系数;E-D为侵蚀量减去沉积量的净泥沙通量。

3 实测资料分析

3.1 潮流分析

3.1.1 纵向流速变化

由湾顶至湾口沿西槽向海选取L1、L5、L7、L8、L11及L13站的大潮期间涨、落潮平均流速进行比较,如图3,伶仃洋海域潮流动力从外海到湾中部增强,湾中部过后开始减弱,接近湾顶时潮流动力再度增强。涨潮时,潮流从外海进入河口湾,受到地形横断面收缩的作用而增大,至L8站附近时受到的内伶仃岛的阻隔作用,潮流分支进入西槽和东槽,故流速减小,在湾上部L5站,西、东槽涨潮流汇合进入虎门,同时横断面收窄,故流速再次增强。落潮时,潮流出虎门后横断面放宽,并分成两支沿西、东槽下泄,故流速减小,在西槽L7站受到湾上部西部口门下泄流汇入的影响而流速增大,随着河口横断面放宽和岛屿的阻流效应,潮流开始不断减小,最后流入外海。

图3 大潮期间流速纵向变化图Fig.3 Longitudinal variation of current speed in the spring tide

3.1.2 余流

潮流余流是指从实测的潮流矢量叠加后剩下的部分,其对泥沙净输移以及污染物扩散方向具有一定的指示意义。

根据本次大、中潮的水文实测数据计算分析,各站点的表、底层余流情况如图4所示。河口湾上部内伶仃岛以北区域的余流基本指向海,偏南向,其中洪奇沥出口L3站表层余流流速能达到0.48 m/s;L8站出现表层指向海,底层指向陆的典型密度环流结构;湾口大濠岛西侧海域的L11和L12站,底层余流较表层大,指向外海;中潮期间湾口外海的L13和L14站存在相对较强的向西的表层余流,主要因湾上部口门淡水径流沿着河口湾西侧而下形成。

3.1.3 滞流点

滞流点概念最早见于Schultz和Simmons[8]以及Simmons和Broun[9]对水流优势程度理论的论述中。在一个潮周期内,由于河口存在密度梯度,沿程向陆的底部水流会从上溯流逐渐变成下泄流,中途会出现某处净泄量为0的地点,称为“滞流点”。而滞流点所在的位置并不是固定的,它随着径流量与潮流的对比变化而在一定的范围内有规律地来回移动,而滞流带通常为河口内泥沙显著淤积的区域。

由湾顶至湾口沿西槽向海选取L1、L5、L7、L8及L11站作为纵向代表站位来绘制优势流曲线图5。大潮期间,底层潮流滞流点位于L8站附近,而中潮期间底层潮流滞流点位置则往上游移动至L7站附近。表明在L7站和L8站之间,即内伶仃岛附近为泥沙聚集沉降的区域。

3.2 悬沙分析

3.2.1 纵向悬沙浓度变化

由湾顶至湾口沿西槽向海选取L1、L5、L7、L8、L11以及L13站作为代表站比较伶仃洋内纵向平均悬沙浓度的变化。如图6所示,河口湾中部L7站和L8站之间的悬沙浓度最大,恰好是潮流分析中滞流点的位置,悬沙浓度往外海迅速减小,往湾顶方向先减小,到湾上部口门后增大。

图4 各站实测表、底层余流图Fig.4 Surface and bottom residual currents at the observation stations

图5 优势流曲线图Fig.5 Dominant current curves

图6 悬沙浓度纵向变化图Fig.6 Longitudinal variation of suspended sediment concentration

3.2.2 悬沙纵向输移分解

根据单宽悬沙纵向输运模式[10-11]将悬沙输移量分解为8项:

(3)

上述具体算法以及公式中各项参数意义见文献[12]。其中,T1和T2共为平流项输移;T3和T4分别表示潮汐、潮流与悬沙浓度的潮变化项;T5表示垂向流速与悬沙浓度变化相关项;T6、T7和T8项的贡献一般较小不予考虑。计算时,湾上部口门河段选取的流速值投影到河道方向,其他站的流速值则投影到南北方向,负号表示向陆输移,正号表示向海输移。

计算结果如表1所示,河口湾中上部口门站点基本为向海输沙为主,以向海平流输沙项T1和T2的贡献为主,但在内伶仃岛东西侧附近海域的L7、L9、L6和L10站的T4项和T5项的贡献有所增大。位于内伶仃岛南侧附近海域的L8站,T4和T5项的向陆输沙贡献接近向海平流输沙项的贡献。其中T4项体现河口近底过程对最大浑浊带高浓度悬沙的贡献,如床沙的再悬浮过程和潮流不对称引起的输沙[13],而T5项则表示垂向环流对输沙的贡献。L8站对应潮流分析中滞流点和垂向环流发育的位置。

表1 大潮期间悬沙输移分解项统计表

从各输沙因子的重要性来说,对伶仃洋河口湾洪季输沙影响最大的为T1、T2、T4和T5项,主要为平流向海输沙,潮汐捕集和垂向环流的向陆输沙,其他项的贡献相对十分小。

4 模型建立与验证

4.1 模型建立

本研究基于TELEMAC系统内的水动力模块TELEMAC-2D和泥沙模块SISYPHE建立了两个模型,一为包含珠江网河、河口湾及相邻近海的大范围水动力模型 Ⅰ,二为伶仃洋河口湾水沙耦合模型 Ⅱ。

模型Ⅰ计算区域如图7a所示,网格单元数共有202 321个,节点个数为114 665,外海单元空间步长最大为7 000 m,部分上游内河段网格空间步长达50 m。模型上游边界从东向西分别到达了东江博罗、流溪河老鸦岗、北江石角、西江高要以及潭江石咀水文(位)站,输入实测流量或潮位,外海边界采用OSU预报的潮位数据,并应用大万山T9站实测水位进行校正。

模型Ⅱ计算区域为伶仃洋河口湾(图7b),网格单元数共有44 507个,节点个数为23 114,网格空间步长200~500 m。泥沙参数中值粒径给定为0.002 cm,沉降速度给定为0.05 cm/s,各开边界悬沙输入取本次实测悬沙浓度的平均值。

4.2 模型验证

采用实测数据分别对大范围水动力模型Ⅰ结果的潮位(9个站点)、潮流(14个站点)以及伶仃洋水沙耦合模型Ⅱ结果的悬沙浓度(8个站点)进行验证。其中验证点位置见图2,大潮验证时间为2007年8月13-14日,中潮潮验证时间为16-17日。

潮位验证结果如图8所示,RMSE平均为0.137 m,相关系数r为0.988;流速验证结果如图9所示,RMSE平均为0.101 m/s,相关系数r为0.967;悬沙浓度验证结果如图10所示,RMSE平均为0.051 kg/m3。总体来说,模拟结果较好,模型基本能反映伶仃洋洪季水动力特点和悬沙变化过程。

图7 模型计算范围Fig.7 TELEMAC model computational domains

图8 潮位验证图Fig.8 Comparison between the model calculated and observed water level

图9 潮流流速验证图Fig.9 Comparison between the model calculated and observed tidal current velocity

图10 悬沙浓度验证图Fig.10 Comparison between the model calculated and observed suspended sediment concentration

图11 大、小潮平均悬沙场平面分布Fig.11 Disribution of suspended sediment concentration in spring and neap tide

图12 大、小潮各断面悬沙场变化图Fig.12 Longitudinal variation of suspended sediment concentration in the spring and neap tide

图13 伶仃洋洪季各特征时刻悬沙场Fig.13 Distribution of suspended sediment concentration at characteristic time in the Lingdingyang Estuary

5 悬沙场平面分布

5.1 平均悬沙场

伶仃洋河口湾洪季大潮(13-14日)以及小潮期间(20-21日)的平均悬沙场平面分布模拟结果如图11所示。大潮期间,悬沙浓度最高的区域位于内伶仃岛西北侧海域,约为0.20 kg/m3,其次在东槽以及中滩西北部区域的也相对较大,达到0.12 kg/m3以上,而虎门河道、川鼻水道以及灯笼水道为0.08 kg/m3,其余地方的悬沙浓度则相对较小。小潮期间整体平均悬沙浓度水平明显降低,内伶仃岛西北侧的海域含沙量仅约0.05 kg/m3,其中虎门段含沙量较高可能是受到模型边界悬沙输入的影响。

在大潮平均悬沙场中取2个纵断面和4个横断面进行分析(图11a),其悬沙浓度的沿程变化如图12所示。沿D1纵断面,湾顶虎门处含沙量达0.10 kg/m3,随后沿西槽向海迅速增大,至内伶仃岛以北接近0.20 kg/m3,在内伶仃岛以南开始逐渐减小;沿东槽的纵断面D2,从龙穴岛附近向海含沙量变化不大,而过了内伶仃岛之后含沙量则逐渐下降。湾上部横断面D3则表现为中部矾石水道较高;湾中部的横断面D4以及D5,从西往东,西滩水体含沙量较小,在西槽达最大值约0.20 kg/m3,至中滩悬沙浓度略减,而后至东槽又略增,然后向东滩减小;位于内伶仃岛南侧和大濠岛北侧的断面D6,从西滩往东含沙量逐渐增大,西槽处达最大,随后在内伶仃洋岛南侧海域出现急剧下降,再往东缓慢下降。

从各断面的悬沙浓度变化情况可知,纵向上出虎门口后悬沙浓度先减小后增大,在内伶仃岛附近悬沙浓度最大,随后向海逐渐减小。横向上看,西槽最大,东槽和中滩次之。

5.2 各特征时刻悬沙场

伶仃洋河口湾洪季大潮以及小潮的涨急时刻、涨憩时刻、落急时刻和落憩时刻悬沙场分布模拟结果如图13所示。

大潮落憩时刻伶仃洋整体的悬沙浓度最大,内伶仃岛西侧海域能达到0.40 kg/m3,平面上表现为西、东槽以及中滩的含沙量相对较大。落急时刻整体区域的悬沙浓度也比较大,但是比落憩时刻略小,高值区域可达0.30 kg/m3,亦出现在内伶仃岛西北侧的海域。涨急和涨憩时刻整体含沙量明显比落急和落憩时刻小,含沙量高值区域出现在内伶仃岛西北侧的海域,但不到0.20 kg/m3。小潮期间悬沙平面分布相对情况与大潮期间类似,但量值明显减小,最大值出现在落急时刻,约0.12 kg/m3。

6 悬沙场分布成因探讨

6.1 潮流作用

一般来说,较大的流速条件下会产生相对大的底切应力,从而能在底床起动更多的泥沙,增大水体的悬沙浓度。湾内涨、落潮流不对称现象明显,大、小潮潮流强度变化亦明显,这必然影响悬沙的潮内变化情况。选取西槽上、中、下游3个站点作为代表(位置见图11a),其流速与悬沙浓度过程线如图14所示,由图可见,该站悬沙浓度和流速大小变化趋势较一致并具有周期性变化,特别是当流速在落急时候达到极大值时,悬沙浓度随后迅速增大达到极大值,当流速下降时,悬沙浓度亦有一个相对缓慢的下降过程,悬沙浓度对流速的响应存在滞后现象,延迟约2 h。此外,大潮期间流速极值小于小潮期间,大潮期间的悬沙浓度亦相对大于小潮期间。故潮流动力是伶仃洋泥沙再悬浮的主要动力。

图14 流速与悬沙浓度过程线Fig.14 Time series variation of velocity and suspended sediment concentration

图15 有无径流来沙的大、小潮平均悬沙场Fig.15 Comparison of the suspended sediment concentration distribution without and with upstream sediment transport

6.2 径流来沙作用

伶仃洋河口湾的来水来沙集中在洪季,其上游的西江高要站、北江石角站、东江博罗站8月份的月径流量分别约为240亿m3、30亿m3和40亿m3,各口门来水来水沙存在差异,故洪季的径流来沙,以及湾上部东西来沙不平衡必将影响悬沙场的空间分布。

为了探讨径流来沙对悬沙场的影响,本文在模型Ⅱ中关闭河口湾上游口门的悬沙输入,计算了一个对比案例,并选取了大潮、小潮平均的状态下,对有上游来沙和无上游来沙的悬沙分布进行了比较。如图15所示,大潮平均悬沙场,在无上游来沙的情况下,仅内伶仃岛西北侧以及东槽的悬沙浓度比较大,最大不超过0.15 kg/m3,当有上游来沙时,内伶仃岛西北侧的高值范围明显往四周扩散,悬沙浓度最大能达到0.20 kg/m3,同时东槽的含沙量高值也不再局限于窄的深槽。其次,受到虎门河口径流来沙的影响,中滩北部含沙量明显增大。另外,各口门河段深槽的含沙量亦有明显增大,反映了泥沙随着径流沿河道下泄入注湾内的路径。小潮期间的情况与大潮类似。

6.3 径、潮流对比作用

伶仃洋河口湾存在四大口门,其中东侧的虎门属于潮流优势型,山潮比值仅为0.25,而西侧的蕉门、洪奇门以及横门则属径流优势型,山潮比分别为1.67、2.06以及2.63。

根据3.1.3的实测资料分析得出,滞流点在内伶仃岛南北附近移动,而滞流点的位置是下泄流与上溯流的对比情况决定的,径流会加大下泄流,滞流点位置是径流、潮流作用的平衡点,泥沙易于在此淤积,为悬沙活跃的中心。滞流点上游以下泄流作用为主,下游以上流溯流作用为主。根据3.2.2泥沙纵向输移机制分析的结果,湾上部各站总体以径流的平流净向海输沙为主,而滞流点以南的内伶仃岛南侧L8站,潮流作用引起的T4项以及垂向环流作用引起的T5项的向陆输沙贡献较大。虎门为湾内流速高值区,其以平流向海净输沙贡献为主,泥沙不在此淤积集中,故并未在此形成悬沙高值中心。

6.4 地形边界作用

6.4.1 口门

“门”是珠江三角洲独特而典型的地貌单元,指的是通过狭窄的基岩峡口流入河口湾的口门。虎门两侧基岩岛丘使其成为的峡口,而其上下游的狮子洋和伶仃洋河口湾的横断面均有放宽,并具有较大的纳潮量,故在此发育双向射流系统,这特别有利于径流携带大量泥沙往下游输移[14]。而蕉门、洪奇沥和横门河道出口后横断面亦大幅放宽,导致流速逐渐减小,水流挟沙力下降,从而在出口门处形成局部悬沙浓度高值区。

6.4.2 岛屿

伶仃洋河口湾湾口分布大大小小的岛屿,如大濠岛、万山群岛等,这些湾口的岛屿阻挡外海波浪的传入,使得湾内的波浪作用减弱,悬沙场的分布受到波浪的改造作用也比较弱。湾口东侧由于受到大濠岛的影响,通过香港暗士顿水道出口的路径几乎与湾内涨落潮主流向垂直,故悬沙更加集中分布在伶仃洋西侧即靠近珠海-澳门一侧,但湾南部东侧海域含沙量处于较低的状态。位于湾中间的内伶仃岛,具有阻隔水、沙的作用,由于泥沙主要来源于东四口门,受到内伶仃岛的阻隔,东四口门下泄的泥沙更易在其北侧淤积,这也是内伶仃岛北侧形成中滩的原因之一。

6.4.3 深槽

伶仃洋河口湾内水深较大的水道有:虎门口的川鼻水道、伶仃水道(西槽)、矾石水道(东槽)以及洪奇沥出口的灯笼水道。特别是虎门河道,其上游狮子洋具备较大纳潮量,当处于大潮落潮时,水流沿着川鼻水道深槽迅速下泄,随后分成西、东两路分别顺着西槽和东槽携带大量泥沙快速下泄。深槽是涨落潮流的主要通道,具有较大的流速,同时也能更多地携带泥沙下泄,导致其悬沙浓度增大。

6.5 分、汇流作用

凫洲水道为蕉门的分汊,其出口几乎以垂直方向汇入虎门水道,在交汇处悬沙在此形成强烈的混合聚集,所以在凫洲水道东侧出口处小范围内形成悬沙浓度高值中心(图13);由于横门出口分东西二汊,东汊呈东西向,因此,洪奇沥、横门出口处存在较强的横向向东的输沙流,其与来自蕉门的南向落潮流以几乎以垂直方向交汇,悬沙在此形成强烈的混合聚集,在万顷沙南面海域形成一含沙量高值中心(图13);淇澳岛东侧,灯笼水道携带泥沙向东南汇入西槽,故在西槽中段高值中心的西侧,其含沙量亦同样保持在较高值。挟沙水流的分、汇作用是湾内局部区域悬沙浓度增强的原因之一。

7 结论

通过实测资料分析与数值模拟相结合,本文探讨了伶仃洋河口湾洪季悬沙场平面分布特征及成因,主要结论如下:

(1)实测水沙资料分析表明:洪季滞流点位于内伶仃岛附近;纵向输移机制分析表明,伶仃洋洪季输沙主要贡献项为平流向海输沙,潮汐捕集和垂向环流的向陆输沙,其中后两者在内伶仃岛附近的贡献较大。

(2)伶仃洋洪季悬沙场平面分布:纵向上,虎门出口后悬沙浓度先减小后增大,在内伶仃岛附近的悬沙浓度最大,随后向海逐渐减小;横向上看,西槽最大,东槽和中滩次之;高值中心出现在内伶仃岛西北侧的海域。

(3)从潮流、径流来沙、径潮强度对比、地形边界作用分析了伶仃洋洪季悬沙场的平面分布差异成因:大潮落急时刻的高流速是泥沙再悬浮的主要动力;径流来沙明显会增大整个湾内悬沙含量,而湾上部东西输沙量不平衡则导致西部悬沙浓度高值和范围比东部大;径、潮流强度的对比变化在内伶仃岛附近形成滞流点,利于形成悬沙浓度高值区;地形边界、分汇流作用是湾内局部区域悬沙浓度增大或减小的原因之一。

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The 2D distribution characteristics and formation mechanism of suspended sediment concentration during the flood season in the Lingdingyang Estuary

He Jiawei1,Jia Liangwen1,Wei Xiange2,Jia Yanhong1,Cheng Cong1

(1.CoastalOceanResearchCenter,SchoolofMarineScience,SunYen-satUniversity,Guangzhou510275,China;2.SchoolofEnvironmentScienceandEngineering,SunYen-satUniversity,Guangzhou510275,China)

Based on the observed data of current and suspended sediment concentration (SSC) during the flood season (13-14 and 16-17, August, 2007), by the means of measured data analysis and the TELEMAC-2D numerical model, this article reveals the spatial distribution characteristics of SSC in the Lingdingyang Esturay: in the longitudinal direction along west channel, SSC decrease first, then increase, and then decrease again from bay head to open sea; laterally, west channel, east channel and the north of the middle flat are higher SSC areas; the maximal center of SSC is located on the northwest of Neilingding Island. The model of longitudinal material transport reveals that the main reasons of net suspended sediment transport are advection, tidal asymmetry and vertical circulation. The effects of tidal current, runoff with sediment transport, solid boundary and topography condition are the main reasons for the 2D distribution characteristics of SSC in the Lingdingyang Estuary.

Lingdingyang Estuary; suspended sediment concentration; 2D distribution characteristics; mechanism

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.09.003

2016-11-07;

2016-12-21。

国家自然科学基金“复杂动力条件下磨刀门河口长周期地貌演变研究”(41376101);国家重点研发计划项目“珠江河口与网河演变机制及治理研究”(2016YFC0402603);广东省海洋渔业科技与产业发展专项“珠江口伶仃洋围填海工程的累积环境影响及生态修复措施研究”(A201401D01);水利公益性行业科研专项经费项目“珠江河口咸情变化及抑咸对策研究”(201501010)。

何嘉伟(1990—),男,广东省深圳市人,研究助理,从事河口海岸动力、泥沙研究。E-mail:jiawei_he@foxmail.com

*通信作者:韦献革(1966-),男,广西省柳州市人,博士,从事环境科学研究。E-mail:eeswxg@mail.sysu.edu.cn

TV142

A

0253-4193(2017)09-0026-14

何嘉伟, 贾良文, 韦献革, 等. 伶仃洋洪季悬沙平面分布特征及成因探讨[J]. 海洋学报, 2017, 39(9): 26-39,

He Jiawei, Jia Liangwen, Wei Xiange, et al. The 2D distribution characteristics and formation mechanism of suspended sediment concentration during the flood season in the Lingdingyang Estuary[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(9):26-39, doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2017.09.003

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