长江口区悬浮泥沙浓度模拟及输运趋势研究

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1、长江口区悬浮泥沙浓度模拟及输运趋势研究摘要长江入海泥沙量呈显著下降趋势，水下三角洲局部出现蚀退迹象，河口口门区(三角洲前缘核心区)是整个三角洲对流域来沙量变化反应最敏感的区域，探索流域来沙减少背景下，长江河口最大浑浊带和前沿潮滩地区悬沙输移的变化，能加深三角洲转型期演变的认识；其应用价值在于有助于了解今后长江三角洲演变的规律，为滩涂资源的中长期规划和利用提供参考。测量海水的悬浮泥沙浓度(SSC)是开展研究的基础，但传统的方法一般为采水法和光学观测法，采水法效率极低，耗资巨大，获得的数据有限，光学仪器在空间和时间分辨率上受限制，而且扰乱了原来的流场。本研究根据2006年夏季、冬季及

2、2007年春季、秋季在长江口区的16个站位现场观测的资料，提取了ADCP的回声强度信号，在搜集其他资料的基础上，进行了5个方面的研究：(1)通过线性外差的方法反演表层的悬浮泥沙浓度；(2)通过声纳方程计算悬浮泥沙的后向散射强度(SV)，找出后向散射强度与悬浮泥沙浓度之间的关系；(3)把海流、粒径、温度、盐度、黄色物质作为输入层变量，利用BP人工神经网络反演不同季节的悬浮泥沙浓度，探讨适合长江口区快速测量悬浮泥沙浓度的最佳反演模式；(4)利用一般线性模型(GLM模型)评估海流、粒径、温度、盐度、黄色物质对悬浮物浓度拟合的显著效应；(5)比较不同季节悬浮物浓度的特征，并讨论粒径与悬浮

3、物沉积间的关系。结果表明：春季航次中，拟合值和实测值相对差的平均值为37．8％，’夏季航次中，拟合值和实测值相对差的平均值为41．2％，秋季航次中，拟合值和实测值相对差的平均值为26．3％，冬季航次中，拟合值和实测值相对差的平均值为30．7％。因此，拟合精度从低到高的顺序是秋季>冬季>春季>夏季。在不考虑海流因素的情况下，1年中拟合值和实测值相对差的平均值大小顺序为冬季>春季>夏季>秋季，4个季节的平均相对差为56．9％。在不考虑温度因素的情况下，4个季节按照相对差的平均值从大到小的顺序是冬季>秋季>夏季>春季，年内的平均值r。为41．9％。在不考虑温度因素的情况下，全年拟合值和

4、实测值的相对差为49．5％，按照季节来排序，冬季>夏季>春季>秋季。在不考虑粒径的情况下，春季航次拟合值和实测值的差的相对值为45．0％，其中相对差最大为137．7％，出现在北支出口，最小的是5．9％，出现在南汇嘴附近。在不考虑黄色物质浓度的情况下，春季航次拟合值和实测值的差的相对值为39．3％，其中相对差最大为81．1％，出现在北支出口处，最小的是2．8％，出现在北支中部。把计算出的后向散射强度作为横坐标，把对应站点的表层悬浮泥沙浓度作为纵坐标，首先利用3S检查(P=O．05)剔除异常值，然后把剩下的数据用指数回归的形式分析了后向散射强度与悬浮泥沙浓度的关系，说明后向散射强度与

5、悬浮泥沙浓度有很好的相关性。海流与粒径的交互效应最大，其他依次为海流与盐度的交互效应、粒径与温度的交互效应、海流与温度的交互效应、粒径与盐度的交互效应。最小的为温度与盐度的交互效应，以及黄色物质与其他环境因子的交互效应不显著。单个因子的效应中，海流的效应最大，其次为粒径。温度、盐度处于相同的效应水平上。利用Gao-Collins粒径趋势分析模型表明九段沙沉积物从低滩向高滩输运，面积在不断增大，顾园沙沉积物从高滩向低滩输运，潮问带趋于平坦，这与实际情况是吻合的。说明Gao—Collins粒径趋势分析模型是可以应用于泥沙输运和地貌演变研究的．由以上研究结果表明，利用ADCP来计算悬浮

6、泥沙浓度是可行的。在利用回声强度来拟合悬浮物浓度值时，海流、粒径、温度和盐度是必须考虑的因素。黄色物质可以不予考虑。利用Gao-Collins粒径趋势分析模型表明九段沙下沙和中沙的沉积物从低滩向高滩输运，顾园沙沉积物从高滩向低滩输运，但与水流的关系很难确定，需要做进一步的研究。关键词：悬浮泥沙浓度，ADCP，GLM模型，BP算法，Gao-Collins粒径趋势分析ⅡTheSimulationofSuspendedSedimentConcentrationanditsTransportionTrendinChangjiangEsturayABSTRACTsedimentspours

7、intothee嬲tChinaseafromtheChangjiangestuaryisdecreasingmarkedly．subaquaticdeltahasthetrendoferoding,theestuaryisthemostsensitiveareatothefluxofsediments．SOItiSnecessarytostudytransformationofra醒imumturbidzon．eandthetransportionofsuspendedsedim