【摘要】：风暴(windstorm)是海岸带最频繁的制灾因子之一,中国是遭受风暴袭扰最频繁和最严重的国家之一。悬沙浓度(suspended sediment concentration)是衡量水质的重要指标之一,其变化对底床冲淤、生物初级生产力及土地资源流失有重要影响。因此,研究风暴对河口海岸悬沙浓度的影响具有重要理论和现实意义。本文利用近几年在长江口内外不同水域定点连续(每日两次)表层悬沙浓度采样分析资料和同步的水文气象数据(风速、波高、潮汐等),结合观测平台在典型潮滩和20 m水深海底进行的现场高分辨率水沙观测资料,筛选出8个影响长江口的典型风暴事件(分别为台风“圆规”、“米雷”、“海葵”、“三巴”、“凤凰”、“黄蜂”、“莫兰蒂”、“马勒卡”),其中“莫兰蒂”和“马勒卡”为双台风事件(台风事件中同时拥有表层定点、20 m水深海底测点、潮滩近底测点的同步资料),通过风暴影响的前、中、后期水动力和悬沙浓度的对比,揭示风暴对悬沙浓度影响的强度及其空间差异,探讨风暴对河口悬沙浓度影响的规律和动力机制。主要结果和结论有:(1)风暴对动力条件的影响6次典型台风(“圆规”、“米雷”、“海葵”、“三巴”、“凤凰”、“黄蜂”)影响的表层测站平均风速是台风前1.7倍,双台风“莫兰蒂”和“马勒卡”影响的平均风速是台风前的1.7倍(表层)、2.2倍(海底)、1.6倍(潮滩),最大皆达到台风前的3至5倍。6次台风期间表层测站有效波高是台风前正常天气(0.8 m)的2.2倍,最大可达到3.1倍;表层测点、海底和潮滩在双台风影响下有效波高与台风前有效波高的比值分别为2.4、2.3和1.7,比值最大达到6.2、9.8和3.0。双台风影响下20 m水深近底和潮滩近底测点平均流速分别是台风前相近潮差条件下的1.4倍和1.2倍。双台风期间的潮周期平均波流联合剪切应力是台风前相近潮差条件下的1.9至2.5倍,远大于沉积物临界侵蚀剪切应力的最大值。(2)风暴对悬沙浓度的影响6次台风期间定点水域表层悬沙浓度平均是台风前相近潮差条件下(0.32kg/m3)的2.0倍,其中“圆规”台风期间的悬沙浓度较台风前最大增大5.1倍。“莫兰蒂”-“马勒卡”双台风期间定点水域表层、20 m水深近底、潮滩近底的悬沙浓度分别是台风前相近潮差条件下的6.1倍、5.8倍和3.0倍,最大达到台风前的8.4倍、78倍和11.5倍。潮滩近底超高悬沙浓度层(10 kg/m~3)的厚度在正常天气为0.5 m,台风期间可达0.8-1 m。(3)风暴对悬沙浓度影响的空间差异在表层悬沙浓度的六个测站中,长江口门外的佘山站和芦潮港站位于开敞水域,悬沙浓度对风暴事件的响应(变化率分别为167.1%和143.7%)较之口门内较为隐蔽的4个测站(横沙、高桥、徐六泾、青龙港,变化率在42.3%至116.5%之间)更为敏感。双台风“莫兰蒂”-“马勒卡”导致无论在表层、海底或是潮滩,悬沙浓度都是成倍的增长,变化幅度最大的是20 m水深近底,由于风浪的变化程度最大,悬沙浓度最大可达台风前的78倍。(4)风暴对悬沙浓度影响的动力机制水动力变化是风暴对悬沙浓度影响的关键环节。风暴把巨大能量传递给水体,导致波-流动力增强(相对于相近潮况而言),底床剪切应力增大,剪切应力与沉积物剪切应力之间的差异扩大,沉积物再悬浮增强。再悬浮加速了底床沉积物和悬沙的交换频率,导致中下层泥沙活跃到水体中,这对悬沙浓度增大的贡献起到重要作用。反之,风暴过后,波-流动力减弱,再悬浮能力下降,悬沙浓度随之减小。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV148
【参考文献】
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2611591
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