長江口細顆粒泥沙過程

長江口細顆粒泥沙過程簡介：本文對長江口細顆粒泥沙過程研究進行了總結,并提出了今后重點研究方向：1）長江口細顆粒泥沙是非均勻沙，其運動機理究竟如何？2）大規(guī)模水利工程究竟如何影響長江口最大渾濁帶?3）在長江口細顆粒泥沙過程的數(shù)學模擬中,如何考慮河口波、流相互作用(耦合)及其對近底細顆粒泥沙輸移的影響?4）整個長江口水域瞬時、連續(xù)的水深、含沙量、地形變化資料的獲取技術和方法的改進，以提高長江口細顆粒泥沙過程數(shù)學模擬的精度。5）長江口懸沙以拉格朗日模式輸運,而過去大多懸沙觀測調查是在歐拉模式中進行，如何進行歐拉和拉格朗日模式對比研究?6）風暴潮、臺風等對長江口細顆粒泥沙運動的影響。關鍵字：長江口最大渾濁帶細顆粒泥沙1引言長江口是長長江注入東東海的入海?？冢孕煨炝鶝芤韵孪陆涍^三次次分汊，共共形成四個個入海通道道。崇明島島將長江口口分為南支支和北支；；長興島和和橫沙島又又將南支分分為南港和和北港；南南港又進一一步被九段段沙分為南南槽和北槽槽(圖1)。根據(jù)大大通水文站站多年統(tǒng)計計資料，長長江多年平平均流量2295000m3s-1。長江江口外潮汐汐為正規(guī)半半日潮，口口內為非正正規(guī)半日淺淺海潮。長長江口為中中潮河口，根根據(jù)中浚站站多年統(tǒng)計計資料，多多年平均潮潮差為2..66m。長長江口波浪浪主要為風風浪以及風風浪和涌浪浪的混合浪浪。長江口口水域的沿沿岸流主要要為蘇北沿沿岸流。長長江口實測測最大年輸輸沙量為6.78億t，最小年年輸沙量3.41億t，年平均均輸沙量大大約有4.66億t[1]。每每年由上游游攜帶來的的泥沙中有有50%左右在長長江口水下下三角洲地地區(qū)沉積下下來，成為為形成長江江口攔門沙沙的主要成成份。圖1長江口略圖

SketchmapofChangjiangRiverEstuary長江口細顆粒泥沙過程的研究主要起因于:1)海洋科學陸海相互作用中長江河口動力學的基礎理論研究；2)長江口深水航道的維持(整治、疏浚);3)長江河口水環(huán)境、污染物的處理的日益惡化。長江口細顆粒泥沙過程主要研究徑流、潮流、波浪、科氏力及沿岸流與細顆粒泥沙、淤泥質底床相互作用。長江口細顆粒泥沙過程研究可以揭示長江口淤泥底床侵蝕、堆積過程的機制[2]和長江河口演變規(guī)律[3]，深入理解長江口細顆粒泥沙過程,是海岸帶陸海相互作用（LOICZ）的重要基礎研究內容,具有重要的科學理論意義。而且對港口航道回淤有重要影響的浮泥形成運動機制、時空分布規(guī)律得到進一步認識，并從而得到工程措施所需的科學依據(jù)，特別對上海市的長江口深水航道建設有重要現(xiàn)實意義。長江口細顆粒泥沙過程研究成果大量來自海洋學家（河口海岸學、物理海洋學）、土木水利工程師(海岸工程師)、流體力學家（環(huán)境流體力學）的文獻、著作。本文的目的:1)是力圖把這些文獻（以正式發(fā)表的文獻為準，不包括研究報告）匯集起來，對長江口細顆粒泥沙過程的研究進行總結;2)究竟我們對長江口細顆粒泥沙過程了解多少？3)究竟長江口細顆粒泥沙過程還有哪些問題值得研究？2長江口細顆粒泥沙特征河口水體中含有大量細顆粒泥沙，即粒徑小于0.004mm的粘土和一定比例的粉沙(粒徑在0.0044～0.062mm之間)。細顆粒懸沙一般并不是以單顆粒的形式存在,往往同附近其它大量的懸沙顆粒結合在一起，并形成一定的結構，這種相鄰顆粒在一定條件下結合成集合體的作用被稱為“絮凝作用”,通過絮凝作用結合而成的這種結構體稱為“絮凝體”。長江口懸沙或底沙，粒徑均以<0.032mm的顆粒為主，在懸沙中占90%以上，底沙中占75%[4]。長江口河床質主要由粉沙和粘土所組成，是一種粘性細顆粒非均勻沙，<0.050mm的顆粒占88%，其中<0.005mm的粘土約占13%[2]。長江口細顆粒懸沙粒徑0.032～0.016mm以下各粒級占90.5%[5]。3長江口細顆粒泥沙過程不少學者對長江口細顆粒泥沙輸移做了定性研究[6～9]。Millimanetal.[10～12]就長江口懸沙通量進行了半定量研究,北槽似乎是懸沙進入海洋的主要通道[10]。長江口門附近的懸沙濃度和凈輸沙量在時間上有明顯的漲落潮、大小潮和洪枯季變化。北港是長江輸水輸沙的主要通道，122°30'E-123°E是懸沙向東擴散的一條重要界線，入海泥沙主要向東偏南方向擴散[13]。借助于環(huán)行水槽的實驗裝置，沈承烈、阮文杰[2]對長江口天然河床質的沖淤特性和機理進行了初步研究。在動水淤積過程中，長江口懸移質與床沙有著粗細顆粒泥沙交換,而在沖刷過程中無[2]。長江口細顆粒泥沙過程與環(huán)流有關[6，14～16]。基于現(xiàn)場水文泥沙調查資料，潘定安[17]就長江口南港的水文泥沙環(huán)境及污染物輸移進行了探討。4長江口懸沙平面擴散、懸沙鋒遙感衛(wèi)星資料被應用于長江口入海懸沙擴散問題研究，進而定量分析了長江口不同季節(jié)的懸沙濃度、擴散方向、擴散范圍[8，18～20]。依據(jù)懸沙濃度分布，分四類：①高渾濁舌狀構成長江向海沖瀉的主體；②渾水帶(122°25′～122°30′E);③羽狀體(122°30′～122°35′E)；④沖淡水帶(122°40′～122°45′E)[8，18，19]。這四個帶的變化受徑流、風向、風級影響，主要由長江徑流、臺灣暖流、蘇北沿岸流控制，它們的輸移方向是冬季朝南、夏季朝東北東。由于衛(wèi)星照片能夠反映同一時刻廣闊區(qū)域內的懸沙分布情況，這一研究工作取得了很大進步。新的衛(wèi)星圖像資料(1988～1993)進一步提供了長江口表層懸浮泥沙濃度場空間分布和動態(tài)變化規(guī)律[21，22]，并給出了表層懸浮泥沙濃度場的定量分布及其與垂線平均含沙量的關系。此外,利用現(xiàn)場的調查資料，谷國傳、曹沛奎[23]、邵秘華等[24]分析了長江口及其毗鄰區(qū)域懸沙成份和濃度平面分布。利用長江口水文泥沙現(xiàn)場觀測資料,曹沛奎、嚴肅莊[25]對長江口含沙量梯度較大的懸沙鋒進行了研究,發(fā)現(xiàn)了內、外兩個鋒面。懸沙鋒對長江口的物質輸移和沖淤變化起積極作用。它們的變化規(guī)律仍有待深入研究。5長江口最大渾濁帶自80年代，河口學家對長江口最大渾濁帶細顆粒泥沙輸移過程進行了深入的實驗研究[26]。沈煥庭等[27]系統(tǒng)分析了長江口最大渾濁帶形成的環(huán)境背景、時空變化規(guī)律、泥沙來源和絮凝作用對懸沙落淤的影響、浮泥的特性與分布以及懸沙的富集機制。時偉榮[28]、ShiandLi[29]利用長江口南槽底層含沙量資料，分析計算了不同潮時的泥沙垂向紊動擴散系數(shù)，研究了底床泥沙再懸浮與最大渾濁帶形成的關系。時偉榮、李九發(fā)[30]運用機制分解的方法計算了長江口南北槽渾濁帶區(qū)域內的余流和懸沙單寬輸移量，并據(jù)此探討了渾濁帶的發(fā)育過程。通過對長江口不同河段的懸沙特性(大小、沉速、含沙量)和輸移規(guī)律的分析對比,李九發(fā)等[31]、LiandZhang[32]探討了這些因素對長江口最大渾濁帶形成過程的重要性，認識到最大渾濁帶潮流強勁，引起床沙再懸浮。沈健等[33]對長江口最大渾濁帶的水沙輸運機制進行了定量分析。賀松林、孫介民[34]研究了長江口最大渾濁帶懸沙輸移過程中的“潮泵效應”(在漲落潮中，懸沙顆粒在水體與底床之間周期性地做上下懸揚、沉降的現(xiàn)象),并指出南、北槽之間的大尺度平面環(huán)向懸沙輸移和南、北槽內的次級尺度的平面環(huán)向懸沙輸移的重要性。ZhouandWu[35]、周華君[36]利用通量分析方法研究了長江口最大渾濁帶的形成機制。結果表明支持最大渾濁帶的長周期泥沙源是陸向雷諾(Reynolds)輸運和較低層的陸向余流(平流)輸運。潘定安等[37]研究了長江口渾濁帶的形成機理與特點，指出徑流潮流相互作用形成潮汐渾濁帶，而鹽淡水交匯混合形成鹽水渾濁帶。是否這兩種機制是可以統(tǒng)一起來?在這些研究中,所采用的方法主要是現(xiàn)場實驗觀測,懸沙濃度資料大多依賴于現(xiàn)場水樣的采集、室內分析。利用現(xiàn)場水文、懸沙資料，并結合數(shù)學模型，時鐘、陳偉民(2000)[38]探討了長江口北槽最大渾濁帶的泥沙過程。研究結果表明：在北槽口內，最大渾濁帶形成的主要動力過程是潮汐的不對稱性和河口重力環(huán)流。在北槽口外，最大渾濁帶形成的主要動力過程則是河口底部泥沙的周期性再懸浮。在長江口北槽口內、口外最大渾濁帶中，細顆粒泥沙的再懸浮過程也存在著一定的周期性。此外，由鹽度、懸沙濃度層化引起的“層化抑制紊流”也是長江口北槽口內、口外最大渾濁帶的成因機制之一。從以上研究可見，長江口最大渾濁帶細顆粒泥沙運動主要表現(xiàn)為：1)垂向交換、2）南北槽平面輸移3）水平富集沉降。這幾種運動方式分別發(fā)生于何種條件下呢?作者認為可能同時發(fā)生,從已有的文獻看,這一問題有待進一步研究。6長江口浮泥特性河口學家對長江口浮泥也進行了現(xiàn)場實驗觀測研究[39，40]。通過對提純粘粒做X射線、電子顯微鏡、差熱和脫水分析，張志忠等[39]定性地鑒定出長江口浮泥的粘土礦物成份，并探討了浮泥的形成條件和分層沉淀現(xiàn)象。結果發(fā)現(xiàn)：①長江口南槽底質中粘土的礦物成分主要是伊利石；②長江口的浮泥可能主要是汛季上游帶來大量粘土的細顆粒物質在長江口受咸水環(huán)境作用絮凝沉降所致；③長江口浮泥層是由濃度高、密度大、顆粒細的物質組成的分層的半流體的透鏡體。長江口浮泥的特性：①長江口浮泥面容重1.04g/cm3，底板容重1.25g/cm3；②組成浮泥的細顆粒泥沙中值粒徑6.44～6.97;③組成浮泥泥沙的粘土礦物為伊利石-綠泥石高嶺石蒙脫石組合；④自然狀態(tài)下一般浮泥厚度為0.1～0.4m[40]。7長江口細顆粒泥沙絮凝機理和絮凝體沉降速率細顆粒泥沙絮凝是潮汐河口的普遍現(xiàn)象，其機理具有多樣性，如：鹽度、高含沙量條件下顆粒碰撞、有機物或生物作用引起的絮凝，湍流強度變化產生的變化。長江口細顆粒泥沙絮凝主要側重于鹽度絮凝,絮凝現(xiàn)象的產生必須同時具備兩個條件：①絮凝體的電化學反應和顆粒之間的碰撞；②絮凝體所受剪切力小于其抗剪強度[41，42]。實驗表明，產生絮凝的最小懸沙粒徑是0.030mm，當粒徑處于0.01至0.03mm時,絮凝作用是很微弱的。由于絮凝作用，顆粒大小可以在0.001mm到0.1mm范圍內迅速變化。長江口細顆粒泥沙絮凝機理的研究也得到了發(fā)展[5，41～54]。通過現(xiàn)場新鮮水樣進行的顯微攝影，關許為等[46]測得長江口不同區(qū)域絮凝體分布、形狀、結構和尺寸，并分析了鹽度分布和潮汐現(xiàn)象對泥沙絮凝現(xiàn)象的影響。絮凝體直徑分布在0.01～0.5mm之間，大部分出現(xiàn)在0.01～0.2mm范圍內。絮凝團主要有條狀、團狀和蜂窩狀三種形式。鹽淡水交匯鋒面附近、攔門沙河段臨底區(qū)域為出現(xiàn)大量絮凝體的區(qū)域。低流速情況下，特別是憩流期，絮凝較為顯著；而高流速情況下，例如漲急與落急期，絮散比較明顯。根據(jù)長江口細顆粒泥沙絮凝沉降試驗和長江口一年的實測陽離子濃度資料，蔣國俊、張志忠[48]分析了陽離子濃度對細顆粒泥沙動力絮凝沉降的影響。結果發(fā)現(xiàn)：①長江口細顆粒泥沙動力絮凝存在最佳離子濃度；②在陽離子濃度相同的水體中，高價離子比低價離子更能促進細顆粒泥沙的動力絮凝沉降；③長江口陽離子濃度的時空變化，影響細顆粒泥沙絮凝沉降強度和沉積部位，對攔門沙的發(fā)育及沖淤變化有重要影響。HanandLu[43]得出如下長江口細顆粒泥沙絮凝沉速的綜合關系式ω/ω0=26.5(11/K·CCmf/C))-0.88(絮凝沉降降加速階段段)(1)ω/ω0=26.5(11/K·CCmf/C))0.8992(絮凝沉降降減速階段段)(2)式中ω0為中值粒徑泥沙顆粒沉降速度；K為經驗系數(shù)；C為懸沙濃度；Cmf為最適絮凝懸沙濃度。通過對長江口細顆粒泥沙靜水絮凝沉速試驗研究,彭潤澤等[44]得出如下長江口泥沙絮凝沉速的綜合關系式F=ωf50/ω50==(df550/d50)2=１+b0cb1sb2Hb3d50b4(3)式中F靜水絮凝系數(shù)，等于ωf50/ω50,沉距H,d50中值粒徑,ω50中值沉速,ωf50絮凝級配的中值粒徑沉速,df50表示wf50對應的當量粒徑，bi,i=0,1,2,3,為回歸系數(shù)。依據(jù)懸沙擴散理論，李炎等[55]、Li等[56]提出運用分粒級的泥沙垂線分布推算長江口各粒級相對沉速、絮凝因素比和絮凝指標的方法。研究結果表明：①長江近口段懸浮泥沙處于絮凝程度低，群體沉速較低的亞穩(wěn)態(tài)；②近口段至河口段間鹽度急劇變化的區(qū)間，存在著一個絮凝程度和沉降特征的迅速變化帶；③河口段最大渾濁帶的絮凝程度高，群體沉速大，各粒級沉速接近，絮凝團形成已近極限狀態(tài)；④口外海濱段鹽度大于20‰時絮凝程度又有所降低。利用流速儀和聲學懸浮泥沙觀測系統(tǒng)，時鐘等[57]獲得了長江口北槽口外大潮水流、懸沙濃度垂線分布資料,通過Rouse公式擬合法計算得到細顆粒懸沙沉降速度為3.0～4.0mms-1,此值可能偏大,更多組的計算仍需加強。8長江口近底邊界層細顆粒泥沙運動在淤泥質河口近底邊界層，強勁的潮流、波流能引起淤泥底床沉積物的侵蝕或再懸浮，產生懸沙濃度的垂直分層現(xiàn)象，反過來又影響潮流、波流。占水體10～20%的近底高含沙層(濃度5～10kgm-3),這作為河口細顆粒泥沙輸移的主要形式,普遍存在于許多高渾濁的河口內。深入理解河口底部邊界層高含沙層的動力學機制具有重要的科學意義，這將加深我們對河口近底水-泥相互作用的認識，而這種作用控制著整個河口細顆粒泥沙的輸移過程。近年來，海洋水聲學被成功應用于長江口近底邊界層細顆粒泥沙輸移的實驗研究[58-64]。這應為深入理解河口近底邊界層高含沙層的侵蝕、挾運、輸移和堆積過程提供新的實驗研究途徑[65]，對河口最大渾濁帶成因的進一步認識應有重要的科學意義。利用聲學懸浮泥沙觀測系統(tǒng),在長江口深水航道北槽口內（橫沙東）、口外(牛皮礁）獲取到近底高濃度懸浮泥沙高時、空分辨率連續(xù)分布圖象及運動變化過程；并得到了大潮汛時段高濃度含沙水體(2～5kgm-3)、流動浮泥層(濃度5～10kgm-3)、固定浮泥層(>10kgm-3)及粘性淤泥底床三個不連續(xù)面的判別指標,這些成果對泥沙再懸浮、近底泥沙輸移,浮泥的形成與消散、底沙與懸沙交換等問題的深入研究開創(chuàng)了新的實驗途徑。具體地講，有以下幾個方面的進展:8.1連續(xù)的、高時空分辨率的河口細顆粒懸沙濃度垂線分布在長江口深水航道北槽，利用“聲學懸沙觀測系統(tǒng)”觀測到大潮典型的高時空分辨率細顆粒懸沙濃度聲學垂向分布圖和垂線分布曲線。研究結果表明:①在漲潮時呈L形，懸沙濃度的垂向變化梯度小(濃度小于1.0kgm-3)。②在漲急時呈射流形，射流頂?shù)膽疑碀舛冗_10kgm-3，懸沙濃度的垂向變化梯度大。③在接近漲憩時，懸沙濃度的垂向梯度小。④在落潮時從水面到水底懸沙濃度按指數(shù)增加，代表恒定均勻流中懸沙處于平衡條件的分布，泥沙垂向擴散系數(shù)εs在數(shù)值上大約是泥沙顆粒沉降速度ωs的兩倍。⑤在落急時不連續(xù)的，水體中部呈射流形，懸沙濃度的垂向變化梯度大。⑥在接近落憩時，懸沙濃度的垂向梯度適中。8.2河口近底細顆粒泥沙再懸浮、再挾運過程利用聲學懸浮泥沙觀測儀獲得的長江口粘性懸沙濃度垂向分布圖表明，近底高濃度懸沙層，以一個濃度約為2kgm-3的天然分界點被分為上、下兩層。聲學圖象還揭示了周期為數(shù)秒的近底高頻率再懸浮現(xiàn)象，這一過程主要促進了近底高濃度懸浮液的形成。上、下泥躍層也分別顯示了上層和下層高濃度懸浮泥沙的再挾運。近底高頻率再懸浮可能是由湍流造成的，而再挾運可能歸因于內波作用。8.3河口近底高含沙層（浮泥）和高、低頻率界面波利用一個懸浮泥沙聲學觀測儀(ASSM),在大潮時,對長江口外泥沙濃度進行了實驗觀測。結果發(fā)現(xiàn)底部泥沙存在分層結構:從上往下分別是低濃度懸沙層;高濃度懸沙層和浮泥層。聲學圖像顯示有四種不同頻率的界面波:①介于低濃度懸沙層和高濃度懸沙層之間的低頻界面波。②介于高濃度懸沙層和流動浮泥層之間的低頻內波。③介于流動浮泥層和固定浮泥層之間的波,被謹慎地解釋為低頻界面波。④在固定浮泥層上產生的是高頻界面波。這些界面波起到次級的動力作用，增強了局部粘性泥沙的再懸浮和再挾運。在長江口細顆粒泥沙輸移過程現(xiàn)場實驗研究中,由于絮凝作用，細顆粒泥沙絮凝體大小發(fā)生變化，這將會如何影響懸沙濃度的聲學估算精度呢?在長江口細顆粒泥沙輸移過程現(xiàn)場實驗中,與泥沙濃度相匹配的連續(xù)的、高時空分辨率的水流流速、密度垂線分布資料仍然缺乏。國內外河口水沙數(shù)學模型大多利用六點法測得的流速、泥沙濃度資料驗證,精度低、誤差大。如何利用聲學懸沙濃度現(xiàn)場實驗資料并結合水動力資料驗證長江口水沙數(shù)學模型以及現(xiàn)有的河口細顆粒懸沙紊流擴散理論?如何定量研究長江口近底高含沙層和上層水體之間的泥沙交換通量以及近底高含沙層和淤泥底床之間泥沙交換通量?盡管在過去20多年中長江口細顆粒泥沙運動研究取得了很大的進展，但仍有深入研究的必要。這是因為長江口細顆粒泥沙運動本身是非常復雜的。河口懸沙以拉格朗日(Lagrangian)模式輸運,但是,大多懸沙調查是在歐拉(Eulerian)模式中進行。這表明，懸沙濃度的變化可歸因于泥沙平流以及底床泥沙侵蝕。由于細顆粒泥沙的絮凝是依賴于懸沙濃度和湍流。所以，將懸沙濃度變化的平流成分和湍流成分分開是十分重要的。這樣，能定量地表明這兩種參數(shù)對絮凝過程的意義。從而，可以經驗性地進行歐拉和拉格朗日模式對比研究。此外，還有利于對絮凝過程的了解，對影響泥沙分布、輸移的水流結構的認識有利，從而加強對細顆粒泥沙運動過程的了解。9長江口細顆粒泥沙運動的數(shù)學模擬從90年代開始,河口學家、海岸工程師和環(huán)境流體力學家對長江口細顆粒泥沙運動及沖淤變化進行了數(shù)學模擬研究，這些包括垂向一維懸沙數(shù)學模型、垂向二維懸沙數(shù)學模型、平面二維懸沙數(shù)學模型等等。9.1垂向一維懸沙數(shù)學模型在實測資料分析的基礎上，認為長江口地區(qū)瞬時含沙量的變化主要取決于泥沙沿垂線方向的擴散和沉降，徐建益等[66]對非恒定二維泥沙擴散模型進行了簡化，建立了長江口南支非均勻沙垂向分層的數(shù)學模型，通過求解垂向擴散方程給出垂線上分層的含沙量和懸沙粒徑級配。利用垂向一維懸沙數(shù)學模型，時鐘、陳偉民[38]對長江口北槽口內、口外的細顆粒泥沙過程進行了模擬。9.2垂向二維懸沙數(shù)學模型利用一維水流、垂向二維泥沙數(shù)學模型，黃永健[67]進行了水流越槽的不平衡輸沙計算，求出沿水流各斷面垂向含沙量分布，從而推算出挖槽的回淤量。類似地，利用一個一維水流、垂向二維泥沙數(shù)學模型，李家春等[68]、王濤、李家春[69]、周濟福等[70]研究了長江口北槽攔門沙地區(qū)不同徑流、潮流組合作用下泥沙輸運規(guī)律。李家春等[68]分析了河口泥沙輸移受波流邊界層、湍流泥沙相互作用、河口混合過程的影響，在此基礎上建立了河口泥沙輸運的模型。9.3平面二維懸沙數(shù)學模型利用平面二維懸沙數(shù)學模型，趙棣華等[71]對長江口南支懸沙運動進行了模擬。在大范圍平面二維水流和含沙量計算的基礎上，將所關心的局部區(qū)域視為一個封閉的區(qū)域，通過分別計算其各條邊界上的泥沙輸移量，來預測該區(qū)域內泥沙沖淤分布及河床變形的趨勢[72]。9.4數(shù)理統(tǒng)計模型選用長江口南槽逐月水下地形圖、相應的大通站的流量和含沙量，中浚、橫沙和高橋等站的潮位資料，應用數(shù)理統(tǒng)計理論和方法，朱惠芳、周紀薌[73]對長江口南槽航道攔門沙的沖淤變化進行了數(shù)學模擬。長江口受徑流、潮流、沿岸流影響，是非定常的往復流動。同時，湍流對泥沙輸運有重要影響。湍流邊界層中的猝發(fā)現(xiàn)象與泥沙起動有關，層結現(xiàn)象又可抑制剪切產生的湍流脈動。在那里，由于淡水和鹽水混合，又會導致絮凝、加速沉降等。因此，河口邊界層中流動，泥沙與底床的相互作用是關鍵問題。因長江泥沙濃度較低，泥沙運動可視為被動標量，而且沖淤計算的時間尺度較長，所以流場、濃度、沖淤計算可依次進行。結果表明，流場分布與觀測資料定量一致，濃度分布雖然定性一致，但在定量上尚有一些誤差。河口泥沙研究必須建立在波流場、分層流、兩相流、湍流研究成果的基礎上[74]。今后，仍應加強長江口最大渾濁帶的數(shù)學模擬的研究，并在模擬中考慮水流和懸沙的耦合。此外，最大渾濁帶中懸沙會影響阻力系數(shù)和底床切應力的分布。近年來，人工神經網絡也不斷應用到水科學中，能否將其應用到長江口水動力、泥沙過程研究中？蔡樹棠等[75]從兩相流體運動的觀點出發(fā)來討論潮汐河口泥沙的運動和淤積問題。今后，能否考慮用兩相流運動理論研究長江口泥沙運動呢？10長江口入海航道疏浚、回淤和治理沈煥庭等[76]探討了長江河口入海航道治理研究。顧偉浩等[77]對長江口銅沙老航槽自然回淤進行了初步分析。陳吉余[78]深入討論了長江口治理。1984年2～3月以前，長江口入海航道原為南槽，之后，開挖北槽航道，當年4月25日正式通航。根據(jù)現(xiàn)場觀測的水文、泥沙資料和數(shù)值模擬計算結果，盛升國等[79]對長江口北槽航道拋泥區(qū)疏浚泥沙的運動進行了研究。利用平面二維數(shù)學模型，盛升國等[79]對拋入不同拋泥區(qū)的疏浚土，在潮流作用下的擴散方向和范圍做了研究。顧偉浩[80]分析了臺風對長江口北槽航槽挖槽段回淤影響。鐘修成、任蘋[81]對長江口攔門沙航道(北槽)回淤進行了分析。根據(jù)1990年2～4月的現(xiàn)場實測水文泥沙資料及有關航槽檢測圖，關許為、顧偉浩[82]就寒潮對長江口北槽回淤影響進行了分析。徑流、潮流、風浪和風吹流是長江口航槽沖淤四大主要動力因素，泥沙運動是這些動力因素綜合作用的結果。他們認為只有7級以上風力的寒潮天，才會對長江口航槽淤淺產生顯著影響。通過大量現(xiàn)場實測資料，張棟梁、孫建國[83]長江口北槽挖槽段泥沙淤積機理探討。張棟梁、姚金元[84]就長江口北槽挖槽段泥沙淤積特性進行了分析研究。研究表明，北槽挖槽段泥沙淤積呈三峰型，南槽、北港水沙與北槽交換的影響使得北槽攔門沙位置上移。三峰型淤積機理各不相同，如洪汛時泥沙在北槽全槽淤積，汛后期泥沙在挖槽段內淤積，實質是洪汛北槽下段的淤積泥沙在時間和空間上的調整。11結論本文對長江口細顆粒泥沙過程研究進行了回顧總結。在過去20年中,長江口細顆粒泥沙特征、細顆粒泥沙過程、懸沙平面擴散、懸沙鋒、最大渾濁帶、浮泥特性、細顆粒泥沙絮凝機理和絮凝體沉降速率、近底邊界層細顆粒泥沙運動和細顆粒泥沙運動的數(shù)學模擬等方面取得了一定成就,為長江口入海航道疏浚、治理等提供了科學依據(jù)。海洋水聲學被成功應用于長江口近底邊界層細顆粒泥沙輸移的實驗研究這應為深入理解河口近底邊界層高含沙層的侵蝕、挾運、輸移和堆積過程提供新的實驗研究途徑，對河口最大渾濁帶成因的進一步認識應有重要的科學意義。數(shù)學模擬已成為長江口細顆粒泥沙過程研究及應用的重要手段。就作者的認識和興趣,今后應在以下幾個方面加強進一步研究：大規(guī)模水利工程勢必對長江口懸沙場等產生影響，究竟對長江口最大渾濁帶的影響程度如何?在長江口最大渾濁帶細顆粒泥沙過程的數(shù)學模擬中,如何考慮河口波、流相互作用(耦合)及其對近底細顆粒泥沙輸移的影響?長江口地形變化大，整個水域瞬時的水深、地形變化資料很難獲取；此外，整個水域瞬時、連續(xù)的含沙量資料缺少，這些都給長江泥沙過程數(shù)學模擬精度帶來不少問題。整個長江口水域瞬時、連續(xù)的水深、含沙量、地形變化資料的獲取技術和方法的改進，可以提高長江泥沙過程數(shù)學模擬精度。長江口懸沙以拉格朗日（Lagrangian）模式輸運,而過去大多懸沙觀測調查是在歐拉(Eulerian)模式中進行，如何進行歐拉和拉格朗日模式對比或轉換研究？極端氣候條件下，如風暴潮、臺風等對長江口細顆粒泥沙運動的影響。致謝作者要特別感謝眾多文獻中的作者，為本文提供了新思想、給予本文作者啟發(fā)。本文作者承擔一切可能的錯誤觀點的責任。華東師范大學李九發(fā)教授、《泥沙研究》評審專家對此文提出了很好的修改意見。參考文獻[1]林承坤。長江口泥沙的數(shù)量與輸移。中國科學,1988,1:104-112.[2]沈承烈，阮文杰。長江口河床質沖淤特性的試驗研究。泥沙研究,1986,(3)62-72.[3]黃勝。長江河口演變特征。泥沙研究,1986,(4)，1-12.[4]呂全榮，王效京。長江口細顆粒沉積物的粘土礦物及地球化學特征。沉積學報,1985,3(4):141-151.[5]張志忠。長江口細顆粒泥沙基本特性。泥沙研究,1996,(1)，67-73.[6]Shen,H.T.,Zhu,H.F.andMao,Z.C.CirculationoftheC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