顧 杰, 鄭宇華, 王曉莉, 馬丹青

(上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院, 上海 201306)

長(zhǎng)江口滯流點(diǎn)洪、枯季移動(dòng)的數(shù)值分析

顧 杰, 鄭宇華, 王曉莉, 馬丹青

(上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院, 上海 201306)

為研究長(zhǎng)江口滯流點(diǎn)位置的季節(jié)變化, 利用Delft3D-Flow模塊建立長(zhǎng)江口二維潮流數(shù)學(xué)模型,通過(guò)實(shí)測(cè)水文資料對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上, 模擬長(zhǎng)江口各汊道洪、枯季滯流點(diǎn)移動(dòng)情況, 并從各汊道沿程斷面的落潮量、漲潮量和落、漲潮量之比3個(gè)方面進(jìn)行了水動(dòng)力分析。結(jié)果顯示: 洪季, 北支滯流點(diǎn)在八港東北方向約1.9 km處; 在南支各汊道中, 北港滯流點(diǎn)位于雞骨礁東北方向約10.0 km處,北槽滯流點(diǎn)位于牛皮礁東南方向約3.8 km處, 南槽滯流點(diǎn)位于大輯山東北方向約14.1 km處?？菁? 除北槽外, 其余各汊道均出現(xiàn)兩個(gè)滯流點(diǎn), 且北支的兩個(gè)滯流點(diǎn)相距最遠(yuǎn), 分別在靈甸港西南方向約3.2 km處和六港東北方向約3.1 km處; 北港滯流點(diǎn)分別在雞骨礁西北方向約25.8 km和20.2 km處, 北槽滯流點(diǎn)在橫沙以西約5.3 km處, 南槽滯流點(diǎn)分別在中浚西北方向約6.5 km和東北方向約5.5 km處。北支洪、枯季滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離為4.6~53.3 km, 北港、南槽洪、枯季滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離分別為22.0~27.7km和34.6~39.2 km, 而北槽洪、枯季滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離最大, 為57.1km。長(zhǎng)江口各汊道滯流點(diǎn)的移動(dòng)反映了河流徑流和海洋潮流的綜合作用。

數(shù)值模擬; 長(zhǎng)江口; 滯流點(diǎn); 洪、枯季移動(dòng)

滯流點(diǎn)的概念最早見(jiàn)于Simmons 等[1]對(duì)優(yōu)勢(shì)流的論述, 滯流點(diǎn)與河口最大渾濁帶存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,且滯流點(diǎn)附近是泥沙落淤的集中區(qū)域, 滯流區(qū)和滯沙區(qū)將發(fā)展為河口攔門沙, 其位置變化也直接體現(xiàn)了河口水動(dòng)力的變化過(guò)程。

對(duì)滯流點(diǎn)的研究, 國(guó)內(nèi)學(xué)者主要以長(zhǎng)江口南支及南北槽為研究重點(diǎn)。顧偉浩[2]根據(jù)優(yōu)勢(shì)流理論, 利用長(zhǎng)江口南槽的水文資料, 分析了底層優(yōu)勢(shì)流與滯流點(diǎn)位置變化的關(guān)系, 認(rèn)為滯流點(diǎn)位置與水深、流量和潮差存在一定的關(guān)系。張棟梁等[3]對(duì)長(zhǎng)江口北槽1984~1990年相關(guān)水文資料進(jìn)行了系統(tǒng)分析, 得出洪季小潮時(shí)滯流點(diǎn)移向挖槽段下游(橫沙東灘串溝附近), 枯季小潮時(shí)滯流點(diǎn)移向挖槽段上游。劉高偉等[4]基于南匯邊灘水域水文觀測(cè)資料, 對(duì)優(yōu)勢(shì)流、潮流歷時(shí)和含沙量等水沙變化特征進(jìn)行了分析, 認(rèn)為該水域洪、枯季優(yōu)勢(shì)流的變化對(duì)南匯邊灘泥沙落淤會(huì)產(chǎn)生較大的影響。沈健等[5]和沈煥庭等[6]對(duì)長(zhǎng)江口北港、北槽和南槽中滯流點(diǎn)位置移動(dòng)情況進(jìn)行了分析,認(rèn)為北港滯流區(qū)洪季一般在攔門沙外淺灘附近, 枯季在攔門沙內(nèi)淺灘附近; 北槽滯流區(qū)洪季一般在其漲潮槽下口的航道攔門沙附近, 枯季在落潮槽附近;南槽滯流區(qū)洪季一般在銅沙淺灘頂附近, 枯季則上移, 在徑流量特別小時(shí)會(huì)上移至九段沙附近。上海河口海岸研究中心利用長(zhǎng)江口物理模型[6], 也研究了北槽滯流點(diǎn)位置變化情況, 隨著流量的增加滯流點(diǎn)會(huì)向外海移動(dòng), 而隨著潮差的增大滯流點(diǎn)則向上移動(dòng)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)學(xué)模型在滯流點(diǎn)和最大渾濁帶等研究上得到了廣泛應(yīng)用。姚運(yùn)達(dá)等[7]利用數(shù)值模擬手段分析了攔門沙對(duì)鹽水上溯的影響,指出攔門沙使滯流點(diǎn)和最大泥沙濃度中心向外海移動(dòng)。魏守林等[8]應(yīng)用Galerkin權(quán)余法、沈煥庭等[6]采用有限差分方法及朱建榮等[9]利用改進(jìn)的ECOM模型分別建立了理想河口二維最大渾濁帶數(shù)學(xué)模型,得出最大渾濁帶位于漲、落潮優(yōu)勢(shì)流轉(zhuǎn)換地帶即滯流點(diǎn)附近的結(jié)論。Festa等[10]利用垂向二維數(shù)學(xué)模型分析了河口環(huán)流的作用, 發(fā)現(xiàn)河口環(huán)流使水體表層泥沙向海輸送、底層向陸輸送, 而滯流點(diǎn)附近泥沙則作垂向運(yùn)動(dòng), 且滯流點(diǎn)附近泥沙富集形成最大渾濁帶的特征。

隨著長(zhǎng)江口河口形態(tài)的不斷演變, 長(zhǎng)江口地貌形勢(shì)已發(fā)生了很大的變化, 戴志軍等[11-12]利用多變量特征函數(shù)的方法對(duì)長(zhǎng)江口南北槽水深變化進(jìn)行了深入的研究, 發(fā)現(xiàn)近30 a來(lái)南槽已明顯處于淤積狀態(tài), 而北槽淺灘表現(xiàn)為淤積狀態(tài), 深槽則處于沖刷狀態(tài)。說(shuō)明以往對(duì)長(zhǎng)江口滯流點(diǎn)的研究與當(dāng)前長(zhǎng)江口的實(shí)際情況會(huì)存在一定的差異。

本文采用Delft3D-Flow模塊建立了長(zhǎng)江口二維潮流數(shù)學(xué)模型, 分析長(zhǎng)江口各汊道洪、枯季滯流點(diǎn)位置的移動(dòng)變化情況。

1 長(zhǎng)江口

長(zhǎng)江口, 上起徐六涇, 下至攔門沙淺灘頂附近,全長(zhǎng)約181.8 km, 呈三級(jí)分汊和四口入海的河勢(shì)格局, 有北支、北港、北槽和南槽4個(gè)入海通道(圖1)。

圖1 長(zhǎng)江口河勢(shì)現(xiàn)狀圖Fig. 1 River regime of the Yangtze River Estuary

2 模型建立

2.1 計(jì)算模型

Delft3D是荷蘭WL/Delft Hydraulics研究所研制的關(guān)于水環(huán)境流動(dòng)與物質(zhì)輸運(yùn)的一套綜合模擬系統(tǒng)。其二維水流運(yùn)動(dòng)連續(xù)性方程和動(dòng)量方程可分別表示如下:

水深平均連續(xù)方程:

動(dòng)量方程:

2.2 計(jì)算網(wǎng)格

數(shù)學(xué)模型的計(jì)算范圍(圖2)西起長(zhǎng)江口的潮區(qū)界,東至外海–40 m等深線, 北至連興港北側(cè), 南至南匯嘴以東。網(wǎng)格東西向的長(zhǎng)度大約為280 km, 南北向的長(zhǎng)度大約為210 km?？偩W(wǎng)格數(shù)為277個(gè)×152個(gè), 水平空間網(wǎng)格寬度在300~3 500 m。圖中吳淞、高橋、CS1、CSW為驗(yàn)證模型的觀測(cè)點(diǎn)。

2.3 參數(shù)設(shè)置與模型驗(yàn)證

模型上邊界采用實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù), 外海潮流邊界由8個(gè)主要分潮的調(diào)和常數(shù)計(jì)算求得。計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)為1 min, 曼寧系數(shù)的取值范圍為0.01~0.02, 水平渦黏度系數(shù)經(jīng)調(diào)試后取20 m2/s。模型驗(yàn)證選用2004年5月4日6: 00~2004年5月8日6: 00間主河道里兩個(gè)潮位觀測(cè)點(diǎn)及兩個(gè)流速觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)潮位及流速資料[13], 驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖中可以看出, 高橋和吳淞測(cè)點(diǎn)的潮位計(jì)算值及CS1和CSW測(cè)點(diǎn)的流速、流向計(jì)算值均與實(shí)測(cè)值擬合較好, 因此, 本模型可用于計(jì)算分析長(zhǎng)江口洪、枯季的滯流點(diǎn)位置的移動(dòng)情況。

圖2 計(jì)算網(wǎng)格Fig. 2 Computational grid

圖3 潮位、流速和流向驗(yàn)證Fig. 3 Comparison of the measured and computed tidal levels, current velocity magnitudes, and directions

3 計(jì)算結(jié)果與分析

選取長(zhǎng)江口大通水文站2007年枯季流量11 270 m3/s和洪季流量45 600 m3/s作為模型的上邊界條件, 其他條件不變, 對(duì)長(zhǎng)江口各汊道洪、枯季滯流點(diǎn)位置移動(dòng)以及移動(dòng)距離進(jìn)行計(jì)算, 分析觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)斷面的設(shè)置如圖4所示。

3.1 滯流點(diǎn)位置的確定

根據(jù)水流優(yōu)勢(shì)程度(Predominance of flow)理論[14],確定滯流點(diǎn)位置。

1) 計(jì)算優(yōu)勢(shì)度。繪出各觀測(cè)點(diǎn)的流速過(guò)程線,分別求出該點(diǎn)的落潮流速曲線與時(shí)間軸包圍的面積Ae(落潮流期間水質(zhì)點(diǎn)凈流程)和漲潮流速曲線與時(shí)間軸包圍的面積Af(漲潮流期間水質(zhì)點(diǎn)凈流程), 并求出優(yōu)勢(shì)度(即Ae/(Ae+Af))。

圖4 各觀測(cè)點(diǎn)、觀測(cè)斷面以及滯流點(diǎn)的分布Fig. 4 Distribution of observation points, observation sections, and stagnation point

圖5 長(zhǎng)江口各汊道沿程觀測(cè)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)流曲線以及滯流點(diǎn)的位置Fig. 5 The curve of predominance of flow and position of the stagnation point in four channels of the Yangtze River Estuary

2) 量取距離。選擇各汊道中離海最遠(yuǎn)的一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)作為參考點(diǎn), 量出其他觀測(cè)點(diǎn)距參考點(diǎn)的距離。在本次模擬中, 選擇測(cè)站NB1、NC0、NP1和SP1作為北支、北港、北槽和南槽汊道內(nèi)計(jì)算滯流點(diǎn)移動(dòng)距離的參考點(diǎn), 沿程向下量取距離。

3) 繪制落潮優(yōu)勢(shì)度–距離曲線。以各觀測(cè)點(diǎn)落潮優(yōu)勢(shì)度值作為縱坐標(biāo), 距離作為橫坐標(biāo), 用光滑的曲線依次連接各汊道沿程設(shè)置的觀測(cè)點(diǎn), 即得到各汊道沿程縱斷面的優(yōu)勢(shì)流曲線。圖5中曲線與縱坐標(biāo)為50%的橫軸的交點(diǎn)即為滯流點(diǎn), 即北支滯流點(diǎn)為A1、A1′和A2, 北港滯流點(diǎn)為B1、B1′和B2, 北槽滯流點(diǎn)為C1 和C2, 南槽滯流點(diǎn)為D1、D1′和D2,并計(jì)算得到各汊道枯、洪季滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離, 再將圖5中滯流點(diǎn)所在位置投射到圖4中, 即可得到各汊道滯流點(diǎn)的實(shí)際地理位置(表1)。

3.2 枯、洪季滯流點(diǎn)位置移動(dòng)分析

表2為模型計(jì)算得到的長(zhǎng)江口各汊道觀測(cè)斷面的枯、洪季落潮量、漲潮量和落、漲潮量之比。從表2可以看出, 長(zhǎng)江口四個(gè)汊道各斷面洪季的落、漲潮量之比皆大于枯季的落、漲潮量之比, 說(shuō)明滯流點(diǎn)都出現(xiàn)洪季下移、枯季上溯的現(xiàn)象(表1)。但由于各汊道落、漲潮量之比在枯、洪季變化規(guī)律不同, 滯流點(diǎn)的位置和移動(dòng)距離亦不相同(圖4和圖5)。

北支各觀測(cè)斷面的枯、洪季落、漲潮量之比≤1 (表2), 說(shuō)明北支以漲潮流為主。洪季, 滯流點(diǎn)(A2)出現(xiàn)在距離參考點(diǎn)(NB1)67.0 km處, 在落漲潮量之比為1.00的斷面C-NB3附近, 即八滧港東北方向約1.9 km處(表1)。北支斷面枯、洪季的落、漲潮量之比值都呈沿程增大的趨勢(shì), 但上斷面C-NB1洪季落、漲潮量之比遠(yuǎn)大于枯季落、漲潮量之比, 說(shuō)明北支洪季的落潮動(dòng)力較枯季強(qiáng),而北支的潮差變化呈現(xiàn)從上段向中段逐漸增大, 再?gòu)闹卸蜗蚩陂T逐漸減小的規(guī)律[15-16], 因此, 在上斷面C-NB1和中斷面C-NB2、中斷面C-NB2和下斷面C-NB3之間皆出現(xiàn)滯流點(diǎn)(A1和A1′), 分別在距離參考點(diǎn)(NB1)13.7 km和62.4 km處, 即靈甸港西南方向約3.2 km處和六滧港東北方向約3.1 km處, 從而計(jì)算得到北支洪、枯季的滯流點(diǎn)移動(dòng)距離為4.6~53.3 km(表1)。

南支的各汊道中, 各觀測(cè)斷面(除南槽下斷面C-SP3外)的落、漲潮量之比皆大于1, 說(shuō)明南支各汊道以落潮流為主(表2)。

表1 長(zhǎng)江口各汊道枯、洪季滯流點(diǎn)位置及移動(dòng)距離Tab. 1 The position and moving distance of stagnation point in four channels of the Yangtze River Estuary during dry and flood seasons

表2 長(zhǎng)江口各汊道落、漲潮量計(jì)算值Tab. 2 Computed flood and ebb flux in the channels of the Yangtze River Estuary

洪季, 南支各汊道各斷面的落、漲潮量之比表現(xiàn)為: 北港上斷面C-NC1(1.58)＞下斷面C-NC2(1.44);北槽上斷面C-NP1(1.33)＜中斷面C-NP2(1.58)＜下斷面C-NP3(1.76); 南槽上斷面C-SP1(1.78)＞中斷面C-SP2(1.46)＞下斷面C-SP3(1.07)。因此, 各汊道滯流點(diǎn)位置也有所不同, 北港位于下斷面(C-NC2)下游,北槽位于上斷面(C-NP1)附近, 南槽位于下斷面(C-SP3)下游。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的研究結(jié)果, 在潮差相近(相同季節(jié))的情況下, 徑流量大, 則混合程度較弱,滯流點(diǎn)下移; 反之, 混合程度較強(qiáng), 滯流點(diǎn)上移。由表2可知, 洪季, 北港上斷面C-NC1的落潮量為9 247.1 m3/s,而對(duì)于北槽, 應(yīng)考慮橫沙通道落潮流及南槽倒灌水流對(duì)北槽的影響(其落、漲潮量之比為0.6), 選擇北槽中斷面C-NP2的落潮量5 541.8 m3/s 較合理, 南槽上斷面C-SP1的落潮量為5 018.1 m3/s。比較這三個(gè)汊道的落潮量, 北港大于北槽大于南槽, 則其混合程度,南槽大于北槽大于北港。故在洪季, 北港滯流點(diǎn)(B2)、北槽滯流點(diǎn)(C2)和南槽滯流點(diǎn)(D2)的位置分別在距參考點(diǎn)(NC0)62.3 km處、距參考點(diǎn)(NP1)60.4 km處和距參考點(diǎn)(SP1)60.0 km處, 即雞骨礁東北方向約10.0 km處、牛皮礁東南方向約3.8 km處和大輯山東北方向約14.1 km處。北港滯流點(diǎn)靠外, 南槽滯流點(diǎn)靠?jī)?nèi), 而北槽滯流點(diǎn)居于兩者之間(表1)。

枯季, 南支各汊道各斷面的落、漲潮量之比: 北港上斷面C-NC1(1.18)＞下斷面C-NC2 (1.12), 北港滯流點(diǎn)(B1、B1′)出現(xiàn)在下斷面C-NC2下游, 分別在距參考點(diǎn)(NC0)34.6 km和40.3 km處, 即雞骨礁西北方向約25.8 km和20.2 km處(表2); 北槽上斷面C-NP1(1.07)＜中斷面C-NP2(1.27)＜下斷面C-NP3(1.51), 滯流點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)在上斷面C-NP1上游,但是, 由于有通過(guò)橫沙通道及從南槽倒灌進(jìn)入北槽的水流, 增強(qiáng)了北槽的徑流動(dòng)力, 因此滯流點(diǎn)(C1)出現(xiàn)在上斷面C-NP1下游附近, 在距參考點(diǎn)(NP1)3.4 km處, 即橫沙以西5.3 km處; 南槽上斷面C-SP1(1.31)＞中斷面C-SP2(1.15)＞下斷面C-SP3(0.94), 滯流點(diǎn)(D1、D1′)位于中斷面C-SP2和下斷面C-SP3之間, 分別在距參考點(diǎn)(SP1)20.8 km和 25.5 km處, 即中浚西北方向約 6.5 km 和5.5 km處(表1)。故在枯季, 北港滯流點(diǎn)分別在雞骨礁西北方向約25.8 km和20.2 km處,最靠外; 北槽滯流點(diǎn)在橫沙以西5.3 km處, 最靠?jī)?nèi);南槽滯流點(diǎn)分別在中浚西北方向約6.5 km和東北方向5.5 km處, 居于兩者之間(表1)。

因此, 綜合分析長(zhǎng)江口南支各汊道(北港、北槽和南槽)洪、枯季滯流點(diǎn)位置變化情況, 可以得到滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離分別為: 北港22.0~27.7 km、北槽57.1 km和南槽34.6~39.2 km, 北槽滯流點(diǎn)的移動(dòng)距離最大, 南槽其次, 北港最小。

3.3 滯流點(diǎn)位置移動(dòng)與泥沙淤積的關(guān)系分析

滯流點(diǎn)是河口最大渾濁帶形成的重要原因之一,也是表征河口攔門沙河段水動(dòng)力的關(guān)鍵指標(biāo)。長(zhǎng)江口攔門沙洪季淤積、枯季沖刷的規(guī)律十分明顯, 黃勝[16]認(rèn)為這種規(guī)律與滯流點(diǎn)位置變化有關(guān)。洪季時(shí), 徑流量大, 水體挾帶泥沙量多, 且水溫高, 水體黏性小,在合適的鹽度條件下, 黏性泥沙易形成泥沙絮團(tuán),在滯流點(diǎn)附近懸沙匯聚并且黏結(jié)成絮團(tuán)迅速沉降于河底, 此時(shí)滯流點(diǎn)的位置一般與攔門沙的位置相對(duì)應(yīng), 所以洪季攔門沙地區(qū)普遍淤積[17]?？菁緯r(shí), 徑流量小, 水體挾帶泥沙量也少, 水溫低, 水體黏性大,泥沙的絮凝程度和絮凝沉降的速度都較小, 泥沙淤積比洪季要小; 又因枯季滯流點(diǎn)在洪季滯流點(diǎn)的上游, 因此, 枯季時(shí)攔門沙上游淤積, 而攔門沙會(huì)受到?jīng)_刷[18]。

表3為長(zhǎng)江口各汊道滯流點(diǎn)洪、枯季的位置與攔門沙泥沙淤積的關(guān)系, 從表中可以看出, 泥沙淤積的位置與滯流點(diǎn)的位置較一致。例如, 枯季時(shí), 當(dāng)大通水文站的流量(分別是: 17 872 、17 637、12 300、17 637 m3/s)大于本文數(shù)值模擬設(shè)定的計(jì)算流量(11 270 m3/s)時(shí), 各汊道泥沙淤積的河段分別在滯流點(diǎn)的下游附近。北支含沙量最大值出現(xiàn)的位置(靈甸港斷面)位于滯流點(diǎn)A1(靈甸港西南3.2 km)下游3.2 km處; 北港含沙量最大值出現(xiàn)的位置(雞骨礁西北方向18.3 km處)位于滯流點(diǎn)B1和B1′(分別位于雞骨礁西北方向20.2 km和25.8 km處)下游附近; 北槽滯流點(diǎn)出現(xiàn)的位置(橫沙以上即以西 2.6 km)位于滯流點(diǎn)C1(在橫沙水文站以西5.3 km)的下游附近2.7 km處; 南槽最大渾濁帶中心出現(xiàn)的位置(中浚東南方向 9.4 km)位于滯流點(diǎn)D1和D1′(分別在中浚西北方向6.5 km和東北方向3.2 km)的下游附近。而在洪季時(shí), 當(dāng)大通水文站的流量(分別是: 41 336 m3/s和42 800 m3/s)小于本文數(shù)值模擬設(shè)定的流量(45 600 m3/s)時(shí), 北槽和南槽泥沙淤積的河段均在滯流點(diǎn)的上游附近。北槽回淤量峰值出現(xiàn)在橫沙通道下游47.0~51.0 km處, 位于滯流點(diǎn)C2(在牛皮礁東南方向3.8 km, 相當(dāng)于橫沙水文站東南方向51.7 km處)的上游附近; 南槽懸沙有效沉速最大值出現(xiàn)在九段沙東水文站下游15.0 km處, 滯流點(diǎn)位置在大輯山東北14.1 km處, 由于九段沙東水文站與大輯山位于同一個(gè)經(jīng)度, 因此, 可以認(rèn)為懸沙有效沉速最大值(實(shí)測(cè))比較靠近滯流點(diǎn)(數(shù)值模擬)出現(xiàn)的位置。

綜合上述研究結(jié)果, 可以確定滯流點(diǎn)附近是泥沙淤積的集中區(qū)域, 且泥沙淤積區(qū)域的變化與大通流量的變化密切相關(guān), 因此可以用洪、枯季滯流點(diǎn)位置的移動(dòng)來(lái)表征河口攔門沙地區(qū)泥沙淤積變化的情況。

表3 長(zhǎng)江口各汊道滯流點(diǎn)的位置與泥沙淤積的關(guān)系Tab. 3 Relation between the position of stagnation point and sedimentation in the Yangtze River Estuary

4 結(jié)論

滯流點(diǎn)是表征河口攔門沙河段水動(dòng)力的關(guān)鍵指標(biāo), 本文利用Delft3D-Flow模型對(duì)長(zhǎng)江口各汊道枯、洪季滯流點(diǎn)位置移動(dòng)距離進(jìn)行了定量分析, 得出如下結(jié)論: (1)北支滯流點(diǎn)洪季出現(xiàn)在八滧港東北方向約1.9 km處, 枯季有兩個(gè)滯流點(diǎn)且相距較遠(yuǎn), 分別位于靈甸港西南方向約3.2 km處和六滧港東北方向約 3.1 km處, 洪、枯季的移動(dòng)距離約為4.6~53.3 km; (2)南支各汊道中, 洪季時(shí), 北港、北槽和南槽的滯流點(diǎn)分別位于雞骨礁東北方向約10.0 km處、牛皮礁東南方向約3.8 km處和大輯山東北方向約14.1 km處。北港滯流點(diǎn)最靠外, 南槽滯流點(diǎn)最靠?jī)?nèi), 北槽居于兩者之間?？菁緯r(shí), 北港出現(xiàn)兩個(gè)滯流點(diǎn), 分別位于雞骨礁西北方向約25.8 km和20.2 km處; 南槽亦出現(xiàn)兩個(gè)滯流點(diǎn), 分別位于中浚西北方向6.5 km和東北方向 5.5 km處; 北槽只有一個(gè)滯流點(diǎn), 位于橫沙以西5.3 km處。北港滯流點(diǎn)依然最靠外, 而北槽滯流點(diǎn)最靠?jī)?nèi), 南槽居于兩者之間。且北槽滯流點(diǎn)移動(dòng)距離最大, 北港滯流點(diǎn)移動(dòng)距離最小, 南槽居中。這些現(xiàn)象與長(zhǎng)江口各汊道的徑流量分配情況和各河段的落、漲潮量之比的變化規(guī)律都存在內(nèi)在的關(guān)系。

此外, 本文對(duì)滯流點(diǎn)的位置與攔門沙泥沙淤積的關(guān)系也進(jìn)行了研究, 發(fā)現(xiàn)兩者的位置較一致, 證明了滯流點(diǎn)附近往往容易引起河口泥沙淤積的結(jié)論。

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Received:Dec. 17, 2015

Numerical analysis of the movement of stagnation points in the Yangtze River Estuary during the flood and dry seasons

GU Jie, ZHENG Yu-hua, WANG Xiao-li, MA Dan-qing
(College of Marine Sciences, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

numerical simulation; the Yangtze River Estuary; stagnation point; movement during flood and dry seasons

A two-dimensional tidal flow numerical model of the Yangtze River Estuary is established based on the Delft3D-FLOW model to study the seasonal changes of the stagnation points in the Yangtze River Estuary. First, the model is well calibrated with the field data and is subsequently employed to simulate and analyze the movement of the stagnation points in the Yangtze River Estuary during the flood and dry seasons. The results show that during floods, the stagnation point in the North Branch is located at 1.9 km northeast of the Bayao Port, whereas in the South Branch, the stagnation points in the North Channel and the North and South Passages are located at approximately 10.0 km northeast of Jigujiao, 3.8 km southeast of Niupijiao, and 14.1 km northeast of Dajishan, respectively. During the dry season, there are two stagnation points in every channel, except for the North Passage. The two points in the North Branch are far from each other and are located at approximately 3.2 km southwest of the Lingdian Port and 3.1 km northeast of the Liuyao Port. The stagnation points in the North Channel are located at 25.8 km and 20.2 km northwest of Jigujiao, whereas the stagnation point in the North Passage is located at 5.3 km west of Hengsha. Two stagnation points in the South Passage are located at 6.5 km northwest and 5.5 km northeast of Zhongjun. The seasonal moving range of stagnation points is from 4.6 to 53.3 km in the North Branch, from 22.0 to 27.7 km in the North Channel, and from 34.6 to 39.2 km in the South Passage; however, these ranges reach a maximum value of 57.1 km in the North Passage. The movements of stagnation points in four channels in the Yangtze River Estuary reflect the combined effects of river run-off and ocean tides.

TV148.1

A

1000-3096(2016)12-0114-09

10.11759/hykx20151217003

(本文編輯: 李曉燕)

2015-12-17;

2016-02-22

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2012CB957704)

[Foundation: National Key Basic Research Development Program of China, No.2012CB957704]

顧杰(1961-), 男, 江蘇興化人, 教授, 博士, 主要從事水文、海岸工程和環(huán)境工程等研究, E-mail: jgu@shou.edu.cn; 鄭宇華,通信作者, 碩士, 電話: 18516587308, E-mail: yuvaz@sina.com