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长江口外羽状锋的屏障效应及其对水下三角洲塑造的影响

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MarineSciences/Vol.25,No.5/200155*高等学校骨干教师资助计划资助。收稿日期:2001201205;修回日期:2001202201

河口锋在大多数河口地区均有出现,它在河口过程中有着重要作用。国外BowmanM.J.1978年对河口锋的动力学问题作过一些研究,国内有学者1993年和1989年对长江口河口锋的特征以及对泥沙运移的作用作了阐述,但由于锋的多尺度和瞬时演变的复杂性,加之测试手段的局限,至今尚未取得成熟的理论,对锋的研究目前仍处于初级阶段。近年来在长江口水文观测和河口锋大面调查期间,多次发现清、混水体交汇的羽状锋带,经进一步研究还发现羽状锋带常位于水下三角洲前缘部位上,而且其走向也常和水下三角洲前缘线基本一致。由此引起思考:羽状锋是否存在着一种抑制河流入海物质穿越锋面的屏障机理?它对水下三角洲的塑造是否起有某种作用?鉴此,本文就长江口外羽状锋的屏障效应及其对水下三角洲塑造的影响作一初步探讨。首先依据1988～1989年长江口河口锋大面调查资料,将现场发现的羽状锋带和当时的盐度场进行对照,确定羽状锋带所在部位的盐度分布特征;然后利用历年海洋水文调查资料,绘制历次盐度平面和断面分布图,并依据盐度分布特征,反推出历次锋带所在的位置,进而把现场观察到的和反推出的锋带位置进行综合统计,得出羽状锋带的多年平均位置,并且从盐度断面图上分析羽状锋的结构;从锋面结构及其两侧的水体密度,论证锋面屏障效应的存在;最后进行屏障效应和水下地貌形态的关联分析,从而探讨羽状锋对水下三角洲的塑造作用。

1长江口外羽状锋概况

长江口外陆架高盐水从底层向西入侵,冲淡水从上层向东扩展,常在123°E附近交汇形成羽状锋面;

锋面下部起于陆架基底,上部在与海面交界处常出现清晰的线状锋带。两侧不同水体在锋带上相互交嵌,

呈羽状分布,断面上表现为较大的盐度梯度,形成盐度骤变带。骤变带垂直的锋称直立锋,骤变带倾斜的锋称倾斜锋。典型的羽状锋多为倾斜锋。锋面两侧不同性质的水体处于不断的运动状态,故锋面其实是一个动态界面,两种水体相互掺混,不过混合作用较弱,

不致于使界面消散,只使界面增厚。羽状锋面通常位于锋区内骤变带的核心部位,即盐度梯度的最大处,

它和海面交锋处,常出现辐聚带,在这辐聚带上常有泡沫和各种废弃物汇聚,所以在现场肉眼可观察到锋面出露水表而形成的锋带。羽状锋的位置和强度受长江入海径流和陆架高盐水入侵的制约,具有明显的季节性变化。夏季时长

长江口外羽状锋的屏障效应及其对水下三角洲塑造的影响*陈沈良谷国传胡方西(华东师范大学河口海岸国家重点实验室上海200062)关键词羽状锋,屏障效应,冲淡水,高盐水,长江口

图1长江口外不同季节的羽状锋Fig.1TheplumefrontsforvariousseasonsouttheYangtzeRiverEstuary

N简报研究

OTE海洋科学/2001年/第25卷/第5期56

图2羽状锋的屏障效应Fig.2Sketchmapofthebarriereffectofplumefront

江口入海径流量大,冲淡水东扩势力强,致使高盐水入侵边界东移,羽状锋位置离口门较远,同时高盐水势力强盛,多在下层向冲淡水楔入,以强侵型居多,迫使盐度骤变带向外海倾斜,多倾斜锋,锋的强度较大。冬季时入海径流量少,冲淡水东扩势力弱,致使高盐水入侵边界西进,羽状锋位置离口门较近,同时高盐水势力减弱,与夏季相比,盐度相对降低,多在整个水层入侵,以弱侵型居多,盐度骤变带趋于垂直,多为直立锋,锋的强度较弱(图1)。2羽状锋的屏障效应对羽状锋屏障效应的分析,可从锋面两侧的水体密度入手。如图2所示,AB′为羽状锋面,并从基底B′倾斜向上之A点,AA′为从出露海表的A点到基底A′点的垂线,△AB′A′为锋内区,在理想情况下,可以认为锋内区两边的冲淡水和高盐水的密度各自均匀,则同种水体的压力只是深度的函数,等压面和水平面平行,但是高盐水密度通常比冲淡水大,故两种水体在相同的水深处具有一定的压力差,高盐水侧的压力大于冲淡水侧的压力,从而形成一压力倾斜面,斜压力的方向指向冲淡水侧。根据流体静力学原理,冲淡水侧和高盐水侧的水体压力分别为:Pf=ρfgh(1),Ps=ρsgh(2)式中,ρf,ρs分别为冲淡水侧和高盐水侧的水体密度。斜压力为:F=△P=Ps-Pf(ρs-ρf)gh(3)由锋内区的斜压作用而产生的斜压力具有阻挡冲淡水向外扩展的作用,在此我们称其为“水平屏障力”。式(3)中,g为重力加速度,h为水深,只要测定锋面两侧冲淡水和高盐水体的密度ρf,ρs,便可得到锋面上任意深度的屏障力。结果显示,锋面的屏障力随水深呈等差级数递增,从1m深处的26.3×10-5N,到10m深处增大到262.6×10-5N,依次类推到20m水深以深可达525.3×10-5N以上。尽管量值较小,但整个锋面上从表到底乃至整个锋区的盐度骤变带都存在着这种屏障力,并从上往下逐渐增强。它的存在宛如一道屏障,产生削弱冲淡水向外海扩展的效应,致使冲淡水携带的陆域物质难于穿越锋面输向更远的外海。进一步从微观角度来看,如果锋面是稳定或静止状态下,泥沙穿越倾斜锋面实际上就是泥沙从上层冲淡水通过界面沉降到下层的高盐水。我们知道泥沙的沉降主要是在重力的作用下克服水体的阻力往底部沉降,而水体中的浮力作用是泥沙沉降的一个主要阻力。在倾斜锋面的上、下层水体对泥沙颗粒的浮力分别为:

Ff=ρfgD(4),Fs=ρsgD(5)式中,D为泥沙颗粒的体积。可见,泥沙颗粒浮力由于倾斜锋面的上、下层水体的密度差,产生浮力的差异,下层为高盐水,水体密度高,因而浮力大;上层为冲淡水,水体密度小,浮力也小。这个浮力差F′=Fs-Ff=(ρs-ρf)gD(6)我们称之为“垂向屏障力”。在这个垂向屏障力的作用下泥沙难以沉降进入下层的高密度盐水层,从而在同样的动力条件作用下羽状锋区内泥沙不易沉降,

泥沙在上层水体中随锋面的位置移动而迁移。

3锋面屏障效应对水下三角洲塑造的影响

长江径流每年携带约4.86×10

8

t泥沙入海,在

口外形成庞大的水下三角洲,其顶部位于长江口拦门沙一带,前缘伸达123°E附近(图3),形成水下三角洲的诸多影响因子中,羽状锋的屏障效应也起着一定作用。

图3长江口外水下地形和羽状锋位置Fig.3UnderwatertopographyandpositionofplumefrontouttheYangtzeRiverEstuary

羽状锋面的屏障效应使得入海泥沙难于穿越锋面,向更远的外海输移,使之聚集在三角洲上方的水体中,为其塑造准备了充足的物质条件,又因冲淡水携带的悬沙量在垂向上通常随水深增大而增多,而锋面的屏障作用也随水深增大而增强,从而更增强了锋面对悬沙的屏障作用,减少了三角洲塑造物质向外海的流失。

N简报研究

OTEMarineSciences/Vol.25,No.5/200157据1975～1982年、1987～1990年东海海洋调查和1982～1983年上海市海岸带调查的盐度场分析所得的羽状锋位置和1988～1989年长江口锋面调查所得的羽状锋位置,经综合统计,得到羽状锋面底部的多年平均位置处于123°E,且略成S2N向,大致与水下三角洲的前缘相吻合。由此可见,羽状锋的屏障效应对水下三角洲的东界有显著的控制作用,使其难以向外海进一步伸展。涨潮时,羽状锋面向河口推移,冲淡水扩展范围减小,入海悬沙浓集,在涨憩及其前后的低流速时段内,水体的携沙力降低导致悬沙落淤;落潮时,锋面向海推移,冲淡水向海扩展,所占水域扩大,给悬沙有足够的容存空间,诱导江域悬沙加大入海量。待到落憩及其前后的低流速时段内,悬沙可在更大的范围内落淤。显见,锋面随涨、落潮流推移,导致离口门较远的水域,在一潮周期内悬沙落淤的时间比离较近的水域短,加之越向外海,悬沙越细,落淤能力降低。从而使水下三角洲造成向外海平缓倾斜的地貌形态,而越过羽状锋的多年平均位置,123°E以东的边坡迅速变陡。谷国传等1995年指出夏季长江入海水沙多,陆架高盐水受台湾暖流影响,盐度高,入侵能力强,加大了冲淡水和高盐水的密度差,致使羽状锋充分发育,

多倾斜锋面,盐度骤变带宽,锋区范围大,屏障力强,

使入海悬沙在水下三角洲水域积聚,当结聚到超过水体的负载能力时,便落淤底部,加速了水下三角洲的发育,所以夏季是水下三角洲的主要沉积期。冬季长江入海水沙少,陆架高盐水势力弱,减小了冲淡水和高盐水的密度差,削弱了羽状锋的强度,多直立锋面,

盐度骤变带窄,锋区范围小,屏障力弱,加之冬季风浪大,落淤泥沙未经密实就被再悬浮,悬浮的部分泥沙在锋面的屏障效应和江浙沿岸流的共同作用下向南输移,可见冬季是水下三角洲的缓沉积或微冲期,根据长江口外局部水下地形的测量反映出,夏季泥沙大量落淤,而冬季泥沙再悬浮强,水下地形处于微冲状态,这其中羽状锋起着一定的控制作用。因此,长江口外羽状锋夏强冬弱的变化明显地影响了水下三角洲塑造的季节变化。

N简报研究

OTE

THEBARRIEREFFECTOFPLUMEFRONTONTHESUBMERGEDDELTADEVELOPMENTOFYANGTZERIVERESTUARY

CHENShen2liangGUGuo2chuanHUFang2xi(StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai

200062)

Received:Jan.5,2001KeyWords:Plumefront,Barriereffect,Dilutedwater,Highsalinewater,YangtzeRiverEstuary

Abstract

BasedondataobtainedfromthesurveyoftheYangtzeRiverEstuarinefront,adetailedanalysisofthefrontalsurfacestructure,position,intensityandseasonalvariationsispresented.Fromthefrontalsurfacestructureandwaterdensitiesofbothsidesofthefront,aformulaoffrontalsurfacebarrierforceisdeducedbasedonthehydrostaticprinciple,whichsuggeststhebarriereffectsofestuarineplumefront.Furthermore,thecorrelationanalysisbetweenbarriereffectsandunderwatertopographyindicatestheplumefronteffectsonthesubmergeddeltadevelopment.Thatis,theaveragefrontalsurfacepositionpre2ventsthesubmergeddeltafromfurtherextendingeastward,thefrontmovementwithfloodandebbcausesthesubmergeddeltatoslanteastwardgently,andtheseasonalvariationsoffrontalintensityrestrictsthesubmergeddeltacycleofsummer2deposition/winter2erosion.(本文编辑:李本川)

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长江河口区域风浪与水体含沙量的关系

长江河口区域风浪与水体含沙量的关系


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λ0=gT2/2π
（4）
由于长江口北槽处于浅水区域，不满足深水波的条件，
所以无法直接应用式 4，需要根据线性波理论的频散关系，
计算波数 k。
频散关系式：
ω2 =gk tanhʢ khʣ
（5）
式中：ω：波浪角频率（ω=2π/T），g 为重力加速度，tanh
为双曲正切函数。
通过式 5 得到波数 k，可以计算出波长：
在开阔区域，波浪方向主要受风的风向决定，然而在北
槽航道中，南北导堤对航槽进行了有效的保护，不仅使航槽
中的波浪幅度大幅较小，还改变了波浪的方向。根据在北槽
航道 U 单元牛皮礁附近的实测数据，分析得出波浪风向主要
和潮流涨落潮主要方向有关，其方向基本保持一致，而和风 向并无明显的关联[2-3]。
图 3 流速流向图
λ = λ 0 • tanh （ kh ）
（6）
至此所有参数都已计算完成，把参数代入式 3 即可计算
出波能。 三、长江口区域风浪特性
长江口处于亚热带季风区域，冬季受蒙古高原和西伯利
亚平原来的西北季风影响，夏季受到太平洋的东南季风和印
度洋来的西南季风影响，另外夏季还会受到太平洋上台风的
影响。在如此多的风力情况下，波浪也呈多种特性。 1．长江口区域风向频率
4．波浪浪高分布 波浪浪高主要受到风速，风时，风区长度以及风区地形 的影响。在长江口区域，北槽口外地形开阔，波浪受地形影 响较小；进入北槽后，由于南北导堤的束缚，加之九段沙的 沙地的因素，波浪受到很大的影响，并且随着往上游，江面 逐渐变窄，地形影响因素越发突见。图 4 是牛皮礁附近 U 单 元和 W3 附近 N 单元的有效波高对比图，可以看出 U 单元的 有效波高大于 N 单元附近的有效波高。
长江口横沙东滩外侧建设人工岛的自然条件分析

长江口横沙东滩外侧建设人工岛的自然条件分析

长江口横沙东滩外侧建设人工岛的自然条件分析薛靖波;蒋雪中;买佳阳【摘要】利用2001-2008年的海图资料和2011-2012年枯季现场水文调查数据，分析长江口横沙东滩外侧海域的河势、水动力条件及泥沙含量的潮周期过程，讨论在此建设人工岛的自然条件。

结果表明，横沙东滩外侧海域，2001-2008年间冲淤有变化，由滩向海的断面显示上部淤积，下部侵蚀，冲淤转换面在-7～-10 m之间，-10～-20 m 海域整体呈现微冲趋势，但侵蚀速率减缓，河势趋于稳定。

横沙东滩受北槽深水航道北导堤影响，向东南方向淤进。

定点船测潮流表现出旋转流性质，枯季大潮最大流速不超过188 cm/s，小潮最大流速小于134 cm/s；北港口外的定点余流显示向口内输运，北槽口外则是向海输运。

两测站数据显示枯季大小潮垂线平均含沙量处于0．061～0．116 kg/m3之间，水体泥沙含量整体处在较低水平。

从自然条件上来说，不考虑风浪影响情况，研究区域内河势渐趋稳定，水深条件良好，水动力条件适宜，水体含沙量较低，在该区域内建设人工岛具有可行性。

%Shanghai harbor is to be built to an international shipping center,and needs deep-water harbor to meet the continuous increasing cargo transportation demands and larger vessels.Based on nautical charts during 2001 to 2008 and in-situ survey data obtained during 2011 to 2012,this paper discussed the feasibility of natural condition to build an artificial island outside the Changjiang Estuary.The results showed that the sea bed of the study area was stable,and its topography changed littlefrom 2001 to 2008.Seven cross-section profiles showed that there was slight deposition in the upper part but erosion in the lower part,and the transforming depth from deposition to ero-sion was about -7 m to -10m.The Hengsha East Shoal expands southeastwards due to the construction of north leading dike of the Changjiang Estuary deep-water navigation channel.The in-situ survey data showed that there was a rotary tidal current during the entire tide phase in winter,and the maximum current velocity was less than 188 cm/s during the flood of spring tide and no more than 134 cm/s during the ebb of neap.The residual cur-rent of the observation points showed some differences,e.g.,it was transported into the estuary outside of North Channel,and it was transported toward the sea outside of Northern Passage.The in-situ average suspended sedi-ment concentration was 0.061 kg/m3 to 0.116 kg/m3 ,corresponding to neap tide and spring tide,respectively. Based on analytical data provided above,we suggested that the hydrodynamic condition and the suspended concen-tration outside the Changjiang Estuary were suitable to build an artificial island,and weak local siltation could be expected due to rotary tidal current at the east edge of the Hengsha east shoal in the Changjiang Estuary.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】10页(P163-172)【关键词】河势变化;动力条件;横沙东滩;人工岛;长江口【作者】薛靖波;蒋雪中;买佳阳【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海 200062【正文语种】中文【中图分类】P751人工岛的建设已成为世界沿海各国和地区开发海洋的一种新形式和新途径。

通用版带答案高中地理必修二第二章乡村和城镇(十)

通用版带答案高中地理必修二第二章乡村和城镇(十)

通用版带答案高中地理必修二第二章乡村和城镇(十)综合题1、读“长三角城市分布简图”和“上海市区及郊县土地面积变化图”，结合所学知识，完成下列各问题。

(1)从长江三角洲城市分布简图可以看出，该区域城市空间形态上属于____。

(2)依据“上海市区及郊县土地面积变化图”，分析说明上海地区城市快速推进大约从何时开始的。

(3)长三角地区郊区城市化水平明显高于我国中西部地区，试说明长三角城市化水平较高的原因。

答案：(1)城市群（或城市带）(2)从上海郊县土地面积1980年以后快速减少，而市区面积则是快速上升，说明20世纪80年代以来，上海郊区城市化快速推进。

(3)地理环境优越，如气候温暖湿润、地势平坦、水源充足等；科技发达，生产力水平高，经济发达；人口密度大解析：本大题以长三角城市分布简图和上海市区及郊县土地面积变化图为材料，涉及城市化、影响城市化水平的因素相关内容，考查学生的读图分析能力和知识迁移运用能力，人地协调观、综合思维等地理学科素养。

(1)结合图例可看出，长江三角洲城市较多，且有交通线相连，形成城市群。

(2)结合图例可看出，1980年上海市区土地面积开始明显增加，郊县土地面积开始减少，可判断出1980以来，上海地区城市快速推进。

(3)长三角地理位置优越，位于我国东部沿海的中部地区，交通便利，城市化水平明显高于中西部地区的原因是科技发达，生产力水平高，经济发达，人口拉力大；地理环境优越，为亚热带季风气候，温暖湿润，位于三角洲，地形平坦，水源充足等。

小提示：2、阅读图文资料，完成下列要求。

市辖区属县级行政区，受地级市或直辖市管辖，是城市市区的组成部分。

随着城市的发展，政府通过行政区划调整来增设市辖区。

据研究表明随着城市的发展，城市市辖区空间结构的演化具有一定规律性。

有学者将我国城市市辖区的空间结构划分为图层式、组合式、并排式和独立式等几种基本模式（如下图）。

（1）根据学者提出的几种基本模式，推测城市市辖区空间结构的演化过程。

长江三角洲海洋生态建设_背景与行动

长江三角洲海洋生态建设_背景与行动

第26卷　第7期Vo l126,No17 2009年7月海洋开发与管理July2009长江三角洲海洋生态建设:背景与行动3张惠荣1,2　叶属峰1,2(11海洋赤潮灾害立体监测技术与应用国家海洋局重点实验室　上海　200090;21国家海洋局东海分局　上海　200137)摘　要　分析长江三角洲区域总体发展的国内外背景与现状,提出“生态长江口、和谐杭州湾、繁荣苏东海”三大发展前景以及海洋生态建设行动“截污、恢复、强基”三大总体构想。

最后指出,对于上海这个国际化大都市来说,世博会后的重大行动应该是积极推进海上城市建设。

关键词　长江三角洲;海洋生态建设;生态长江口;和谐杭州湾;繁荣苏东海;海上城市 进入21世纪,人类社会面临着“人口剧增、资源匮乏、环境恶化”三大问题的严峻挑战,随着陆地资源的日益减少,开发海洋及向海洋索取资源变得日益迫切和重要。

为此,党的“十六大”提出了“实施海洋开发”的强国战略,核心发展海洋经济,重点加强海洋资源的综合利用和保护,基础强化海洋生态建设与保护,依法加强海洋的综合管理,保障和规范海洋开发秩序。

新中国成立尤其是改革开放以来,以“上海为龙头,苏浙为两翼”的长江三角洲地区取得了辉煌成就,已成为我国经济、文化和科技最发达的地区。

但是,随着社会经济的高速发展,长江三角洲地区面临的生态环境压力也越来越大,逐渐成为制约本地区社会经济进一步发展的重要因素。

为了实现区域社会、经济和环境的可持续发展以及恢复重点海域生境、控制性修复改善重点港湾水环境、协调海洋资源的开发与保护、提高海洋减灾防灾能力与海洋生态安全保障能力和发展特色的区域海洋生态经济,长江三角洲地区迫切需要进行区域联动的海洋生态建设。

1　形势与需求111　面临形势20世纪90年代中后期形成的以浦东为核心、上海为龙头的长江三角洲经济区是我国五大海洋经济区之一,也是我国国民经济与社会发展最快的沿海区域之一。

长三角地区土地面积近11万km2,人口数量8000多万;2008年该地区16个城市G DP高达53956亿元,平均每平方千米土地产出4921万元,平均产出是全国平均水平的16倍多;其中海洋生产总值达9584亿元,占长三角G DP的1718%,占全国海洋生产总值的3213%。