渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部懸浮體夏季輸運(yùn)過(guò)程與機(jī)制

王燕，陳斌，李日輝，徐曉達(dá)，蘇大鵬

1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，青島 266237

2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266237

渤海灣毗鄰現(xiàn)代黃河三角洲，沿岸主要為砂質(zhì)淤泥質(zhì)海岸，其沉積物主要來(lái)自沿岸河流攜帶的大量泥沙，受河流與沿岸細(xì)粒物質(zhì)大量供給和潮流作用為主的海洋動(dòng)力控制，呈不規(guī)則帶狀和斑塊狀分布，沿岸粒度較粗，多為粉砂和黏土粉砂，東北部沿岸多為砂質(zhì)粉砂，中部海域粒度較細(xì)，多為黏土軟泥和粉砂質(zhì)軟泥[1]。渤海灣沿岸有多條河流，如黃河、海河、灤河等，其中黃河和灤河是渤海灣沉積物的主要來(lái)源[2]，并以黃河入海泥沙量最大[3]。黃河每年入海泥沙約11億t，大量入海泥沙在黃河口沉積下來(lái)，不僅使河流入海流路發(fā)生頻繁變遷，而且導(dǎo)致河口三角洲快速淤積[4-7]。在海洋動(dòng)力作用下，大量細(xì)顆粒泥沙自黃河口三角洲向北、東北、西北方向海域傳輸，可達(dá)到渤海灣灣頂[8-9]。自1976年以來(lái)其北部廢棄的三角洲葉瓣遭受強(qiáng)烈的海岸侵蝕，在冬季強(qiáng)海洋動(dòng)力作用下，大量再懸浮沉積物為渤海灣區(qū)域提供充足的物源供應(yīng)[3,10-11]。隨著人類(lèi)活動(dòng)的增強(qiáng)，河流入海徑流量和泥沙量明顯減少，粒度粗化[6,10,12]，大量泥沙快速沉積在河口附近，在波浪和潮流的控制下，泥沙再懸浮并在渤海海域傳輸，在沿岸懸浮體濃度明顯高于渤海灣中部[13-14]，水體底層濃度明顯高于表層濃度，懸浮體濃度的分布呈季節(jié)性分布特征[3,11,15-16]，冬季渤海灣在強(qiáng)風(fēng)浪的再懸浮和沿岸流的搬運(yùn)作用下，懸浮體濃度分布明顯高于海洋動(dòng)力較弱的夏季[3,17-18]，水體的層化混合過(guò)程對(duì)黃河入海懸浮體傳輸過(guò)程起到重要的控制作用[6,19]。除此之外，渤海灣海域懸浮體的分布還具有明顯的大小潮差異，大潮時(shí)期懸浮體濃度高于小潮時(shí)期[20]。因此，不同時(shí)段、不同區(qū)域內(nèi)，渤海灣海域懸浮體的分布特征與海域內(nèi)海洋動(dòng)力條件有著密不可分的關(guān)系，要了解該海域懸浮體分布的變化規(guī)律，就需要分不同時(shí)段對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)研究，才能更全面地掌握渤海灣懸浮體的運(yùn)移特征。但是迄今為止對(duì)黃河三角洲北部和渤海灣泥質(zhì)區(qū)毗鄰海域再懸浮沉積物的輸運(yùn)過(guò)程及其沉積分布尚缺乏系統(tǒng)性觀測(cè)研究，這方面的觀測(cè)有待加強(qiáng)。大量的研究表明[21-23]，近海沉積物輸運(yùn)過(guò)程及其沉積分布與污染物和生源要素的擴(kuò)散具有極為密切的關(guān)系，是影響區(qū)域生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的重要因素。渤海灣周邊城市人口稠密，大中城市密集，有重要能源生產(chǎn)基地，是目前我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)之一。隨著大規(guī)模的圍海造地工程和周邊臨港工程建設(shè)，填海面積增加的同時(shí)，大量來(lái)自陸域的重金屬和污染物較易附著在懸浮體上隨徑流入海，并在海洋動(dòng)力的作用下，在近岸海域擴(kuò)散和沉積，對(duì)近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響[24-27]。因此渤海灣及毗鄰海域不同時(shí)間尺度的沉積動(dòng)力過(guò)程及其環(huán)境效應(yīng)，有利于推進(jìn)對(duì)該海域沉積動(dòng)力學(xué)和“源–匯”過(guò)程研究的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，對(duì)區(qū)域環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

本文在前人的研究基礎(chǔ)上，對(duì)渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部靠近黃河三角洲北部海域的夏季懸浮體濃度、水體溫鹽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了25 h連續(xù)觀測(cè)調(diào)查，對(duì)懸浮體輸運(yùn)過(guò)程展開(kāi)了時(shí)空對(duì)比分析，并探討了其水動(dòng)力機(jī)制。

1 材料及方法

1.1 數(shù)據(jù)采集

2012年8月20日—9月10日在渤海灣海域完成了對(duì)10個(gè)站位的海流連續(xù)25 h定點(diǎn)觀測(cè)，并每隔1 h對(duì)垂向剖面進(jìn)行溫度、鹽度和濁度的觀測(cè)，采集表、中、底3層水位的懸浮體水樣用于懸浮體濃度的實(shí)驗(yàn)室抽濾測(cè)試分析（圖1）。其中，流速、流向及水深數(shù)據(jù)采集使用美國(guó)SonTek公司生產(chǎn)的聲學(xué)多普勒流速剖面儀ADCP（工作頻率為300 kHz，盲區(qū)為1 m，測(cè)流誤差＜5 mm/s和＜1°）來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)層間隔設(shè)置為1 m，定點(diǎn)觀測(cè)采樣頻率設(shè)為10 s，溫度、鹽度及濁度數(shù)據(jù)采集使用美國(guó)Seabird公司生產(chǎn)的SBE19 Plus多參數(shù)水質(zhì)剖面儀來(lái)進(jìn)行觀測(cè)（溫度、電導(dǎo)率和濁度的精度分別為＜0.1°C、0.001 mS/cm和0.01 NTU），用絞車(chē)以平均每2 s下放1 m的速度下放儀器，平均每0.2 s可獲取一個(gè)數(shù)據(jù)，懸浮體水樣采集使用美國(guó)Seabird公司生產(chǎn)的SBE ECO55自動(dòng)采水器進(jìn)行采集，該儀器與SBE19Plus集成在一起。懸浮體水樣采集以ADCP測(cè)深為準(zhǔn)，分層進(jìn)行采?。ū韺訕尤∽运? m以內(nèi)，中層樣取自0.5倍水深處，底層樣取距底0.5～2 m處），與溫度、鹽度及濁度數(shù)據(jù)采集同步進(jìn)行。本文采用本航次調(diào)查的10個(gè)站位中位于渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部的5個(gè)站位（A1—A5站）的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行懸浮體輸運(yùn)過(guò)程分析。

圖 1 研究區(qū)域及定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)站位泥質(zhì)區(qū)位置出自文獻(xiàn)[28]，遙感底圖來(lái)自https://wvs.earthdata.nasa.gov/Fig.1 The study area and in-situ observation stationsThe location of mud area from reference [28], remote sensing map from https://wvs.earthdata.nasa.gov/

1.2 數(shù)據(jù)處理

懸浮體水樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行雙濾膜抽濾測(cè)試，抽濾實(shí)驗(yàn)采用孔徑0.45 μm的醋酸纖維濾膜進(jìn)行雙膜抽濾矯正，抽濾前將濾膜以45°C烘干24 h并稱得上膜前質(zhì)量（Wt1）和下膜前質(zhì)量（Wb1），稱重采用萬(wàn)分之一的電子天平，抽濾后再以45°C烘干24 h并稱得上膜后質(zhì)量（Wt2）和下膜后質(zhì)量（Wb2），并記錄抽濾水體體積（V）通過(guò)計(jì)算公式（1）計(jì)算懸浮體濃度（SSC）。

選取10個(gè)站位SSC測(cè)試結(jié)果，對(duì)采集懸浮體樣品所在的垂向2 m范圍內(nèi)的懸浮體濁度進(jìn)行平均計(jì)算，并與SSC進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖2所示，相關(guān)系數(shù)R2=0.83，擬合結(jié)果較好，可參考擬合結(jié)果，根據(jù)懸浮體濁度的觀測(cè)結(jié)果，對(duì)SSC進(jìn)行擬合判定。

圖 2 懸浮體濃度（SSC）與濁度的相關(guān)性數(shù)據(jù)Fig.2 Correlation between suspended sediment concentration(SSC) and turbidity

圖 3 各站位25 h流速矢量圖潮汐和潮流類(lèi)型出自文獻(xiàn)[29]。Fig.3 Current vectors in 25 hours at each stationTidal and current types are from reference [29].

2 結(jié)果

2.1 潮流特征

渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部潮流以M2潮流為主[29-30]，從圖3和圖4的流速矢量圖以及圖3潮流類(lèi)型分布[29]可以看出，A1、A2、A3、A5站的潮流類(lèi)型為規(guī)則半日潮流，A4站潮流類(lèi)型為不規(guī)則半日潮流，A1站為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流，A2站為E-W向往復(fù)流，A3、A4、A5站為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流。從圖4水深變化以及圖3潮汐類(lèi)型分布[29]可以看出，A1、A2、A4站的潮汐類(lèi)型為不規(guī)則半日潮，A3站為不規(guī)則全日潮，A5站處在不規(guī)則全日潮的位置，而在觀測(cè)期間，A5站出現(xiàn)半日潮特征。各站位的流速東西分量u明顯高于流速南北分量v（圖4），u分量流速超過(guò)40 cm/s的歷時(shí)超過(guò)觀測(cè)歷時(shí)的1/2，v分量流速低于40 cm/s的歷時(shí)占觀測(cè)歷時(shí)的主要部分。A1站漲潮流為SW向，落潮流為NE向；A2站漲潮流為W向，落潮流為E向；A3站漲潮流和落潮流均有N向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為E向的現(xiàn)象；A4站漲潮流為SE向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為NW向，落潮流為NW向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為SE向；A5站漲潮流和落潮流均有NW向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周回到NW向的現(xiàn)象。

圖 4 各站位垂向平均流速矢量與流速各分量（u，v）時(shí)空分布圖Fig.4 Vertical mean current vectors and temporal and spatial distributions of current components (u, v) at each station

2.2 溫鹽交換過(guò)程

從各站位溫鹽垂向剖面結(jié)構(gòu)可以看出（圖5），受各站位漲落潮流影響，水體的垂向溫鹽結(jié)構(gòu)具有周期性分布的特點(diǎn)。整體來(lái)看（圖6），水深最淺、最靠近岸邊的A1站（水深5～15 m）溫度最高，鹽度最低，水深15～20 m的A2站和A5站溫度和鹽度都偏高，水深大于20 m的A3站和A4站溫度偏低，鹽度偏高。這說(shuō)明渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部海域，15 m等深線以淺海域受周邊徑流高溫淡水影響較大，15～20 m范圍高溫淡水與低溫鹽水交匯，鹽度明顯升高，20 m以深海域主要受渤海中部低溫高鹽水舌入侵影響，水體溫度偏低。

圖 5 各站位溫鹽結(jié)構(gòu)時(shí)空分布圖Fig.5 Spatial and temporal distribution of thermohaline structure at each station

圖 6 各站位溫度和鹽度范圍比較Fig.6 Comparison in the range of temperature and salinity at each station

A1站SW向漲潮流從灣外帶來(lái)低溫高鹽的水體，NE向落潮流向?yàn)惩鈳ё呓兜母邷氐望}的水體；灣口處A2站W(wǎng)向漲潮流從灣外帶來(lái)低溫高鹽水體，E向的落潮流從灣內(nèi)帶出高溫低鹽水體，主要在表層水深10 m范圍內(nèi)傳輸，10 m以深水體為鹽度較高、溫度較低的水體；A3站的溫鹽結(jié)構(gòu)在漲潮和漲平階段，在表層10 m范圍內(nèi)層化明顯，出現(xiàn)高溫低鹽水體，10 m以深水體垂向較均勻，在落潮和落平階段，水體溫鹽垂向結(jié)構(gòu)整體均勻，主要為溫度和鹽度都相對(duì)較高的水體；A4站和A5站的溫鹽結(jié)構(gòu)較其他站位更穩(wěn)定，溫度自上而下逐漸降低，鹽度自上而下逐漸升高，A4站（站位水深約25 m）在水深15 m（自海面向下）處溫鹽梯度較大，A5站（站位水深約20 m）則是在水深10 m處溫鹽梯度較大，兩站連線與黃河口附近岸線和等深線接近垂直，呈NE向展布，說(shuō)明夏季黃河口高溫低鹽的淡水向20 m以深的渤海中部海域傳輸?shù)姆绞?，主要為表層傳輸?shù)挠馉盍餍问健?/p>

2.3 SSC時(shí)空變化特征

從圖7可以看出，渤海灣內(nèi)（A1站）和灣口（A2站）處高濁度懸浮體多出現(xiàn)在漲急和落急時(shí)期，較高的流速對(duì)底質(zhì)掀沙作用加強(qiáng)（圖8a），其中A1站漲平后到落急期間SSC明顯降低，可見(jiàn)，在渤海灣南部灣內(nèi)的近岸海域，大部分底質(zhì)再懸浮的泥沙還是隨著漲潮流向?yàn)硟?nèi)匯聚，方向多為SW向。黃河口SE向的A3、A4、A5三站SSC分布的潮周期特點(diǎn)較灣內(nèi)和灣口處不顯著，且水體較灣內(nèi)和灣口清澈，SSC值偏低。A3站SSC高值出現(xiàn)在N向和E向潮流時(shí)期，A4和A5站SSC高值出現(xiàn)在NW向和SE向潮流時(shí)期。

整體來(lái)看（圖8a），夏季渤海灣南部海域高于20 mg/L的SSC值出現(xiàn)在A2、A3站表層5 m水深范圍內(nèi)，A3、A4、A5站底層5 m水深范圍內(nèi)，A2站底層12 m范圍內(nèi)，以及A1站的整個(gè)垂向水體范圍內(nèi)?？拷讓拥腟SC值均高于表層SSC值（圖8a），各站位靠近底層最高SSC值對(duì)比結(jié)果顯示，灣內(nèi)（A1站）及灣口（A2站）處最高，分別可達(dá)約130和80 mg/L，黃河口SE向20 m及更深（A4、A5站）處最小，均低于40 mg/L。SSC值高于20 mg/L的流速值基本位于50～70 cm/s區(qū)間（圖8b），各站位流速基本低于100 cm/s，結(jié)合圖8a，可知該區(qū)域底層高濁度的懸浮細(xì)顆粒物質(zhì)的輸運(yùn)流速在50～100 cm/s區(qū)間，且具備這種輸運(yùn)條件的高濁度懸浮體多出現(xiàn)在渤海灣南部灣內(nèi)和灣口海域，其向?yàn)硟?nèi)匯沙的效應(yīng)也符合中國(guó)東部陸架邊緣海沉積物“夏儲(chǔ)冬輸”的季節(jié)性特征[31]。

圖 7 各站位懸浮體濃度的時(shí)空分布特征與垂向平均流速矢量對(duì)比Fig.7 Comparison of spatial and temporal distribution characteristics of SSC at each station and vertical mean current vector

圖 8 各站位懸浮體濃度與距底高度值（a）和流速值（b）的分布范圍Fig.8 Distribution range of SSC and height from bottom (a) and velocity (b) at each station

3 討論

3.1 懸浮體輸沙率的潮周期變化特征

采用相對(duì)水深對(duì)瞬時(shí)物質(zhì)輸移量進(jìn)行分解[32]，設(shè)x軸為縱向坐標(biāo)，t為時(shí)間，z為相對(duì)水深（0≤z≤1），不計(jì)流速脈動(dòng)項(xiàng)，將瞬時(shí)流速u(mài)(x,z,t)分解成垂向平均量項(xiàng)及其偏項(xiàng)之和：

ū和u′均分解為潮平均量項(xiàng)和潮變化項(xiàng)之和：

瞬時(shí)流速即為：

水深可分解為：

單寬潮周期平均輸水量為：

由式（8）計(jì)算出來(lái)的即為一維垂向平均拉格朗日余流，其中分別為一維垂向平均歐拉余流和斯托克斯余流。

與余流的計(jì)算原理相似（式（2）—（5）），懸浮泥沙濃度SSC的函數(shù)c(x,z,t)可分解為：

單寬輸沙率E為：

潮平均單寬瞬時(shí)輸沙率T為：

灣內(nèi)A1站（圖9a）漲平期間的單寬輸沙率為68～143 g·m-1·s-1，方向?yàn)槠玈向，向岸輸沙。落平期間單寬輸沙率為41～93 g·m-1·s-1，方向?yàn)槠玁向，向?yàn)惩廨斏?，單寬輸沙率明顯小于漲平期間。落潮時(shí)期輸沙以E、SE向?yàn)橹?，漲潮時(shí)期輸沙率方向以W、SW向?yàn)橹鳎笮∠喈?dāng)。整體來(lái)看（圖10a），渤海灣南部灣內(nèi)海域以向近岸輸沙為主，潮平均單寬輸沙率為7.8 g·m-1·s-1，方向?yàn)?80°（以E向?yàn)?°的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度），其中，T1+T2所代表的拉格朗日輸沙率為7.6 g·m-1·s-1，方向?yàn)?74°；T4和T5數(shù)量級(jí)相當(dāng)，分別為0.6和0.3 g·m-1·s-1，方向?yàn)槠獷向和偏SE向；其他分量的數(shù)量級(jí)較小，T3、T6數(shù)量級(jí)相當(dāng)，T7和T8數(shù)量級(jí)相當(dāng)，T3、T6、T7方向偏E向和偏SE向，T8方向偏N向。

灣口A2站（圖9b）落平和落潮時(shí)期輸沙方向偏E向，以朝灣外輸沙為主，在漲平和漲潮期間輸沙方向偏W向，以向?yàn)硟?nèi)輸沙為主，前者的單寬輸沙率范圍為24～281 g·m-1·s-1，后者的單寬輸沙率范圍為28～258 g·m-1·s-1，后 者 歷 時(shí) 更 長(zhǎng)。整 體 上（圖10b），灣口處海域拉格朗日輸沙率（T1+T2）為12.7 g·m-1·s-1，方 向 為329°；垂 向 凈 環(huán) 流 的 貢 獻(xiàn)項(xiàng)T5為5.5 g·m-1·s-1，方向?yàn)?49°，方向與拉格朗日輸沙率方向相反；整體來(lái)看A2站潮平均輸沙率為7.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?28°，輸沙以向?yàn)惩釹E向輸沙為主；其他分量數(shù)量級(jí)較小，T4和T7數(shù)量級(jí)相當(dāng)，T3、T6、T8數(shù)量級(jí)最小，T3、T6、T7方向偏SE向，T4和T8方向偏NW向。

A3站（圖9c）落平時(shí)輸沙以偏E向?yàn)橹鳎?8～46 g·m-1·s-1），漲 平 時(shí) 輸 沙 以 偏SE向 為 主（10～54 g·m-1·s-1），漲 潮 時(shí) 輸 沙 以 偏W向 為 主（12～59 g·m-1·s-1），落潮時(shí)輸沙以偏N向和偏NE向?yàn)橹鳎?～44 g·m-1·s-1）。整體來(lái)看（圖10c），A3站潮平均單寬輸沙率為4.7 g·m-1·s-1，方向?yàn)?7°，其中，拉格朗日輸沙率（T1+T2）為5.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?0°；垂向凈環(huán)流的貢獻(xiàn)項(xiàng)T5為2.4 g·m-1·s-1，方向?yàn)?66°；T3、T4數(shù)量級(jí)相當(dāng)，T6、T7、T8數(shù)量級(jí)最小，T4、T7方向偏E向，T6偏SE向，T3、T8偏SW向。

A4站（圖9d）漲潮時(shí)輸沙偏SE向，單寬輸沙率為8～49 g·m-1·s-1；漲平時(shí)輸沙偏NW向，單寬輸沙率為19～52 g·m-1·s-1；落潮時(shí)輸沙偏NW向，單寬輸沙率為29～56 g·m-1·s-1；落平時(shí)輸沙偏N向和偏NE向，單寬輸沙率為11～51 g·m-1·s-1。A4站潮平均單寬輸沙率為5.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?4°，其中，拉格朗日輸沙率（T1+T2）為5.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?1°，其他各分量數(shù)量級(jí)較小，T3和T7方向相反，數(shù)量級(jí)相當(dāng)；T4數(shù)量級(jí)與T3和T7相當(dāng)，方向?yàn)槠玁W向；T5數(shù)量級(jí)比T3大，方向?yàn)槠玏向；T6數(shù)量級(jí)與T3相當(dāng)，方向?yàn)槠玁E向；T8數(shù)量級(jí)比T3小，方向?yàn)槠玈E向。

A5站（圖9e）落潮時(shí)輸沙偏NW向，單寬輸沙率 為50～88 g·m-1·s-1；落 平 時(shí) 單 寬 輸 沙 率 為32～78 g·m-1·s-1，方 向 自 偏NW向 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 至 偏SE向；漲潮時(shí)輸沙偏SE向，單寬輸沙率為37～105 g·m-1·s-1；漲平時(shí)單寬輸沙率 為7～55 g·m-1·s-1，輸沙偏NW向。A5站潮平均單寬輸沙率為7.7 g·m-1·s-1，方 向 為102°，其 中，拉 格 朗 日 輸 沙 率（T1+T2）為8.8 g·m-1·s-1，方向86°；垂向凈環(huán)流的貢獻(xiàn)項(xiàng)T5為2.5 g·m-1·s-1，方向208°；其他各分量數(shù)量級(jí)較小，其中T4數(shù)量級(jí)最大，方向偏E向，T3、T6、T7、T8數(shù)量級(jí)相當(dāng)，T3、T7方向偏NE向，T6、T8方向偏SW向。

圖 9 各站位潮平均單寬輸沙率的變化Fig.9 Variation of tidal averaged suspended sediment flux per unit meter width at each station

圖 10 各站位潮平均輸沙率的各分量值與輸沙角度Fig.10 Values of each component of tidal-averaged sediment transport rate and transport angles at each station

整體來(lái)看，渤海灣南部各站位潮平均單寬輸沙率以拉格朗日輸沙貢獻(xiàn)最顯著，在灣口泥質(zhì)區(qū)南部和東南部水深15～25 m的海域，垂向凈環(huán)流的影響較大，有抵消一部分拉格朗日輸沙率的作用，且對(duì)潮平均單寬輸沙率的影響比灣內(nèi)和25 m以深海域的大，其中對(duì)A2站的拉格朗日輸沙率的抵消作用最大，這跟A2站垂向凈環(huán)流輸沙率較大，且方向與拉格朗日輸沙率相反有關(guān)。其他分量數(shù)量級(jí)較小，對(duì)潮平均單寬輸沙率貢獻(xiàn)較小。由于本次觀測(cè)站位非同步連續(xù)觀測(cè)，時(shí)間跨度較大，部分站位觀測(cè)的是小潮時(shí)期的輸沙率（A1、A2、A3站），另一部分站位觀測(cè)的是大潮時(shí)期的輸沙率（A4、A5站），因此對(duì)各站位之間輸沙率的比較還需要未來(lái)進(jìn)一步開(kāi)展同步觀測(cè)調(diào)查。

3.2 水體層化混合過(guò)程與輸沙率之間的相關(guān)性

水體的垂向混合狀態(tài)可以用Richardson數(shù)來(lái)體現(xiàn)[6,33-34]，其計(jì)算公式如下：

其中，分子表示水體密度梯度導(dǎo)致的層化強(qiáng)度，分母表示水體剪切力所導(dǎo)致的湍動(dòng)混合程度，Ri＞0.25，代表水體以層化為主，Ri＜0.25，代表水體以混合為主。結(jié)果如圖11所示，結(jié)合圖5的溫鹽結(jié)構(gòu)來(lái)看，A1、A2、A3、A4站受近岸高溫低鹽水體影響，這4個(gè)站位的密度結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，層化強(qiáng)度和Ri值多數(shù)時(shí)刻為負(fù)，相應(yīng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的混合程度較高。Ri值整體以小于0.25為主，說(shuō)明渤海灣南部海域水體以混合為主，單寬輸沙率降低的時(shí)刻，與水體層化程度和Ri值增加的時(shí)刻相吻合，如A1站的0時(shí)、14時(shí)、20時(shí)，A2站的5時(shí)、18時(shí)、23時(shí)，A3站的4時(shí)、14時(shí)，A4站的5時(shí)、17時(shí)、23時(shí)，A5站的6時(shí)、11時(shí)、12時(shí)、17時(shí)、18時(shí)、22時(shí)，可見(jiàn)水體的層化程度加強(qiáng)對(duì)各站位懸浮體輸運(yùn)均有一定的抑制作用，這與黃河口、加利福尼亞北部的大陸架和福寧灣海域前人研究結(jié)論相符[6,35-36]。

圖 11 各站位水體Ri、層化程度、混合程度與E的變化Fig.11 Variation of Ri, stratification stability, turbulent intension, and E at each station

4 結(jié)論

（1）受周邊徑流高溫淡水影響，夏季渤海灣南部及黃河三角洲北部15 m以淺海域水體溫度較高，鹽度較低；15～20 m范圍內(nèi)高溫淡水與低溫鹽水交匯，水體鹽度明顯升高；20 m以深海域主要受渤海中部低溫高鹽水舌入侵影響，水體溫度偏低。高溫淡水以羽狀流的方式自近岸向渤海中部傳輸。渤海灣內(nèi)和灣口處高濁度懸浮體多出現(xiàn)在漲急和落急時(shí)期，較高的流速對(duì)底質(zhì)的再懸浮作用加強(qiáng)，距底5 m水深范圍內(nèi)SSC值較高，其中灣內(nèi)和灣口的底層SSC值最高，黃河口外NE向剖面20 m以深海域SSC值最小。

（2）渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部海域夏季單寬輸沙率具有潮周期性特點(diǎn)。灣內(nèi)海域漲潮和漲平期以向?yàn)硟?nèi)近岸輸沙為主，落潮和落平期以向?yàn)惩廨斏碁橹?，整體以向?yàn)硟?nèi)近岸輸沙為主，潮平均單寬輸沙率為7.8 g·m-1·s-1，方向?yàn)?80°。灣口A2站漲落潮流輸沙方向相反，整體以SE向朝灣外近岸輸沙為主，潮平均單寬輸沙率為7.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?28°。灣外A3站漲潮和漲平時(shí)期輸沙方向基本相反，大小相當(dāng)，落潮和落平時(shí)期輸沙方向以偏E和偏NE向?yàn)橹?，潮平均單寬輸沙率?.7 g·m-1·s-1，方向?yàn)?7°。黃河口SE向的2個(gè)站位漲潮時(shí)輸沙偏SE向，漲平時(shí)輸沙偏NW向，落潮時(shí)輸沙偏NW向，落平時(shí)輸沙偏N向和偏NE向，兩站潮平均單寬輸沙率方向以偏N向?yàn)橹?，A4站潮平均單寬輸沙率為5.2 g·m-1·s-1，方向?yàn)?4°，A5站潮平均單寬輸沙率為7.7 g·m-1·s-1，方向?yàn)?02°。

（3）渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部各站位夏季潮平均單寬輸沙率以拉格朗日輸沙貢獻(xiàn)最顯著，在灣口泥質(zhì)區(qū)南部和東南部水深15～25 m海域，垂向凈環(huán)流的影響較大，有抵消一部分拉格朗日輸沙率的作用，且對(duì)潮平均單寬輸沙率的影響比灣內(nèi)和25 m以深海域的大，其他分量數(shù)量級(jí)較小，對(duì)潮平均單寬輸沙率貢獻(xiàn)較小。

（4）渤海灣泥質(zhì)區(qū)南部海域夏季水體以混合為主，各站位水體層化程度加強(qiáng)對(duì)各站位懸浮體輸運(yùn)均有一定的抑制作用。