丰水期悬沙粒度的测定与分析

丰水期悬沙粒度的测定与分析

1同步进行测站布置研究区域是2000年9月在杭州进行的原型水文-沙流研究区域（图1）。调查分别在澉浦、乍浦及金山3个断面上,共18个测站同步进行,其中澉浦断面设测站4个,乍浦断面设测站8个,金山断面设测站6个,18个测站几乎覆盖了整个杭州湾水域。调查期间正值中秋节(秋分)大潮汛,并受到15号台风宝霞和14号台风桑美的影响。2水文泥沙观测样品样品来自2000年9月在杭州湾进行的原型水文泥沙观测所获取的648个悬沙粒度样品,其中澉浦断面的样品为144个,乍浦断面的样品为288个,金山断面的样品为216个。2.1悬沙粒度和粒度分析悬沙水样分别在大、中、小潮的涨急、落急、高平、低平4个潮时,按表、中、底3层采集,大潮采样时间为9月16～17日,中潮为9月5～6日,小潮为9月9～10日。水样在现场用国产2000mL模式采水器采集,用500mL塑料瓶或玻璃瓶密封。连续28h的测验结束后,样品用0.45μm的微孔滤膜过滤后,经红外线初步烘干。运回实验室的样品经蒸馏水溶解、超声波振荡后呈絮凝状的悬沙,将其分开为离散状,用英制TA型库尔特计数器获得悬沙粒度。使用英制库尔特计数器分析粉砂级和粘土级等较细悬沙样品效果较好,具有取样少,分析快的特点。对采集到的17个测站的612个样品采用TA型库尔特计数器进行粒度分析,1个测站的36个样品用“消光法”进行粒度分析。用TA型库尔特计数器分析粒度时,把悬沙粒径分为16个级别:1.59、2.00、2.52、3.17、4.00、5.04、6.35、8.00、10.10、12.70、16.00、20.20、25.40、32.00、40.30和50.80μm。用“消光法”分析粒度时,把悬沙粒径分为7个级别:100、50、25、15、10、5和3μm。2.2悬沙粒级出现频率统计对所获取的648个悬沙样品,按3条不同断面,大、中、小潮的涨急、落急、高平、低平4个潮时,分表、中、底3层进行统计,主要包括两个方面的计算:(1)悬沙的各粒级出现频率统计;(2)悬沙的中值粒径统计。3悬砂轴统计分析3.1悬沙粒径分布在杭州湾测验区域内,粒径为4.00～20.20μm的悬沙出现频率为76.1%～76.9%,粒径小于4.00μm的悬沙出现频率为13.8%～16.9%,粒径大于20.20μm的悬沙出现频率为5.5%～9.9%。从杭州湾中部区域到西部的湾顶区域,悬沙粒径值有逐渐增大的趋势。在金山断面粒径大于20.20μm的悬沙,其出现频率仅占5.5%,而在澉浦断面,粒径大于20.20μm的悬沙,其出现频率上升到9.9%,乍浦断面粒径大于20.20μm的悬沙出现频率在上述两者之间。粒径小于4.00μm的悬沙,从杭州湾西部到东部,出现频率逐渐增大(见表1)。3.2中潮期间,中潮内悬沙发生频率随着大、中、小潮的变化,粒径为4.00～20.20μm的悬沙,依然占主导地位,其出现频率在73.7%～79.4%,而粒径大于20.20μm的悬沙,其出现频率随大、中、小潮的变化而减小。大潮期间,粒径为4.00～20.20μm的悬沙,其出现频率从澉浦断面的76.6%增加到金山断面的79.4%,粒径大于20.20μm的悬沙,则从澉浦断面的11.0%减小到金山断面的6.1%。中潮期间,粒径为4.00～20.20μm的悬沙,其出现频率则以乍浦断面为多,占78.2%,澉浦与金山断面相当,分别占76.4%和75.1%,粒径大于20.20μm的悬沙从澉浦断面的8.6%减小到金山断面的5.3%。小潮期间,粒径为4.00～20.20μm的悬沙,在澉浦断面、乍浦断面和金山断面出现频率分别为75.3%、73.9%和73.7%,粒径大于20.20μm的悬沙,出现频率则从澉浦断面的10.2%下降到金山断面的5.4%(见表1)。3.3深度的出现频率从表2可以看出,悬沙粒径垂向变化较明显,粒径大于20.20μm的悬沙,出现频率随深度的增加而增大,表层的出现频率在5.1%～7.5%,底层增大到7.2%～12.7%。粒径小于4.00μm的悬沙,其出现频率则随水深的增加而变小,表层为16.9%～18.5%,底层减小到11.7%～14.7%。4悬砂平均粒度分析4.1悬沙中值粒径在杭州湾的测区内,全潮悬沙中值粒径的最大值为37.00μm(澉浦断面),最小值为4.65μm(乍浦断面),平均值为8.00～14.80μm(见表3)。平面上,悬沙中值粒径的变化主要有两个特点:一是悬沙中值粒径值自东向西迅速增大。在金山断面,悬沙中值粒径的最大值为17.40μm,最小值为4.82μm,平均值为8.00μm。在杭州湾中部的乍浦断面,悬沙中值粒径的最大值为17.60μm,最小值为4.65μm,平均值为8.46μm。而到湾顶的澉浦断面,悬沙中值粒径的最大值突升到37.00μm,最小值为5.45μm,平均值也上升到14.80μm。二是北岸海域的悬沙中值粒径值大于南岸海域的悬沙中值粒径值(北岸海域的代表站有G2001、Ⅰ2001、Ⅰ2002、Ⅲ2001和Ⅲ2002,南岸海域的代表站有G2004、Ⅰ2007、Ⅰ2008、Ⅲ2005和Ⅲ2006,其余为中部区域的代表站)。北岸沿海海域悬沙中值粒径的平均值在7.58～23.42μm,南岸沿海海域为7.77～10.94μm,中部海域则在8.65～10.04μm。4.2悬沙中值粒径杭州湾测区内,悬沙中值粒径值随水深的增加而迅速增大(见表4)。表层悬沙中值粒径的最大值为21.00μm(G2001站),最小值为4.75μm(Ⅰ2005站),平均值为7.45～10.32μm;中层悬沙中值粒径的最大值为33.00μm(G2001站),最小值为4.65μm(Ⅰ2007站),平均值为7.83～13.29μm;底层悬沙中值粒径的最大值为37.00μm(G2001站),最小值为5.20μm(Ⅲ2005站),平均值为8.72～15.62μm。杭州湾西部的澉浦断面表、底层悬沙中值粒径变化最大,东部的金山断面则变化较小。4.3小小小杭州湾测区内,悬沙中值粒径值随着大、中、小潮的转换而变小(见表4)。大潮期悬沙中值粒径的平均值为8.85～14.74μm,中潮期为7.81～12.19μm,小潮期为7.34～12.30μm,减小幅度达16%～24%。4.4粒径分布悬沙中值粒径随潮时的变换和海域的不同而变化。杭州湾测区大潮汛时悬沙中值粒径随低平、涨急、高平、落急4个不同潮时变化的统计结果见表5。在杭州湾西部的澉浦断面,悬沙中值粒径的平均值在涨急时为最大,达15.75μm,其次是在低平潮时,为15.65μm,高平及落急时分别为12.84μm和14.74μm,相差为2.91μm(最大值与最小值之差,下同)。在杭州湾中部区域的乍浦断面,中值粒径最大平均值出现在低平潮时,为10.50μm,其次是涨急、落急和高平时,分别为10.18μm、9.15μm和8.95μm,相差为1.55μm。在杭州湾东部区域的金山断面,最大值同样出现在低平潮时,为9.33μm,其它潮时差别不大,为8.45～8.97μm。5悬沙的中值粒径(1)杭州湾海域水体中,粒径为4.00～20.20μm悬沙的出现频率为最高,达76.1%～76.9%,而粒径小于4.00μm的悬沙,出现频率为13.8%～16.9%,粒径大于20.20μm的悬沙,出现频率仅为5.5%～9.9%。(2)水体中悬沙的中值粒径值自东(湾口)