Observation of near-bottom transport of suspended sediment in the offshore area of abandoned Yellow River mouth
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摘要: 2016年11月及2017年2月，在南黄海废黄河口近岸海域投放海底三脚架进行全潮座底观测，获得了大、中、小潮期间的水位、近底部流速和悬沙浓度数据。分析结果表明，研究区海域潮流显著地受沿岸地形影响，流向与岸线大致平行，落潮流流向以NNW向为主，涨潮流流向以SSE向为主，具有往复流性质；落潮历时长于涨潮历时。研究区是南黄海近岸海域的高悬沙浓度中心之一，底部悬沙浓度通常都维持在500mg/L以上，高悬沙浓度出现的时刻略滞后于涨、落急时刻；大风浪可以导致悬沙浓度急剧升高，对悬沙浓度的影响在短时间尺度内可显著超过潮汐作用。研究发现，该海域的悬沙浓度变化可以通过将一个完整潮周期划分为4个时段：涨潮前期(加速)、后期(减速)和落潮前期(加速)、后期(减速)来讨论。在中潮落潮期间、小潮涨潮后期及落潮前期，悬沙浓度与潮流流速呈显著正相关关系，表明在此阶段悬沙浓度的变化主要受再悬浮作用控制；其他阶段，悬沙浓度与流速的正相关性不显著，悬沙浓度的变化可能与平流输运作用有关。悬沙在大潮期间向东净输运，在中潮期间向西南净输运，在小潮期间向东南净输运。总体上看，废黄河口海域沉积物以向南输运为主，表明这里是江苏中部海岸的重要物源。Abstract: In this study, a tripod equipped with an ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) and an OBS-3A was deployed to measure water levels, bottom current velocities and suspended sediment concentrations during the spring, moderate and neap tides in the offshore area of the abandoned Yellow River mouth in the Southern Yellow Sea in November 2016 and February 2017. The results show that the tide currents in the study area are significantly affected by coastal topography, and the current direction was roughly parallel to the shore line. The tidal current is in the direction of NNW during flood and SSE during ebb, which suggests that the study area is dominated by a rectilinear current. The ebb is longer than flood in duration. The research area is one of the centers of high suspended sediment concentration (SSC) in the offshore area of the south Yellow Sea, with a high SSC maintained over 500 mg/L from the spring to the neap. In general, the peak SSC is a little lag behind the peak flood or ebb currents. Heavy wind waves may cause a sharp rise in SSC, and its impact on SSC can significantly exceed tidal effects in a short time. The study found that the variations of SSC in a complete tidal cycle can be divided into four stages: the earlier flood, later flood, earlier ebb and later ebb. In the period of mid-ebb tide, neap earlier flood tide and later ebb tide, there was a positive correlation between SSC and tidal current, which indicate that the variations of SSC is dominated by resuspension. The variations in SSC in other stages may be affected by advection. The suspended sediment transport is found to be eastward during the spring, southeastward during the neap, and southwestward between the spring and neap. Generally speaking, the sediment in the abandoned Yellow River mouth is mainly transported southward, indicating that the study area is an important sediment source for the central coastal area of Jiangsu.
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河口海岸区域集聚了世界一半以上的人口和主要的国际大都市，是人类活动开发强度最大的地表区域。对这些区域的沉积动力特征、地貌演化和环境演化等进行深入研究，可为资源可持续利用、区域经济发展以及海洋环境保护等提供科学依据。河口海岸三角洲地区也是国内外研究的重点区域，众多专家、学者围绕三角洲形成演变、海岸冲淤、沉积动力等进行了广泛的研究并取得了诸多成果[1-5]。
废黄河三角洲是我国乃至全世界典型的现代废弃三角洲，自1855年黄河北归入渤海后，废黄河三角洲在海洋动力的作用下快速侵蚀，对海域的管理和防护提出了新的挑战。潮流和波浪导致的底部切应力对近岸沉积物的悬浮、输运、沉积以及海底地貌的演变都有着非常重要的作用[6]；悬沙浓度是海洋环境动力研究中的重要参数，是深入了解海洋沉积过程的一个重要因子[7]。前人对废黄河口海域的研究包括沉积物的分布特征、悬沙浓度单个潮周期变化以及沉积物输运趋势等[6, 8-10]；但是对于悬沙浓度的大、小潮变化，特别是冬季悬沙输运的观测和输运模式研究则相对薄弱。悬沙输运常造成“源”的侵蚀及“汇”的堆积，现代废黄河三角洲海域作为南黄海区域一个重要的沉积物“源”[11]，其输运模式，特别是向黄海外陆架、辐射沙脊群海域的通量、趋势所知甚少；此外，沉积物输运主要集中于底部水层，由于观测条件的限制，前人尚未就近底部悬沙输运开展过较长期的观测和研究。本文根据2016年11月6日至25日在废黄河口海域实测的近底部沉积动力数据，分析该海域的水动力和悬沙浓度特征，并对悬沙输运机制和趋势作定量探讨。
1. 研究区概况
有史以来，黄河下游河道在海河和淮河之间的华北平原内，历经多次改道，成为一条善淤、善决、善徙的堆积性河流[12]。位于苏北的废黄河三角洲，是南黄海西岸的古三角洲，于1128-1855年黄河夺淮入黄海期间携带大量沉积物堆积而成(图 1a)。黄河夺淮南流六百余年间，河口段主河道在三角洲扇面上摆动不大，主要表现为水沙沿主河道向海的输移和淤积及河口的不断延伸[13]。1855年后，由于黄河改道注入渤海，沉积物来源大量减少，河口海岸间原有的动力平衡被打破[14]，废黄河三角洲受到严重侵蚀而快速后退。在经过一百多年的持续侵蚀后，废黄河三角洲已有1/6的土地被沧海吞噬，岸线后退、水下三角洲被夷平、沉积物粗化等构成了废黄河三角洲的基本特征[15]。
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图 1 研究区域(a)与观测站位图(b)(水深基于1979年海图)Figure 1. Geographic location of study area(a)and location of observation station(b)(water depth based on sea chart of 1979)研究区主要受南黄海旋转潮波影响，废黄河口以东80km处有一无潮点(34°30′N、121°10′E)，在江苏北部沿海，除无潮点附近为不规则日潮，其余大多属于不规则半日潮[16]。近岸区涨潮流历时小于落潮流历时[17]，基本为往复流，涨潮流为SSE向，落潮流NNW向[11, 18]。
废黄河三角洲海岸的北段开敞方向为NNE向，南段为NEE向，来自外海的涌浪和风浪均可直接进入[17]，波浪作用是影响该处海岸形态变化的重要动力。海区全年盛行偏北向浪，受季风影响多以风浪为主的混合浪。南部偏北向浪的频率为63%，主浪向为ENE向，其频率为8%，强浪向为NW和N向；北部偏北向浪频率为68%，主浪向为ENE向，其频率为14%，强浪向为NE向[11]。
据估算，150多年来废黄河三角洲的年均侵蚀量达1亿m3(约1.4亿t/a)[15]，但对侵蚀产生的沉积物输运方向、输运量及其趋势存在较多争议。Zhou等[19]认为废黄河口被侵蚀的沉积物约有1/4沉积在废黄河水下三角洲深水斜坡区，1/4沉积在长江三角洲和江苏南部海岸，其余的沉积物都被输送至外海，可能沉积在黄海中部泥质区和济州岛南部泥质区；陈斌等[6]认为该海域沉积物主要向南(苏北辐射沙洲方向)和北(海洲湾方向)输运；张忍顺[20]认为废黄河陆上和水下三角洲受到强烈侵蚀，侵蚀下来的沉积物主要向南搬运。
2. 材料与方法
2.1 现场观测与样品处理
2016年11月在废黄河口(图 1b)(34.33°N、120.65°E)投放海底三脚架观测系统，进行了覆盖大、中、小潮的沉积动力连续观测。海底三脚架观测系统包括一个诺泰克公司生产的三维点式流速仪(ADV)和一个Campbell公司生产的光学浊度计(OBS)。其中，ADV传感器向下，测量的水层单元距离海底0.4m，采用间隔工作模式，观测间隔为15min，采样频率为16Hz，采样数为8192；OBS含有温盐传感器和压力探头，可以获得浊度、温度、盐度和水位数据，其中压力探头距离海底0.4m，也采用间隔工作模式，观测间隔为5min，采样频率为1Hz，连续采样1min，水位的观测精度为±0.5%。利用采水器在OBS探头附近采集大桶水样，收集水体中的悬沙进行浊度标定，采样频率为1天1次；同时在观测点附近采集底质样品进行粒度测量。
由于小潮观测期间出现较大的风浪，导致悬沙浓度异常升高，不利于大、中、小潮期间的资料对比；为此我们补充了2017年2月5日到2月6日的小潮全潮观测数据，观测站位和11月观测站位一致；除ADV观测间隔改为10min，采样数改为4096外，ADV和OBS的其他设置及其距底高度均与11月份野外观测设置相同。
为获取观测期间近底部的悬沙数据，将野外获得的水样和悬沙在室内进行浊度标定，标定过程中，OBS采用实时测量模式，其他参数设置和野外观测设置模式一致。仪器读数稳定后，连续读取10个浊度数据并做平均处理，代表该悬沙浓度对应的OBS浊度数据；同时在仪器探头附近抽取水样，水样采用孔径为0.45μm的滤膜进行过滤，过滤后的滤膜放置在40℃的恒温烘箱中48h，对其进行烘干处理；随后放在干燥皿中，冷却24h；最后使用十万分之一克的天平进行称量。将标定实验中获得的浊度值(NTU)与过滤之后获得的悬沙浓度值(SSC，单位mg/L)进行线性回归分析，建立悬沙浓度-浊度标定曲线[21]，从而将野外获得的浊度转化为悬沙浓度时间序列：
$$ {\rm{SSC}} = 1.13{\rm{NTU}} + 85.89 $$ (1) 从图 2可以看出，OBS获取的浊度数据和悬沙浓度之间具有极好的相关性，相关系数R2达到了0.99。
2.2 ADV数据质量的检查
在实际观测过程中，ADV声学传感器发射、接收的声波容易受到周边环境的干扰，加之仪器制造工艺的限制，原始ADV数据中包含噪声数据甚至无效数据(图 3a)。因此，首先采用“相空间分析法”进行数据信号阈值的检验、去毛刺、噪声的去除等[22-24]。鲁远征等[23]、芦军等[25]、刘欢等[26]在以前的研究中都详细论述了ADV数据质量检查的步骤，经过这种方法处理后，数据的质量和可信度均能得到保证，才能用于进一步的平均流的分析。可以看出，经处理后的流速数据(图 3b)在整体上和原始数据保持一致，噪声和毛刺数据都已被剔除。
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图 3 ADV实测原始流速数据(a)与经过“相空间分析法”剔除异常值后的流速数据(b)Figure 3. The original velocity of ADV (a) and the velocity after removing the abnormal values by phase-space thresholding method (b)2.3 波浪的计算
ADV已被广泛用于波浪参数的获取，Gordon等[27, 28]分别在破浪带和浅水区域测试并对比了ADV和Aquadopp测量波浪的准确度，认为这两种仪器均能够准确地获取波浪的波谱和波高。海面以下某深处的水压可以分为两部分，一是平均海平面到该处的压力，称为静压；另一个是由于波动而产生的压力，称为动压[29]。根据线性波理论，水面下Z (m)处的动压随时间的变化关系为：
$$ P\left( t \right) = \rho gA\frac{{{\rm{cosh}}\left( {k\left( {d + Z} \right)} \right)}}{{{\rm{cosh}}\left( {kd} \right)}}{\rm{cos}}\left( {kx - \omega t} \right) $$ (2) 式中，ρ为海水的密度(取值1025kg/m3)，g为当地的重力加速度(取值9.81m/s2)，k为波数(m-1)，A为表面波振幅(m)，d为水深(m)，ω为波浪圆频率(s-1)。
由于ADV能够获得高频的压力数据，根据线性波理论，将每个观测间隔内的压力谱转化成表面波谱[28]：
$$ {S_{\rm{s}}}\left( f \right) = {\left[ {\frac{{{\rm{cosh}}\left( {kd} \right)}}{{{\rm{cosh}}k\left( {d + z} \right)}}} \right]^2}{S_{\rm{p}}}\left( f \right) $$ (3) 式中Ss(f)为表面波谱，Sp(f)为压力谱，z为压力传感器所在的深度(m)(z轴向上为正)。通过对表面波谱数据进行谱分析可以得到波高的时间序列[30]，然后再对波高按照降序进行排序，取每个采样间隔(15min)内的前1/3的最大波高的平均值作为有效波高[31, 32]，可以进一步计算出波周期、波长等波浪参数。
3. 结果
3.1 水位和潮流特征
本文观测的水位采用的是相对基准面，即以三脚架的3个支撑脚落地点所形成的平面作为相对基准面。观测期间的最高水位为19.88m，最低水位为17.64m，最大潮差为2.24m，平均潮差为1.54m。水位特征表现为涨落潮历时不等，落潮历时长于涨潮历时，落潮历时一般比涨潮历时长2~3h(表 1)。除小潮(无风浪)外，落潮平均流速均大于涨潮平均流速，并且大潮>中潮>小潮(以下如无特殊说明，小潮包括有风浪期间和无风浪期间)；大、中、小潮的流速在一天出现4次峰值(图 4a-d)。大、中、小潮具有显著的往复流特征，潮流主流向为NNW-SSE(图 4e-h)。
表 1 观测站位潮汐特征值Table 1. Tidal characteristics of monitoring station统计参数 大潮 中潮 小潮(有风浪) 小潮(无风浪) 涨潮历时/h 4.25 4.04 4.58 4.75 落潮历时/h 7.83 7.88 7.08 6.75 落潮历时/涨潮历时 1.84 1.95 1.55 1.42 涨潮平均流速/m·s-1 0.51 0.47 0.20 0.30 落潮平均流速/m·s-1 0.54 0.53 0.24 0.28 平均风速/m·s-1 5.0 4.3 8.6 - 风向/(°) 175 99 305 - ![]()
图 4 水位、潮流时序图(a-d)和潮流矢量图(e-h)Figure 4. Time series of water level, current velocity(a-d) and vectors of tidal current(e-h)为进一步对潮流特征进行分析，通过引进差比关系，对潮流观测资料进行准调和分析[33]，获得了大、中、小潮的O1、K1、M2、S2、M4和MS4六个主要的分潮调和常数(表 2)。从表中可以看出，六个分潮的北分量调和常数均大于东分量；半日分潮流(M2，S2)的振幅均大于全日潮流(O1，K1)的振幅，这说明该研究区主要以半日潮流为主，呈现出半日潮流的特征。大、中、小潮(无风浪)的潮流性质均为0.1，小于0.5，说明该研究区属于正规半日潮流区[34]。
表 2 潮流调和常数Table 2. Harmonic constants of tidal currents分量 H/cm·s-1 G/(°) O1 K1 M2 S2 M4 MS4 O1 K1 M2 S2 M4 MS4 大潮 东 1 1 16 6 1 1 273 319 358 47 355 44 北 3 4 47 16 4 2 7 53 159 208 44 93 中潮 东 1 1 18 6 2 1 201 247 0 49 6 55 北 3 4 52 18 4 3 0 46 164 213 77 126 小潮(无风浪) 东 1 2 20 7 2 1 270 316 23 72 310 359 北 3 4 47 16 5 3 10 56 151 200 60 109 3.2 悬沙浓度特征
废黄河口区域的悬沙浓度较大，基本上都维持在500mg/L以上(图 5e-h)；测站表层底质样品的粒度分析结果表明，其表层沉积物较细，平均粒径为5~10μm。大潮期间，悬沙浓度出现4次峰值；中潮和小潮期间，悬沙浓度出现两次峰值。由于再悬浮的延迟效应和异源沉积物的平流输运[35]，使得测站悬沙浓度和波高、流速的最大值变化并不同步，而是有数小时的滞后期(图 5)。在无风浪或风浪较小期间(图 5a-c)，有效波高基本都低于0.5m，波浪对沉积物运动的影响可以忽略不计[36]，沉积物的运动主要受潮流控制。而在有风浪的小潮期间(图 5d)，由于风速较大，前期出现较大的波浪，悬沙浓度急剧增大，其时空分布模式与潮流的相关性被显著扰乱。
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图 5 水位、流速、悬沙浓度、有效波高时序Figure 5. Time series of tidal level, current velocity, suspended sediment concentration, and significant wave height4. 讨论
4.1 悬沙浓度的控制机制
影响悬沙运动的因素众多，有潮流、波浪、径流、风、湍流、絮凝作用等。Villard和Kostaschuk[37]认为悬沙浓度与底部剪切流速有关；Chen等[38]认为絮凝作用对悬沙浓度有影响；Wright等[39]认为波浪作用下初始堆积沉积物再悬浮与底层悬沙浓度的变化密切相关；汪亚平等[40]在潮间带的观测发现，在潮周期内观测到的多个悬沙浓度峰值，主要与涨潮前锋的水体紊动和沉积物再悬浮作用有关，平流作用也是一个不可忽略的作用；李九发等[41]认为在一个潮周期内转流时刻极易发生再悬浮，使水体中下层的悬沙浓度增高。
河口近岸水体中悬沙的来源不外乎水平方向的输入(平流)和底部泥沙的再悬浮[42]。众所周知，在潮汐环境中，再悬浮一般与底部流速有较好的对应关系，而平流输运需要布置2~3个或更多站位，获取空间梯度方能进行分析[35, 43, 44]。当悬沙浓度和流速呈正相关时，随着流速的增大，底部泥沙被侵蚀、悬浮，从而导致底部悬沙浓度增大，此时悬沙浓度主要受再悬浮作用的控制[45, 46]。受潮流、地形、波浪等多种因素的影响，废黄河口悬沙浓度变化极其复杂，一个潮周期内悬沙浓度的控制因素可能不尽相同，导致整体考虑并不能得出规律性的结论，于是我们采用了潮周期分段的方法讨论了悬沙浓度的控制因素。
为了分析潮周期内悬沙浓度的控制机制，将潮流分解到主流向，并将一个潮周期按照潮流转向及涨憩(落憩)时刻分解为涨潮前期、涨潮后期、落潮前期及落潮后期4个阶段[47](潮流转向及涨憩(落憩)前后数据不考虑)，分别探讨每个阶段悬沙浓度与流速之间的关系(图 6)，并进行了显著性检验(表 3)。
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图 6 悬沙浓度和主流向流速的相关性(流速大于0表示潮流向西北，小于0向东南)Figure 6. The correlation between SSC and major current(u>0, means tidal current northwestward; u < 0, means tidal current southeastward)表 3 显著水平测验(p值)Table 3. The test of confidence level (p value)涨潮前期 涨潮后期 落潮前期 落潮后期 大潮 0.000 0.013 0.000 0.008 中潮 0.030 0.013 0.002 0.000 小潮(无风浪) 0.003 0.001 0.000 0.000 小潮(有风浪) 0.104 0.000 0.046 0.924 涨潮前期，随着外海潮波向河口推进，水位开始上涨，落潮流速减慢，但水流方向仍指向海洋；涨潮后期，由于外海潮波进一步向河口推进，河口水位不断上升，涨潮流速逐渐增大，潮流发生转向；落潮前期，外海开始落潮，水位开始下降，涨潮流速减慢，但仍大于落潮流速；落潮后期，水位继续下降，落潮流速递增，流向开始指向海洋。大潮期间，悬沙浓度与流速始终呈负相关性，涨潮前期、涨潮后期、落潮前期及落潮后期4个阶段悬沙浓度与流速的相关系数分别为0.97，0.56，0.95，0.53，p值始终小于0.05，负相关性显著(图 6a，表 3)。
中潮涨潮前期及涨潮后期，悬沙浓度和流速呈负相关性，相关系数分别为0.73和0.74，p < 0.05，负相关性显著；落潮前期和落潮后期，悬沙浓度和流速呈正相关性，相关系数分别为0.76和0.80，且p < 0.05，悬沙浓度和流速具有显著正相关性，悬沙浓度主要受再悬浮作用控制(图 6b，表 3)。
小潮无风浪期间的涨潮前期及落潮后期，悬沙浓度随流速波动非常小，悬沙浓度和流速呈负相关性，相关系数分别为0.65和0.98，p < 0.05，负相关性显著；涨潮后期和落潮前期，悬沙浓度和流速呈正相关性，相关系数分别为0.70和0.91，p < 0.05，悬沙浓度和流速具有显著正相关性，悬沙浓度受再悬浮作用控制(图 6c，表 3)。
小潮有风浪期间，受风浪影响，悬沙浓度时空分布和潮流之间的相关性被扰乱，说明风浪对悬沙浓度的影响很大，对悬沙浓度的影响在短时间尺度内可以超过潮汐作用(图 6d，表 3)。
综上，在中潮落潮期间、小潮涨潮后期及落潮前期，悬沙浓度与潮流流速呈显著正相关关系，表明在此阶段悬沙浓度的变化主要受再悬浮作用控制；其他阶段，流速和悬沙浓度没有显著的正相关性，悬沙浓度的变化可能与平流输运作用有关。
4.2 悬沙输运模式
为了得出潮周期内的悬沙通量Q，采用下式计算：
$$ Q = \int_0^T {{\rm{SSC}} \times v{\rm{d}}t} $$ (4) 其中，v为该点的流速(m/s)，SSC为悬沙浓度(mg/L)，T为潮周期水位闭合的时间长度(s)。
结果表明，涨潮期间悬沙沿岸向南输运，落潮期间悬沙沿岸向北输运(表 4，图 7)。悬沙在大潮期间向东净输运，净悬沙输运方向和余流方向基本一致；在中潮期间，废黄河三角洲被侵蚀的沉积物向西南输运；小潮无风浪期间，悬沙沿岸向东南输运；小潮风浪期间悬沙浓度较大，净悬沙输运量是大潮的20倍，是中潮的60倍，尤其在12点到17点期间，悬沙浓度急剧增大(图 5h，图 7d)，导致小潮期间的悬沙净输运方向受到了该时间段的控制，悬沙沿岸向东南输运。总体上看，该海域的悬沙输运方向主要是向南。
表 4 废黄河口外海域测站(站位位置见图 1)的悬沙通量Table 4. The fluxes scale of suspended sediment during a tidal period of the abandoned Yellow River潮期 日期与时间 悬沙通量(×103kg/m2)/方向(°) 余流(m/s)/方向(°) 涨潮 落潮 净通量 大潮 11/16/16:00-11/17/17:30 9.24/172.36° 9.58/355.43° 0.62/88.97° 0.017/64.37° 中潮 11/13/14:00-11/14/15:15 6.78/172.89° 7.08/350.88° 0.21/242.79° 0.026/354.65° 小潮(无风浪) 2/5/08:00-2/6/09:00 5.22/190.58° 3.01/45.80° 3.27/158.43° 0.031/330.47° 小潮(有风浪) 11/9/20:45-11/10/23:45 16.17/165.45° 7.37/10.10° 12.01/147.94° 0.043/9.83° ![]()
图 7 悬沙输运率的时间序列(箭头指向悬沙输运方向)Figure 7. The time series of suspended sediment transport rate (Arrow pointing to the direction of suspended sediment transport)5. 结论
(1) 该海域涨落潮历时不等，落潮历时大于涨潮历时，落潮平均流速大于涨潮平均流速，潮流具有明显的往复流性质，潮流的流向为NNW-SSE向。废黄河三角洲悬沙浓度大，基本都大于500mg/L，悬沙粒径较细。大潮时，悬沙浓度在600mg/L上下波动；在有风浪的小潮期间，由于受大风、波浪的影响，悬沙浓度可达4000mg/L。受再悬浮延迟作用影响，悬沙浓度的高值一般落后于流速、波高的峰值。
(2) 在中潮落潮期间、小潮涨潮后期及落潮前期，悬沙浓度的变化主要受再悬浮作用控制；其他阶段，悬沙浓度的变化可能主要与平流输运作用有关。悬沙在大潮期间向东净输运，在中潮期间向西南净输运，在小潮期间向东南净输运。总体上看，废黄河口海域沉积物以向南输运为主，表明这里是江苏中部海岸的重要物源。
致谢: 南京大学地理与海洋科学学院朱庆光、夏添、兰庭飞等参加了本项研究有关的沉积动力学现场观测，李远参加了水样、沉积物样品分析及OBS标定，朱庆光在水动力数据处理方面给予诸多帮助，谨致谢忱。 -
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图 1 研究区域(a)与观测站位图(b)
(水深基于1979年海图)
Figure 1. Geographic location of study area(a)and location of observation station(b)
(water depth based on sea chart of 1979)
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图 3 ADV实测原始流速数据(a)与经过“相空间分析法”剔除异常值后的流速数据(b)
Figure 3. The original velocity of ADV (a) and the velocity after removing the abnormal values by phase-space thresholding method (b)
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图 4 水位、潮流时序图(a-d)和潮流矢量图(e-h)
Figure 4. Time series of water level, current velocity(a-d) and vectors of tidal current(e-h)
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图 5 水位、流速、悬沙浓度、有效波高时序
Figure 5. Time series of tidal level, current velocity, suspended sediment concentration, and significant wave height
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图 6 悬沙浓度和主流向流速的相关性
(流速大于0表示潮流向西北，小于0向东南)
Figure 6. The correlation between SSC and major current
(u>0, means tidal current northwestward; u < 0, means tidal current southeastward)
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图 7 悬沙输运率的时间序列(箭头指向悬沙输运方向)
Figure 7. The time series of suspended sediment transport rate (Arrow pointing to the direction of suspended sediment transport)
表 1 观测站位潮汐特征值
Table 1 Tidal characteristics of monitoring station
统计参数 大潮 中潮 小潮(有风浪) 小潮(无风浪) 涨潮历时/h 4.25 4.04 4.58 4.75 落潮历时/h 7.83 7.88 7.08 6.75 落潮历时/涨潮历时 1.84 1.95 1.55 1.42 涨潮平均流速/m·s-1 0.51 0.47 0.20 0.30 落潮平均流速/m·s-1 0.54 0.53 0.24 0.28 平均风速/m·s-1 5.0 4.3 8.6 - 风向/(°) 175 99 305 - 
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表 2 潮流调和常数
Table 2 Harmonic constants of tidal currents
分量 H/cm·s-1 G/(°) O1 K1 M2 S2 M4 MS4 O1 K1 M2 S2 M4 MS4 大潮 东 1 1 16 6 1 1 273 319 358 47 355 44 北 3 4 47 16 4 2 7 53 159 208 44 93 中潮 东 1 1 18 6 2 1 201 247 0 49 6 55 北 3 4 52 18 4 3 0 46 164 213 77 126 小潮(无风浪) 东 1 2 20 7 2 1 270 316 23 72 310 359 北 3 4 47 16 5 3 10 56 151 200 60 109
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表 3 显著水平测验(p值)
Table 3 The test of confidence level (p value)
涨潮前期 涨潮后期 落潮前期 落潮后期 大潮 0.000 0.013 0.000 0.008 中潮 0.030 0.013 0.002 0.000 小潮(无风浪) 0.003 0.001 0.000 0.000 小潮(有风浪) 0.104 0.000 0.046 0.924
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表 4 废黄河口外海域测站(站位位置见图 1)的悬沙通量
Table 4 The fluxes scale of suspended sediment during a tidal period of the abandoned Yellow River
潮期 日期与时间 悬沙通量(×103kg/m2)/方向(°) 余流(m/s)/方向(°) 涨潮 落潮 净通量 大潮 11/16/16:00-11/17/17:30 9.24/172.36° 9.58/355.43° 0.62/88.97° 0.017/64.37° 中潮 11/13/14:00-11/14/15:15 6.78/172.89° 7.08/350.88° 0.21/242.79° 0.026/354.65° 小潮(无风浪) 2/5/08:00-2/6/09:00 5.22/190.58° 3.01/45.80° 3.27/158.43° 0.031/330.47° 小潮(有风浪) 11/9/20:45-11/10/23:45 16.17/165.45° 7.37/10.10° 12.01/147.94° 0.043/9.83°
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