7河口

第七章河口一河口区的特点和河口分段二入海河口的水文特征三河口泥沙四径流向海汇集效应一、河口区的特点和河口分段（一）基本概念（二）河口的特点（三）入海河口的分类（四）河口区的分段（一）基本概念◆河流汇入海洋、湖泊、水库等水体处或河流的支流汇入主流处称为河口（estuary）。因此，相应地有入海河口、入湖河口、入库河口或支流河口。◆习惯上所说的河口系指入海河口。河口是河流与海洋两大水体交接过渡的区域，它的水文特性比河流和海洋的水文特性都要复杂。(二)河口的特点河口具有两种介质、三重作用、双向水流、快速沉积和生物生产率高的特点。1、两种介质河水与海水的性质截然不同。河水通常为淡水，而海水则为咸水；河水通常为酸性或接近中性，洱海水通常为践行；河水的含沙量比较高，而海水的电解质含量比较高；海水的密度通常比河水大。2、三重作用在河口地区，河流、波浪、潮流相互作用，形成了独特的动力特征。3、双向水流河流中通常为单向水流，而河口地区受到潮流的作用是双向水流。4、快速沉积河口地区是世界上沉积速率最快的地方之一。其原因是：1）河水径流在河口受到海水的顶托，流速减小；2）河流出口门之后，失去了河床的束缚，断面展宽，水流挟沙能力降低；3）不同介质的水体混合，原来呈胶体悬浮状态的物质絮凝沉降；4）涨潮流进入河口由于受径流的顶托，携带的泥沙发生沉积；5、生物生产率高由于河流将大量营养物质带到河口地区，因此河口往往成为生物富集的地方，其生物生产率比河流的其他河段高，也比海洋的其他部分高。（三）入海河口的分类◆按地貌形态：分三角洲河口、喇叭形（三角港）河口三角洲就是河流下游河口地区形成的大型三角状堆积体，往往形成于堆积作用大于侵蚀作用的情况下；三角港则是在河流泥沙缺乏的条件下，强大的潮流作用侵蚀和口而形成的喇叭形河口湾。◆按径流和潮流强弱对比分：强潮河口、缓潮河口、弱潮河口、无潮河口。◆按咸淡水混合情况来划分：强混合型河口、缓混合型河口、弱混合型河口三角洲的形态类型（四）、河口区的分段河口区既受河流径流的影响，也受海洋潮流的影响。一般来说，将潮流的作用和影响消失处视为河口区的上界。将径流的作用和影响消失处（水下三角洲的前缘）视为其下界。根据径流与潮流对比程度的差异自上而下可以将河口划分为三个区段：图3-741、近口段：潮区界—潮流界之间的区段◆潮区界：潮差为零，潮汐影响消失处。◆潮流界：张潮流上溯最远的断面，即涨潮流速为零处。特点：这一区段径流作用占绝对优势，水流流向始终指向海洋，水情变化与河流基本一致。图3-742、河口段：潮流界—栏门沙顶部之间的区段。是河口区的主体部位。拦门沙：大多数河流在口门附近，水下发育有像门槛样的沙垄，称拦门沙。特点：1）河流径流与海洋潮流的作用互为消长，水流呈周期性往复流。2）可出现三角洲或呈喇叭口状。在三角洲上或河道中，汊道发育或出现河口沙岛。图3-743、口外海滨段：从拦门沙顶部—海滨沿岸浅滩前缘（水下三角洲前缘）特点：水面开阔，径流的作用逐渐削弱直至消失，潮流、波浪等海洋作用起主要作用由于径流具有洪枯水季节的变化，潮流也有大小潮之分，他们相互作用出现很多的组合使得潮区界与潮流界的位置发生变化。不同河流所处的地理位置的不同，潮流的强弱也会有很大的差异，所以上述的分区河段有时候也很难划分。·入海河流也可以根据化学性质进行分段，河口是咸淡水汇合的区域，以多年平均枯水大潮和多年平均洪水小潮为咸水界的上下极限。因此根据咸水界的变化情况将河口区分为河流段、过渡段和潮流段。◆河流段：在咸水界上限以上的河段，以径流作用为主◆过渡段：在咸水界上下限之间的河段，径流与潮流两种力量强弱未定。◆潮流段：在咸水界下限以下的河段，潮流作用较强。二、入海河口的水文特征由于河流的动力条件是径流，海洋的动力条件是潮流与海流等。所以河口被认为是径流与潮流相互作用的区域。（一）河口区的水情（二）河口的盐淡水混合（三）河口环流（一）河口区的水情◆感潮河段：入海河口在潮区界以下均属受潮汐感应的河段，称感潮河段。感潮河段的水位、流速、流量等水文要素的变化与河流下泄径流和海洋潮汐的变化有很大的关系。图3-751河口区潮汐的涨落过程在一个潮汐的周期内，河口区潮汐的涨落过程经历4个阶段：1）涨潮落潮流：海洋潮波自外海进入河口之初，因海水比重较大，从河底插入使得水位升高，落潮流速开始减小，但水流的方向仍指向海洋称为涨潮落潮流。在断面上出现上下层方向相反的水流，表层水流指向海洋，底层水流指向陆地。2）涨潮张潮流：潮流不断地进入，水位继续上涨，以致潮流速超过河水下泄的速度，水面呈逆比降，整个断面上的水流都指向了上游称涨潮张潮流。其间出现潮流速与河水下泄速度相互抵消短暂的流速为零的时刻称为落潮憩流。3）落潮涨潮流：当海水已经开始落潮，河口的水位随之下降，水面的逆比降渐渐变小，原来涨潮的流速逐渐减小，但仍大于下泄径流的速度，所以流向依然指向上游称为落潮涨潮流。4）落潮落潮流：河口水位继续下降，下泄径流流速增大，水面恢复正比降，流向也指向下游，称为落潮落潮流。在流行转向时，其间出现短暂的流速为零时称为涨潮憩流。2潮流量的变化◆潮水河的水流属于不稳定流，流量随时会发生变化，水位和流量没有稳定的关系，一个潮流期的水位流量关系通常是不规则的环形曲线（图3-77)。◆当断面上同时出现相反方向的水流时，流量应是单位时间内相反方向流过此段面的水量之差，向海洋方向为正，向河口上游方向为负。通常将涨潮时通过断面向上游的总水量称为涨潮总水量；落潮时向下游方向的总水量为落潮总水量。由于上游河段的总水量不断下泄，所以落潮总流量必然大于涨潮的总流量，而它们的差值即为一个潮周期内河流下泄的流量。3河口潮波的变化海洋的潮波进入河口后，由于边界条件的变化和下泄径流的影响，潮波会发生变形。主要表现在三个方面：潮波的变形主要表现在振幅，即潮差，潮形及水位和流速的相位关系的变化三方面。1潮差的变化河口潮波一方面由于过水断面的收缩，造成能量集中和局部反射，使潮差加大；另一方面因受摩擦阻力和径流顶托，能量逐渐耗损而使潮差减小。这两种效应的对比，决定了潮差的沿程变化。◆在断面骤然缩小的河口或海湾的近海侧，潮波能量的集聚多于耗损，潮差具有从口门向里递增的趋势，但再向河口上游，能量损耗逐渐大于集聚,潮差沿程减小。这种现象在钱塘江口最明显。◆在断面逐渐收缩的河口，潮差的增加不甚显著,出现最大潮差的部位在口门附近或口外海滨,进口门后潮差逐渐减小。2波形的变化潮波属于长波，它以速度（g为重力加速度,h为平均水深）向前传播，由于河口水域比外海浅，潮差比外海大，波峰的水深明显大于波谷，因此波峰的传播速度也大于波谷，使波形发生变化，前坡变陡，后坡趋缓，涨潮历时缩短，落潮历时延长，潮差变大，水越浅则波形变化越大。◆涌潮：在一些断面急剧收缩的喇叭型河口或海湾，由于波峰主机追及波谷，潮波剧烈变形，发生破裂，产生一种特殊的潮汐现象──涌潮。印度的恒河、巴西的亚马孙河和法国的塞纳河的河口，都有这种现象，但都不如中国的钱塘江涌潮壮观。钱塘江涌潮的潮头高达3.7米,潮流的速度达8米/秒,其形成和杭州湾特有的地形和几何形态有关。潮波在向湾内传播的过程中,由于断面急骤收缩，能量高度集中,潮差和流速显著增大，特别是乍浦以上的河段，沙坎隆起，水深减小，阻力加大，潮波的波形剧变，前坡陡立如墙，过尖山后波峰破碎，奔腾澎湃，形成了举世闻名的钱塘江潮。（二）河口的盐淡水混合1、盐水楔异重流的概念河口为咸淡水交汇处，一方面有淡水径流的下泄，另一方面海水上溯。当潮流自外海涌入河口时，海水因含有盐分，密度较大，呈楔状伏于密度较小的淡水之下，此即盐水楔异重流现象。盐水楔异重流是河口区独特的水文现象。2咸淡水混合的类型咸淡水的混合程度可用咸淡水的混合指数来表示，混合指数是涨潮期间内进入河口的径流量与涨潮期间的潮流量的比值。一般有3种类型：①当混合指数≥1.0时为弱混合型。②当混合指数≤1.0时为强混合型。③混合指数0.1~1.0之间的为缓混合型。◆弱混合型——（高度分层型）径流量比重大，咸淡水混合程度较轻。淡水从上层流向海洋，而海水的盐度及密度大，所以沿底层侵入，咸淡水分层清晰。在垂直方向上，水的密度变化较大，上层水流与底层水流的盐度差可大于20‰；水平方向上，水的密度变化较小。这种类型一般出现在径流量比较大、潮差比较小的河口。如美国密西西比河河口的西南水道。我国珠江的磨刀门河口。◆缓混合型径流、潮流均较强，混合程度中等，咸淡水之间没有明显的界限，底层咸水向上混合，上层的淡水向下混合。水平与垂直方向上均有密度梯度存在，垂直方向上层水流与下层水流的盐度差为4‰~20‰。这种混合类型一般出现在径流作用和潮流作用均很强的河口。例如，中国长江口、辽河口。◆强混合型潮流作用较强，咸淡水强烈混合，在垂直方向上水的密度梯度很小，盐度差异一般小于4‰；在水平方向上水的密度差异则比较明显。这种类型一般出现在径流作用弱，潮流作用强的河口，如钱塘江河口。（三）河口环流在河口区各种综合流中，如果除去周期性的潮流，其余部分称为余流。在河口区由于余流而产生的环流称为河口环流，它包括有咸淡水交汇的密度流、风海流，还有岸线和河底形态变化所引起的回流、涡流等。三河口泥沙（一）河口泥沙的来源（二）河口区泥沙的组成（三）河口区泥沙的动态(四）河口泥沙的絮凝作用（一）河口泥沙的来源：河口泥沙有三个主要来源◆由河流径流自流域带入和河岸崩塌而进入水流中的陆源泥沙。除其中细小的泥沙在落潮时带出口外海滨外，大部分淤积在河口区附近，形成心滩、边滩、拦门沙等堆积地形。◆海洋潮流挟带来的上行泥沙。一部分是近岸带的浅滩受风浪掀起后被涨潮流带入河口区的海域。另一些是本河流或邻近河流输出的泥沙经沿岸流和涨潮流带入。◆河口区内由于滩槽变化和河床冲淤而局部搬运的泥沙。有些源自河岸侵蚀和沙洲移动，在水中以悬移的方式或在底床以推移的形势作往复运动；另一些则可能原已沉积，因水流冲刷底床而再度随水运动。（二）河口区泥沙的组成河口区泥沙较细，无论是悬沙还是组成底床表面的颗粒，一般均为d0.05mm的粉沙和粘土；因受上溯的潮流的顶托，推移质往往仅能行进至潮流界。（三）河口区泥沙的动态1、河口悬沙的运动◆由于河流上游较粗的泥沙很难进入河口段，故在河口区，尤其是河口段，泥沙主要以悬移的方式运动。◆其运动强度决定于河口段水位流速的变化。由于河口存在双向水流的动力条件，河口泥沙的悬移相应的具有往复运动的特点；此外，泥沙在悬移中还受到絮凝和风浪等作用，其运动比较复杂。但总体来说泥沙随入海径流悬移到口门，并输出口外海滨。在此过程中悬沙中较粗的细沙、粉沙一般在水流的中下层移动，每当憩流前后，由于水动力条件发生变化，可沉降至河底转为床沙，并在往复流的作用下，沿河底被前后推移，但总的方向仍是朝海。2、含沙量的空间分布◆垂直方向上：含沙量的分布与咸、淡水混合类型有关。一般来说，强混合型河口，因咸、淡水混合强烈，含沙量在垂向上较均匀；弱混合型河口，因受盐水楔异重流的影响，底部常出现高含沙量现象，所以纵向上含沙量变化较大。◆水平方向上：含沙量分布不均匀。一般在咸、淡水直接交汇的河口段，含沙量较大，故出现高含沙区，即所谓的“最大混浊带”。自河口段朝上游和下游方向，含沙量均呈减小的趋势。但“最大混浊带”的位置不是固定的，它随着径流的增、减以及大、小潮的变化而变化。3、含沙量的时间变化一般来说，在一个潮汐周期中，含沙量随水位的涨、落和流速的增、减而变化。但是含沙量变化过程与水位和流速的变化过程并非完全对应。流速最大时，含沙量并不一定最大；流速最小时，含沙量也并不一定最小。最大含沙量的出现往往要比最大流速的出现滞后1～2小时。同样，最小含沙量的出现也比憩流出现时间推迟一些。(四）、河口泥沙的絮凝作用◆在咸淡水混合过程中，径流挟带的细粒悬移泥沙遇到含有电解质的海水，颗粒互相吸引呈团块状，加速沉降，称絮凝现象。絮凝作用与原因：由于河口悬沙颗粒细小，一般以胶体颗粒形式分散在水流中很难沉降。但在入海河口，当咸、淡水相互交融时，河水中所带的胶体颗粒上吸附的离子与海水中的离