1、本科毕业论文（20 届）珠江磨刀门河口盐淡水混合过程分析所在学院 专业班级 海洋科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目 录中文摘要 .英文摘要 .前言 .11 磨刀门河口动力特征 .21.1 河口地貌特征 .21.2 径流动力特征 .41.3 海洋动力特征 .71.3.1 潮汐 .81.3.2 潮流 .91.3.3 波浪 .101.3.4 优势流 .111.3.5 余流 .122 磨刀门河口盐度时空变化特征 .132.1 空间变化特征 .132.1.1 纵向分布变化 .132.1.2 垂向分布变化 .142.2 时间变化特征 .152.1.1 大小潮分布变化 .152.1.
2、2 涨落潮分布变化 .173 磨刀门河口盐淡水混合特征 .193.1 陆海水动力相互作用 .193.2 河口不同区段动力特征 .213.3 盐淡水混合过程 .23结论 .24参考文献 .25致谢 .27珠江磨刀门河口盐淡水混合过程分析摘要为进一步认识磨刀门河口动力特征和盐淡水混合过程规律，本文对以往文献资料的分析，详细描述了磨刀门河口的地貌特征，径流和海洋等动力特征。通过在磨刀门河口内主槽水道、拦门沙顶和口外海滨三个观测点进行 3 船同步的定点全潮连续观测所得的数据，对河口盐度的时空扩散变化特征进行了分析。分析发现，磨刀门河口为强径流弱潮流河口，汛期径流强劲，淡水基本控制磨刀门内海区，盐淡水混
3、合作用主要发生在拦门沙区域，枯期，径流动力锐减，混合区域内迁，冲淡水可上溯至灯笼山以上到大排沙位置。通过对磨刀门河流动力与海洋动力及其河海相互作用的分析，结合河口地形对水动力的影响，可将整个河口划分为四个动力带区：主槽下泄流控制区、涨潮流控制区、拦门沙过渡区和潮、波动力控制区。划分河口区域的方法更有利于分析河口的盐淡水混合过程。关键词：磨刀门河口；径流动力；海洋动力；河口动力分区；河口环流IIAnalysis on the Process of sail and fresh mix in the Modaomen Estuary of Pear River AbstractTo further
4、 understand the dynamic characteristics of Modaomen estuarine and salt water mixing law. This analysis of past literature, detailed description of the landscape features Modaomen estuary, runoff and ocean features such as power. Within the estuary through the main channel Modaomen channel, sandbar o
5、ffshore extension roof and the three observation points in all 3 vessels synchronized wave of continuous observation from fixed-point data, spatial and temporal spread of the estuary salinity variations were analyzed. Analysis showed that the strong runoff Modaomen weak trend for the estuary mouth.
6、Flood season, runoff strong, knife gate basic control sea water, salt water mixing occurs mainly in the sand bar area. Dry season, runoff power dropped, mixed regional Inland, freshwater can be traced back to the Lantern Hill location over to large sediment. By Modaomen river and sea power and its d
7、ynamic interaction analysis of Hohai, combined estuary hydrodynamic effect of topography on, the estuary can be divided into four power bands: Area under the control of the main channel discharge, flood current control region, transition zone sand bar and tidal, wave power control area. Estuary area
8、 by way of the mouth is more conducive to mixing of salt water.key words: Modaomen estuary; runoff power; ocean dynamics; River Power District; estuarine circulation1前言河口地区是河流与海洋的交汇地带，河流淡水一般由上层流向口外海域，海洋盐水则由下层侵人口门之内，由于水流紊动作用与分子扩散，盐淡水之间必然会产生掺混，即混合现象。盐淡水混合过程是河口区水动力过程的一个重要部分。有关河口盐淡水混合问题国内外已有较多研究。国外大致从年代
9、始就混合过程、类型及其划分等方面作了大量研究。我国入海河口众多，河口类型复杂，河口盐淡水混合亦各有明显特征。对河口区农田灌溉、工业和民用取水以及河口淤积等方面产生不同影响。因此，对河口盐淡水混合特征的研究，在理论与实践上均有一定价值。珠江磨刀门口出海航道，内联西江，外接南海，是珠江三角洲东侧各工业城市的主要出海通道之一。随着外向型经济的快速发展，西江已成为我国连接大西南和沿海港澳地区的一条水运大通道，而磨刀门水道是西江的主干出海水道，其洪泄量和输沙量约占西江口的 1/3，因此磨刀门河口的盐淡水混合过程的研究对于河口泄洪、抵御咸潮入侵意义重大。21 磨刀门河口动力特征 1.1 河口地貌特征珠江三
10、角洲基底地貌的特征是，在西、北江三角洲有北西向的五岭五谷，在东江有北东向的一岭两谷，主要河道就沿这些岭间谷地发育。在西、北江三角洲，除北西向的断裂带之外，还受北东向断裂的影响。因此，它的基底地貌表现为棋盘状格局，后者成为谷地的“ 门槛 ”。当河流遇到这些“门槛”时，切穿之处就成为口门，未能切穿之处则河道分汊。河流冲开缺口之后，堆积成扇形的三角洲，地理界称之为“冲缺三角洲 “。珠江三角洲就是由多个冲缺三角洲叠置组合而成的复合冲缺三角洲。这种构造与地貌格局造成了珠江河网三角洲发育的基础，而珠江三角洲的径流含沙量小和比降平缓的特性，则保证了河网的稳定发展。磨刀门及其临近地区作为华南准地台的一部分，中
11、生代燕山运动发生断裂和大规模的岩浆活动，构造受北东南西和北西南东向两组断裂系交叉支配，以后在喜马拉雅运动时，又受差异振荡运动的影响，发生块断隆起或陷落，造成许多块状山丘和盆地。冰后期海侵及珠江冲积的结果，形成了具有棋盘状的山丘。岛屿、低地和水网特色的珠江三角洲。而磨刀门水道则是在北西向的西江断裂的基础上发育起来的 3（图 1） 。3图 1 磨刀门河口在珠江三角洲中的位置Fig.1 Sharpening door the position in the pearl river delta river 磨刀门是西江的主要入海口门，也是珠江三角洲的主要泄洪通道。河口地形滩槽分异明显。磨刀门水道自然向
12、海外延伸，口内有一系列的山丘、海岛，自东而西有忙洲、横琴岛、石栏洲、鹤洲、横洲、马鬃岛、大、小冈岛和三灶岛等。岛屿之间有洪湾水道，磨刀门水道，白龙河水道和龙屎窟水道等。磨刀门水道主槽位于鹤洲与横琴岛之间，呈北西南东走向自然向外海延伸，槽床呈冲刷状态，至石栏洲岛以南河槽形态发生分汊，原有主槽向西南偏移，由于拦门沙东翼的推进，在拦门沙与石栏洲之间形成一条东南方向发展的深槽。三灶岛与鹤洲围垦区之间的白龙河水道是西垦区的排水通道，经龙屎窟出海，因来水来沙较少，淤积较快，浅滩较多，龙屎窟下段因涨潮流作用强，仍具有较深的深槽，但深槽长度较以前有所缩减。拦门沙东西两翼分别与横琴岛边滩和交杯沙浅滩衔接，呈新月
13、形沙坝向海突出。本论文的研究范围，主要为磨刀门河口段、口外海滨段及部分原磨刀门浅海区（图 2） 。4图 2 磨刀门河口地形图Fig.2 Sharpening door estuary topographic map1.2 径流动力特征根据资料分析与数据统计，西江径流以马口站为例，多年平均流量 7490m3/s，汛期流量 11735m3/s，枯期流量 3359m3/s，多年平均径流总量 2360 亿 m3，约占珠江水量的 74。西江径流年内分配不均，4-9 月份洪季径流量约占全年的 80，最大月径流量占全年的 18.7，径流年际变化最大值约是最小之值的 3 倍，年径流量变差系数为 0.21，均小
14、于北江、东江，与北方河流相比变率更小。珠江流域多暴雨，降雨强度大，时间长。汛期内一般每年有 5 次洪峰，若遇上大潮顶托和台风增水，水位很高。西江马口站洪峰流量远高于北江、东江洪峰流量，通常西江洪水涨落相对较慢，洪水经过三榕峡、大鼎峡、羚羊峡等峡谷的调节，洪峰较缓和。但集水面积大，洪水量多，洪峰仍很高，沿程各大支流汇入，使干流洪水过程呈多峰臃肿的形式。相比之下，北江洪水涨落较快，峰高而量相对较小。西江干流南下经各汊道分水，其中磨刀门水道分流量占绝对优势。磨刀门多年平均径流量为 923 亿 m3，其年内径流流量分配情况（马口站）如图 3。磨刀门泄洪流量约占马口站流量的三分之一，占西、北江径流量的四
15、分之一，居珠江三角洲八大口门之首（图 4） ，为珠江主要泄洪通道。5图 3 磨刀门河口平均流量年内变化Fig.3 The average flow years shapening door estuary changes图 4 珠江河口八大口门径流量变化Fig.4 Pearl river estuary channel runoff eight changes磨刀门河口径流量与进潮量比值为 5.78，径流占主导地位。据资料分析4，除龙屎窟外，各口断面的径流始终占主导地位。径流量和进潮量的比值0.1 者，一般在口外形成拦门沙5。磨刀门径流很强，拦门沙处于河口外。汛期洪水分别从龙屎窟、洪湾水道和磨
16、刀门水道排出，洪季小潮或大潮中水位以下时，磨刀门河口段由径流控制，下泄喷射流表现为惯性湍流扩散和摩擦湍流扩散特点。下泄喷射流扩散进入拦门沙范围，因河床摩擦影响，流速减慢；过拦门沙后，出口水流漂浮在高盐陆架水之上，此时表层下泄流几乎不受床底摩擦影响，表层冲淡水可扩散到口外海滨较远区域。枯季和平水期，磨刀门下泄喷射流在拦门沙内外坡表现为漂浮扩散水流的特点。由于受西南向沿岸流的影响，磨刀门入海径流向偏西方向扩散。1.3 海洋动力特征61.3.1 潮汐 磨刀门河口附近灯笼山站的潮性系数为 1.5，属于不规则半日混合潮，日潮不等现象显著。每个太阴日发生两次涨潮两次落潮，每一个半日潮历时约 12 个小时
17、25分钟，潮型一般是以高高潮低低潮低高潮高低潮的形式出现，大约经过 12 天或 13 天，潮型变为低高潮高低潮高高潮低低潮的形式。冬、春之间高高潮多处现在夜间，低低潮多出现于白天，夏、秋季则相反。磨刀门河口平均潮差不足 1m，属弱潮河口，据灯笼山站 19591998 站潮位资料统计，磨刀门多年平均潮差为 0.84m，最大涨潮潮差为 2.98m，平均最大潮差为1.73m；最大落潮潮差为 2.74m，平均最大落潮潮差为 2.06m。与鸡啼门、虎跳门比较，磨刀门潮差较小。枯水期，由于鸡啼门、虎跳门及崖门潮水上溯，在磨刀门水道附近汇潮，使干流汇潮区附近产生横比降，右岸水位高于左岸。汛期，西江强大洪流经
18、鸡啼门、虎跳门及崖门分流，又导致左岸水位高于右岸。磨刀门主流水道横比降的存在，将对泥沙输移及河道冲淤产生重要的影响。磨刀门河口潮波在上溯过程中变形，潮差自外海向陆沿程递减。据统计，三灶站多年平均潮差为 1.08m,口门附近灯笼山站多年平均潮差为 0.83m,上游的竹银站则减小为 0.66m，天河站减小为 0.46m。潮差向上游沿程减小，主要是受河床和径流摩擦阻力的影响，潮波的能量逐渐消耗所致。磨刀门河口潮汐在运动过程中，一方面受上游来水来沙阻拦，另一方面受岸线和水下地形的影响，在由外海向口门推进时，其前波增大，后波减缓，从而导致涨潮历时向上游逐步减小，落潮历时逐渐增加，落潮历时大于涨潮历时。据
19、大横琴站和灯笼山站 2003 年 9 月 26 日27 日的逐时潮位资料统计，大横琴站涨潮历时为11h，落潮历时为 14h，落潮历时比涨潮历时长 3h。灯笼山站涨潮历时为 10h，落潮历时为 15h，落潮历时比涨潮历时长 5h。1.3.2 潮流据实测数据和资料分析，磨刀门属于强径流弱潮流、洪潮混合影响的口门，山潮比为 5.77。当上游马口站流量大于 10000m3/s 时，径流影响明显加强；当马口站流量小于 6000m3/s 时，以潮流作用为主。磨刀门灯笼山站年平均涨潮量为 160 亿m3，占八大口门总涨潮量 4.25；落潮量为 1083 亿 m3，占八大口门总落潮量15.4。磨刀门河口不同区域潮流流向差异较大。在纵向上，自拦门沙外坡至口内，潮流流向具有旋转流半旋转流往复流的过渡变化特征。口外主要潮流方向为西北
