學科研究方法
河口水文學是河流水文學與海洋水文學的邊緣學科,它把這兩門學科的基本原理和方法綜合套用於河口問題的研究中,並廣泛吸收和套用流體力學、水力學、化學、生物學和地理學的研究成果和方法。河口水文觀測是河口水文學研究的重要手段。包括長期的定點觀測和不定點的短期觀測,觀測內容包括流速和流向、波浪要素、含沙量、含鹽度、風速和風向、河床質和水下地形等。在河口泥沙運動和河口河床演變的研究中,模型試驗是經常使用的重要手段。建立河口水流和泥沙運動的物理模型和數學模型,藉助計算機模擬和求解河口水流、泥沙運動的基本規律,是現代河口水文學研究的基本方法。
研究簡史
早在1600年前,中國東晉葛洪(281年-316年)在《抱朴子》一書中,已提到錢塘江河口水流是一種“其底勢不泄”的往復波動現象。1842年英國G.B.艾里採用調和函式描述河口水流波動現象,提出了河口潮波理論。19世紀末,A.J.C.B.de.聖維南方程組用於河口水流研究中,成為近代河口水流計算的基礎。近代河口泥沙運動研究始於20世紀50年代,美圍H.A.愛因斯坦和R.B.克朗通過在舊金山灣多年的觀測和試驗,指出海水中黏性泥沙的運動形式與含沙濃度和絮凝作用有關.為揭示河口泥沙運動和河口河床演變的規律奠定了基礎。中國近代河口水文觀測始於1913年在長江吳淞口設立潮位觀測站.記錄逐時潮位過程。1917年在長江口、海河口、珠江口等處設站觀測風浪、潮位等。20世紀50年代,開始在長江河口區進行全潮同步多條垂線水文觀測。
河口特性
河口是河流與海洋交界的過渡區。在河口區,河流水位受海洋潮汐影響的最遠點稱潮區界,漲潮水流上溯的最遠點稱潮流界,漲潮水流中鹹水所及的最遠點稱鹹水界。潮區界、潮流界和鹹水界的位置,隨河流徑流大小和潮汐強弱而異,但三者的相對位置不變。在河口區的不同部位,水流和泥沙的運動特性不相同。在潮區界和潮流界之間,水位隨潮汐漲落而周期性地升降,但水流方向始終指向下游,為單向水流,泥沙運動遵循無潮河流的規律。在潮流界和鹹水界之間,水流周期性地往復運動,在漲落潮過程中經歷憩流期,流速和流向隨潮波進退而變化,底沙也往復進退,懸沙則上揚和落淤交替。在鹹水界以下,根據淡水和鹹水的混合情況,河口水流特性可分為3種類型:①強混合型。在淺水河口,由於徑流、潮汐和風的綜合作用,成淡水強烈混合,含鹽度在垂直方向分布較均勻,在水平方向自上游向下游遞增。②弱混合型。含鹽度垂向分布有明顯梯度,但往往無明顯鹹淡水分層現象。③高度成層型。垂直方向上鹹淡水界面清晰可辨,鹽水呈楔狀向上游潛入,稱為鹽水楔異重流。鹹水界以下的泥沙運動表現出絮凝現象、浮泥運動和出現最大渾濁帶等許多特點。