基本介紹
- 中文名：河口水流
- 外文名： current in estuaries
- 特點：河流與海洋過渡的地區
- 性質：名詞
定義,河口區的範圍,河口潮波的傳播,河口潮波的變形,鹹淡水的分層和混合,參考書目,
定義
河口水流 current in estuaries
淺海潮流進入河口與河川徑流相互作用形成的周期性往復水流。
河口區的範圍
河口是河流與海洋的交接過渡地區，河口區上界是海洋作用和影響最終消失的地方，其下界則應是河流作用與影響最終消失之處。但通常情況下，河口區僅指枯季大潮時鹹水所及之地至洪水小潮時鹹水所及之地這一河段。在整個受潮汐影響的河口區範圍內，河流水位受海洋潮汐影響的最遠點稱為潮汐界，漲潮水流上溯的最遠點稱為潮流界，漲潮水流中鹹水所及的最遠點稱為鹹水界。這三個界線隨河川徑流和潮波的大小在一定範圍內上下變動，但其多年平均位置是固定的。
在實際工作中各家對河口區分段，不盡相同。中國黃勝於1963年提出，以多年平均枯季大潮和多年平均洪季小潮的鹹水界為上下極限，稱鹹水下極限以下的河段為口外海濱段，通常位於攔門沙以外開敞的口外海濱。鹹水上極限以上的河段稱為近口段，該段以徑流作用為主，但已受潮汐影響。鹹水上下極限之間的河段稱為河口段，該段是徑流與潮流兩種動力因素相互影響、互為消長的陸海過渡地段，是河口水文研究的主要區域。
河口潮波的傳播
淺海潮汐受地形和底部阻力的影響，水面除有垂直波動外，還有水平移位，具有移動波性質，稱為淺海潮流，亦稱淺海潮波。淺海潮波進入河口後，受河床的約束和河川徑流的阻礙而形成水位周期漲落、流向倒順變動的往復水流。在一般情況下，整個往複流過程可劃分為四個階段。①漲潮落潮流。當淺海潮流侵入河口之初，海水因密度較大潛入河底向上游推進，此時河口水位上升，水面坡降變緩，但上層水流方向仍指向下游。此時，在鹹淡水交匯地區，流速垂線分布呈上下兩層,上層為淡水，流向下游，下層為鹹水,向上游推進(圖1a)。②漲潮漲潮流。隨著海水的上漲，河口水位不繼上升，水面轉向上游傾斜，落潮流經歷憩流(即潮流速降為零)以後在整個斷面上水流轉向，變為漲潮流（圖1b）。③落潮漲潮流。當潮波向上游推進至相當距離後,海洋中已開始落潮,河口內的水位也隨之下降。此時水面比降雖趨於平緩，漲潮流速逐漸減小,但在慣性力作用下,水流方向仍指向上游（圖1c）。④落潮落潮流。河口水位繼續下降，水面已轉向下游傾斜，漲潮流經歷憩流以後，在整個斷面上水流方向轉向下游，變為落潮流（圖1d）。潮汐河口的這種水流特徵，使流量與河流中單向水流的流量概念不同。在往復水流中,流量是指漲落潮流流量之差,稱為淨流量。
河口潮波的變形
在潮波沿河口上溯的傳播過程中，波峰的傳播速度大于波谷。致使潮波在推進過程中前坡逐漸較後坡為陡，即漲潮歷時縮短，落潮歷時延長，同時受河床阻力的影響，潮波衰減，波幅（即潮差）減小，這種現象稱為潮波變形。潮波變形大體有兩種情況：①感潮河段的長度比1/4潮波波長大得多,如長江的感潮河段長達600多公里，而潮波波長約200多公里。此時在河口與海的交界斷面處，潮位與潮流速過程線基本保持同步變化（圖2）。潮波自海口向上游傳播時一方面逐漸變形，同時受河床阻力的影響，能量以衰減為主，表現在潮差逐漸減小。②感潮河段的長度小於河口潮波的1/4波長,如甌江等山區性河口或河口段建閘後的閘下河段。潮波侵入河口後經多次來回反射，海口潮波變形，致使漲落潮的最大流速在接近中潮位時出現，而憩流則在接近高、低潮位時出現。流速與水位過程線的相位差可達90°，成為典型的駐波（圖3）。一般河口的潮波變形介乎上述兩種情況之間。在某些情況下，潮波在傳播過程中，由於波峰逐漸追及波谷，波前變陡，以致波峰發生破碎現象，稱為涌潮，錢塘江涌潮即為一例。
鹹淡水的分層和混合
在鹹淡水混合區由於密度的差異水流有明顯的分層現象，密度較小的淡水徑流位於上層，向下泄，而密度較大的海水在下層，隨漲潮流沿底上溯，其交界面向上游傾斜呈楔狀潛入，稱為鹽水楔異重流。在交界面上鹹水逐漸被稀釋、上升，進入表層淡水而下泄,在縱向上形成循環水流，簡稱環流（圖4）。有的雖無明顯的交界面，但底層水的鹽度比面層的大，縱向鹽度等值線向上游傾斜，與漲潮流一致而與落潮流相反，因而可以使漲潮流流速增加而使落潮流流速減小，在近底層漲落潮流相抵後淨流速等於零的地方,稱為滯流點,滯流點附近稱為滯流區。這裡往往發生嚴重淤積，成為攔門沙淺灘。
由於各河口的徑流和潮流強弱不同，邊界條件各異，因而鹹淡水混合程度也不同。按混合程度，河口鹹淡水混合類型大體上分為三種。①弱混合型，一般發生在潮差較小，而徑流較大的河口。鹹淡水之間混合程度較低，有明顯的交界面，如中國珠江口的磨刀門，美國密西西比河口西南水道都有這種現象（圖5a）。②緩混合型，河口的潮流和徑流作用都比較強，混合程度中等，鹹淡水之間不存在明顯的交界面，但在水平和垂直兩個方向都存在密度梯度，等鹽度線似楔狀伸向上游，淡水主要從上層下泄，而底部則有鹹水上溯(圖5b)。中國長江口、遼河口均屬此類型。③強混合型，河口的潮差較大潮流作用較強而徑流的作用較弱。鹹淡水之間存在著強烈的混合，因此在水平方向存在明顯的密度梯度，而在垂直方向的密度梯度甚小（圖5c）。中國錢塘江河口屬此類型。
混合類型常用混合指數判別，混合指數為漲潮期徑流量與漲潮期進潮量的比值,當混合指數≥1.0時為弱混合；混合指數≤0.1時為強混合；介於其間的為緩混合。
參考書目
A.T.Ippen,Estuary andCoastline Hydrodynamics，McGraw-Hill，New York，1966.
