馬 追，王付坤，周同第，楊樹剛，劉鵬飛

(中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海200032)

長江河口處于我國東部沿海，主要受到潮汐及徑流的雙重影響，水動力條件極其復(fù)雜，且由于洪枯兩季長江徑流變化較大，河口區(qū)域水動力條件隨季節(jié)性徑流改變有較大變化。前人根據(jù)以往水文測驗(yàn)資料，對河口區(qū)域的水動力特征及影響因素做過大量研究。左書華[1]結(jié)合多年實(shí)測資料對長江河口不同典型河段及關(guān)鍵界面進(jìn)行研究，總結(jié)了長江河口水沙基本特性。王珍珍等[2]利用2012年2月及8月長江口南港—北槽大、小潮水文測驗(yàn)資料，分析了洪枯季水沙鹽縱向及垂向分布特征及潮周期內(nèi)含沙量變化特征。陳珺等[3]基于2010年7月及2011年1月甬江水文、泥沙觀測資料，從潮位特征、漲落潮歷時、流速、潮量、含沙量分布和輸沙能力等方面分析了甬江洪枯季水沙特性。劉高偉等[4]對2011年12月和2021年6月長江河口北港上段河道現(xiàn)場水文資料進(jìn)行分析，探討了該水域近年來水沙變化的主要影響因素?，F(xiàn)階段河口區(qū)同一位置洪枯季水文測驗(yàn)資料仍然較少，本文通過對太倉武港碼頭洪枯季實(shí)測水文數(shù)據(jù)對比，分析該區(qū)域洪枯兩季潮位、潮流、含沙量、懸移質(zhì)、底質(zhì)特性變化，為河口區(qū)域水動力特征提供分析成果，可對該區(qū)域碼頭的建設(shè)與維護(hù)提供一定參考。

1 水文觀測

在洪季(2018-06-28—2018-07-08)和枯季(2019-11-08—2019-11-22)利用聲學(xué)多普勒流速儀(ADCP)分別對太倉武港碼頭(見圖1)A、B、C、D等4個站點(diǎn)進(jìn)行先大潮后小潮28 h連續(xù)潮流觀測，并對A、C、D等3個站點(diǎn)進(jìn)行懸沙取樣和顆粒分析。洪枯季測流期間皆同步布設(shè)潮位觀測站，采用1985國家高程基準(zhǔn)。

圖1 測站點(diǎn)位布置

2 潮汐特性

工程水域內(nèi)潮汐1 d內(nèi)有2個漲落周期較為規(guī)則，但日不等現(xiàn)象較為明顯。通過實(shí)測潮位數(shù)據(jù)分析可知，工程實(shí)測期洪、枯季平均潮位相差74 cm，平均潮差相差33 cm，潮位變化受季節(jié)性徑流影響明顯，見表1。

表1 潮位特征值 cm

潮差是工程海域潮汐強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一，由于受到徑流影響，與枯季相比，洪季徑流強(qiáng)度相對較大，該河段潮位整體較高，且徑流強(qiáng)度的增強(qiáng)抵消了潮流漲潮時的能量，從而洪季時潮差較小。太倉武港上游大通站洪枯兩季流量資料見圖2，潮位變化曲線見圖3。

圖2 大通站洪枯季流量變化曲線

圖3 太倉武港碼頭洪枯季潮位變化曲線

洪季臨時潮位站平均漲潮歷時為4 h 45 min，平均落潮歷時為7 h 37 min；枯季臨時潮位站平均漲潮歷時為4 h 43 min，平均落潮歷時為7 h 39 min。洪、枯季漲落潮歷時基本相近。

3 洪枯季水動力變化分析

長江口水動力條件的影響因素異常復(fù)雜，有徑流、潮流、波浪、鹽水楔異重流和增減水等等，其中最重要的是徑流和潮流，這兩股強(qiáng)勁的動力相互消長，是導(dǎo)致長江河口河床復(fù)雜多變的主要因素[5]。

工程區(qū)域內(nèi)4個站點(diǎn)所測潮流規(guī)律基本一致，都是典型的往復(fù)流，本文僅選取A點(diǎn)為代表進(jìn)行分析。

A點(diǎn)潮流明顯呈現(xiàn)往復(fù)流特征，洪枯季漲落潮流向基本一致，漲潮流向集中在300°左右，落潮流向集中在120°左右，見圖4。洪季漲潮最大垂線平均流速為89 cm/s，落潮最大垂線平均流速為114 cm/s；枯季潮流作用相對增大，漲潮最大垂線平均流速為110 cm/s，落潮最大垂線平均流速為109 cm/s。

圖4 站點(diǎn)A洪枯季大小潮流速、流向變化曲線

4 洪枯季含沙量、泥沙粒徑變化分析

4.1 含沙量的空間分布

工程水域各站洪季大潮垂線平均含沙量在0.058～0.088 kg/m3，小潮垂線平均含沙量在0.049～0.074 kg/m3；工程水域各站枯季大潮垂線平均含沙量在0.045～0.085 kg/m3，小潮垂線平均含沙量在0.047～0.055 kg/m3，見圖5。

圖5 定點(diǎn)站A洪枯季大小潮垂線平均含沙量分布

工程區(qū)域內(nèi)含沙量的平面分布較均勻，除A點(diǎn)大潮期外，其余站點(diǎn)由于洪季長江流量增大、挾沙量增多，枯季含沙量均略小于洪季含沙量，差異幅度在5.88%～25.67%。

在漲落潮周期性變化過程中，泥沙顆粒不斷進(jìn)行著懸浮、落淤、再懸浮的周期性運(yùn)動[6]，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，含沙量的垂向分布具有表層低、底層高的顯著特征，見圖6。

圖6 站點(diǎn)A洪枯季大小潮各層平均含沙量分布

4.2 含沙量的時間分布

根據(jù)水文資料分析，含沙量和潮位之間存在著一定的聯(lián)系?？傮w看，在一個潮周期中，在中潮位附近即全潮漲落急時刻含沙量較高，高低潮位附近含沙量較低，且在高平潮時含沙量最小，見圖7。

圖7 站點(diǎn)A洪枯季大潮各層平均含沙量分布

4.3 懸移質(zhì)及底質(zhì)分析

洪枯季水文測驗(yàn)中，各站點(diǎn)懸移質(zhì)中值粒徑平均值為0.008～0.015 mm，兩季懸移質(zhì)中值粒徑基本相同，見表2。

表2 懸沙中值粒徑D50平均值

洪枯季兩次水文測驗(yàn)各采集15個底質(zhì)樣品，在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過粒徑分析可知，洪季樣品中5個為黏質(zhì)粉土，5個為黏性土，5個為細(xì)砂；枯季樣品中1個為黏質(zhì)粉土，4個為黏性土，7個為細(xì)砂，3個為粉砂。由此可知，工程區(qū)域內(nèi)底質(zhì)組成主要為黏質(zhì)粉土、黏性土和細(xì)砂，見圖8。

圖8 洪枯季底質(zhì)類型及中值粒徑分布(單位：mm)

5 結(jié)論

1)工程實(shí)測期洪枯季平均潮位相差74 cm，平均潮差相差33 cm，且洪季高、枯季低，潮位變化受季節(jié)性徑流影響明顯，洪枯季漲落潮歷時基本相近。

2)工程區(qū)域內(nèi)潮流為典型的往復(fù)流，洪枯季漲落潮流向基本一致，漲潮流向集中在300°左右，落潮流向集中在120°左右。

3)工程區(qū)域內(nèi)含沙量的平面分布較為均勻，水文測驗(yàn)期間枯季含沙量整體上略小于洪季，差異幅度為5.88%～25.67%；含沙量的垂向分布具有表層低、底層高的顯著特征；在一個潮周期中，在中潮位附近即全潮漲落急時刻含沙量較高，高低潮位附近含沙量較低，且在高平潮時含沙量最小。

4)洪枯季水文測驗(yàn)中，各站點(diǎn)懸移質(zhì)中值粒徑平均值為0.008～0.015 mm，兩季懸移質(zhì)中值粒徑基本相同。

5)工程區(qū)域內(nèi)底質(zhì)組成主要為黏質(zhì)粉土、黏性土和細(xì)砂。