摘要
长江口北槽是长江水沙入海的重要通道，河道内发育着最大浑浊带，同时也是深水航道整治工程的主体区域，水动力条件极其复杂。深水航道三期工程竣工后，北槽边界条件发生改变，成为渠道化河槽。研究北槽水沙输移机制，对揭示河口水沙动力学机制、航道的维护与治理均具有重要意义。 本文以长江口北槽为研究区域，结合2016年洪、枯季大、小潮实测水沙数据，基于准调和分析法和数理统计机制分解法，对准调和分析方法误差、北槽水沙纵向和横向水沙输移机制进行了分析，主要研究成果如下: (1)准调和分析对水位、纵向流速和含沙量的分解均有较高精度，但横向流速不适合用准调和分析进行分解。准调和分析对纵向输水机制的分析结果精度较高，对纵向输沙机制的分析结果存在一定的误差，但仍能反应主要的纵向输沙机制。 (2)北槽纵向输水由欧拉余流主导。纵向欧拉余流在小潮期呈现重力环流模式，下层上溯流区枯季较洪季上移;在大潮期则为全槽向海模式。纵向斯托克斯余流在洪枯季大、小潮期均指向陆。北槽悬沙主要分布在中段与底层，洪季较枯季最大浑浊带核心区位置下移，大潮期较小潮期位置同样下移。洪季悬沙絮凝作用强，悬沙垂向富集程度高于枯季。 北槽悬沙纵向输移机制分析表明:北槽净输沙的主要驱动力为余流、M2潮泵作用和Stokes输移。余流输沙在洪、枯季小潮期呈现重力环流输沙模式，使表层悬沙向海输移，底层悬沙辐聚;在洪枯季大潮期，余流将悬沙向海输送。M2潮泵输沙结构洪季以向海输沙为主，枯季以向陆输沙为主;小潮期呈现小范围的重力环流输沙模式，大潮期主要为向海输沙。Stokes输移在大潮期发挥作用，产生较强的向陆输沙。 (3)北槽横向输水由欧拉余流主导，斯托克斯余流量级较小。小潮期，枯季，欧拉余流UE在弯道处向航道内输水，其他站点向航道外输水;洪季欧拉余流UE南向与北向输水交替出现，横向水体交换更为复杂。洪、枯季大潮期，UE在进口段、弯道中段与出口段指向航道内，上段与下段指向航道内。北槽弯道处，洪季小潮期，CS6和CS3横断面均存在背离航道方向的越堤水流，CSW断面两侧站点向航道内输水;洪季大潮期CS6、CSW和CS3横断面水体均向航道南侧越堤输移。 北槽横向输沙中，平流输沙占主导地位，潮流输沙量级较小。平流输沙在洪、枯季小潮期南向与北向输沙交替出现，主要在入口段、弯道段与出口段向航道内输沙;洪、枯季大潮期，平流输沙主要向航道外输沙。平流输沙的主要成份的作用为:欧拉余流输沙主导平流输沙;垂向环流输沙，枯季时主要在中段与下段影响输沙，洪季时主要在下半段发挥作用，且均与欧拉余流输沙方向相反。潮流输沙在洪、枯季南向与北向输沙交替出现，主要在上段与下段向航道内输沙，使悬沙在航道内聚集。北槽弯道处，洪季小潮期，CS6与CS3横断均存在向航道外侧的输沙，CSW横断面悬沙向航道内聚集;洪季大潮期，CS6与CS3横断面悬沙向航道两侧输移，CSW横断面悬沙向航道南侧输移。
NETL