宋永港， 盧永金， 劉新成

（1.上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司，上海 200061 2.上海圍海工程技術(shù)研究中心，上海 200061）

黃浦江河口水沙輸運機(jī)制研究

宋永港1，2， 盧永金1，2， 劉新成1，2

（1.上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司，上海 200061 2.上海圍海工程技術(shù)研究中心，上海 200061）

受潮汐影響的彎道泥沙輸運表現(xiàn)出與徑流彎道不一樣的現(xiàn)象.本文運用通量分解機(jī)制法，以黃浦江河口大潮期間實測水文資料為基礎(chǔ)，對黃浦江河口受潮汐影響的彎曲河道水沙輸運進(jìn)行機(jī)制分析.結(jié)果表明，黃浦江河口水沙輸運受彎道環(huán)流影響可分為縱向輸運和橫向輸運.縱向水體潮周期凈輸運因徑流作用指向口外，泥沙潮周期凈輸運因潮泵輸運大于平流輸運指向口內(nèi).潮周期橫向水體凈輸運和泥沙凈輸運均指向凸岸，其中橫向水體輸運以歐拉輸運為主，橫向泥沙屬于以平流項為主.通過比較水量輸運的縱橫比和泥沙輸運的縱橫比可得黃浦江河口大潮期間水量潮周期橫向凈輸運大于縱向，泥沙是縱向大于橫向.說明潮泵輸運在黃浦江河口大潮期間起主導(dǎo)作用.

黃浦江河口；水沙輸運；通量分解機(jī)制；彎道環(huán)流

0 引 言

黃浦江河口（又稱吳淞口）位于黃浦江與長江南港交接處，是黃浦江匯入長江口的唯一出口.黃浦江河口水動力受到黃浦江下泄徑流和長江口潮汐共同影響，潮汐起著主導(dǎo)作用.黃浦江河口是典型的潮汐河口，多年平均潮差2.31 m［1］，是中等強(qiáng)度的感潮河流.黃浦江河口在治理前河口普遍淤積，口門水深不足3 m，航道水深僅4.5 m［2］.1907年荷蘭工程師奈格等人在黃浦江河口左側(cè)設(shè)計導(dǎo)堤，歸順黃浦江河口漲落潮流，黃浦江河口攔門沙消失，航道水深得到顯著改善［2］，目前已達(dá)到12 m.黃浦江河口的治理成功成為河口治理的典范.

黃浦江還是上海市最重要的行洪排澇河道.受海平面上升，地面沉降及風(fēng)暴潮等影響，黃浦江的防汛墻防御水平有所降低［3］.有關(guān)研究表明黃浦江河口建閘是解決此問題的有效措施之一［4-5］.黃浦江河口建閘會引起河道淤積等問題；而目前黃浦江河道維持了良好的河勢，河道水深基本穩(wěn)定［2］.因此研究現(xiàn)狀下黃浦江河口泥沙輸運機(jī)制對黃浦江河口建閘有重要的參考意義.

黃浦江河口河道是典型的彎道，彎角達(dá)90°.因此對黃浦江河口水沙輸運的研究應(yīng)屬于彎曲河道泥沙輸運研究.彎曲河道存在彎道環(huán)流，環(huán)流表層流指向凹岸，底層流指向凸岸，泥沙不斷從凹岸向凸岸輸運；凹岸沖刷，凸岸淤積.對于單向流彎曲河道的泥沙輸運，國內(nèi)外研究甚多.如曾慶華［6］認(rèn)為彎道底沙運動在水深較大時才有可能由凹岸向凸岸輸移；在水深較小時，凹岸沖刷出來的泥沙被帶向下游.眾多學(xué)者研究表明，只有在彎曲半徑很小、且彎角較大的陡彎上，才能夠發(fā)生異岸輸移（推移質(zhì)從河灣的凸岸向下游彎道的另一岸輸移），天然河灣情況多屬于同岸輸移（推移質(zhì)從河灣的凹岸向下游彎道同一岸輸移）［7］.

受潮汐影響的彎道，水流呈現(xiàn)往復(fù)式；這種往復(fù)式彎道環(huán)流所表現(xiàn)出來的特性與單向流河道中的彎道環(huán)流有所差別，其所引起的泥沙輸運也有著不同的特性.另外，彎道環(huán)流強(qiáng)度遠(yuǎn)小于縱向流，河道斷面瞬時環(huán)流輸沙強(qiáng)度遠(yuǎn)小于縱向流.但在一個潮周期中，縱向凈輸沙率與橫向輸沙率的比值對于彎道形態(tài)的維持來說是個很重要的參數(shù)，目前這方面的研究很少.因此研究受潮汐影響的彎道河口泥沙輸運機(jī)理對于類似河口的治理很有意義.

1 研究方法與基礎(chǔ)資料

1.1 研究方法

通量分解機(jī)制法是一種研究物質(zhì)輸運很有效的方法，國內(nèi)諸多學(xué)者用其研究了長江河口的泥沙輸運問題［8-17］，李路［18］、吳輝［19］等人利用通量分解機(jī)制研究了長江口北支鹽水倒灌機(jī)制均取得良好效果.本文利用通量機(jī)制分解法對黃浦江河口實測流速、含沙量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究黃浦江河口縱向輸沙率與橫向輸沙率的關(guān)系，以及輸沙率各分項在總輸沙率中的比重，探討潮汐彎道泥沙輸運機(jī)制.

根據(jù)DYER［20］提供的物質(zhì)通量計算方法，流速u可以分解為垂向均值潮周期平均項，垂向均值潮周期偏差項和垂向偏差項u＇；因此，懸沙濃度c也可分解為垂向潮周期平均項，垂向平均潮周期偏差項和垂向偏差項c＇.水深可分解成潮周期平均項h0和潮周期偏差項ht.

河口潮周期平均單寬輸水量可表示為

河口潮周期單寬泥沙輸運量可表示為

式中，T1、T2項為歐拉輸運和斯托克斯輸運，T1+T2為拉格朗日輸運，屬于平流輸運.T3、T4、T5是潮汐引起的泥沙濃度變化而產(chǎn)生的泥沙輸運，稱為潮泵效應(yīng)，T3+T4+T5為潮泵效應(yīng)項.T6和T7是由流速和泥沙垂向變化引起的輸運.T6可更形象的理解為當(dāng)， ht＝0即河口只存在環(huán)流時因垂向泥沙不均引起的輸運.T7項與環(huán)流輸運有關(guān)，同時與水深變化有關(guān)，可理解為潮汐變化引起的環(huán)流變化和泥沙變化而引起的共同輸運項.

為了有效地比較泥沙輸運通量分解機(jī)制中各項所占的比重，本文采用“平流比”［10］來描述平流項輸沙與潮泵項輸沙強(qiáng)度的比值.定義“縱橫比”（即縱向潮周期泥沙單寬輸運率與橫向潮周期泥沙單寬輸運率的比值）來反映縱向輸沙與橫向輸沙的強(qiáng)弱關(guān)系.

1.2 研究資料

本文采用2002年10月份大潮期間黃浦江河口的水文泥沙觀測資料，研究黃浦江河口泥沙輸運規(guī)律及其動力機(jī)制，資料觀測點分布見圖1.圖中A1、A2和A3點位于同一斷面的不同位置，C1、C2和C3也是位于同一斷面中，B點所在斷面僅一個觀測點.其中，A1點水深在16m左右，A2點在11m左右，A3點在3m左右，B點16m左右，C1點13m左右，C2點12m左右，C3點9 m左右.

由于各方面原因，此次水文觀測只進(jìn)行了大潮觀測.因此本文的研究結(jié)果均是基于大潮的成果.

在對水文資料的分析中，由于彎道環(huán)流輸沙的存在，在研究泥沙輸運機(jī)制時將縱向和橫向輸沙分開考慮，以便更有效地研究彎道環(huán)流輸沙對斷面輸沙的貢獻(xiàn).

2 通量機(jī)制分解分析

2.1 水量輸運

利用各測點的大潮同步觀測資料，按照公式（1）、（3）和（4）計算各測點的潮周期單寬輸水量，同時比較縱向潮周期單寬凈輸水量與橫向潮周期單寬凈輸水量，分析結(jié)果見表1.由于A1、A2和A3處在同一斷面上，C1、C2和C3處在同一斷面上，所以在分析中將此6個點按斷面做平均處理，并分別命名為A和C.A和C數(shù)據(jù)更能反映A、C所在斷面的泥沙輸運和水量輸運情況.B點為B所在斷面的唯一監(jiān)測點，因此代表性不夠，僅作參考.

圖1 水文觀測點分布圖Fig.1 Location of sampling points

表1 單寬平均輸水量分析表Tab.1 Average transport discharge per unit width

從表1中可以看到，A、B、C所在斷面在縱向上，歐拉余流均指向落潮方向；斯托克斯余流均指向漲潮方向；拉格朗日余流A、B指向落潮方向，C指向漲潮方向（正值表示落潮方向，負(fù)值表示漲潮方向）.歐拉余流是流速的數(shù)值平均值，反映的是流速大小在潮周期中的不平均分配，忽略了漲落潮水深變化而引起的流量輸運.斯托克斯余流反映的是漲落潮輸水量的不均勻性，這種不均勻性正是來自于漲落潮因水深差而引起的單寬流量差異.漲潮時水深大，流量大；落潮時，水深小，流量小；這樣的結(jié)果使得斯托克斯流指向漲潮方向.拉格朗日余流為質(zhì)點的凈輸移.在黃浦江中，因徑流作用，使得黃浦江沿程各點的拉格朗日輸運從長期看均指向口外.

在橫向上，彎道中漲落潮時彎道環(huán)流均是表層指向凹岸，底層指向凸岸的環(huán)狀流，環(huán)流強(qiáng)度會隨著漲落潮縱向流速大小的變化而變化.在理想情況下，橫向流應(yīng)保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；即流向穩(wěn)定，流速大小隨漲落潮變化.因此在流向上無漲落潮之分.此時歐拉余流與拉格朗日余流較為接近，斯托克斯余流變得很小.

彎道環(huán)流余流的存在使得彎道中物質(zhì)的輸運既有縱向輸運又有橫向輸運，因此比較縱向輸運強(qiáng)度和橫向輸運強(qiáng)度顯得很有意義.定義“縱橫比”為縱向物質(zhì)單寬輸運率與橫向物質(zhì)單寬輸運率絕對值的比值.從表1中可以看到黃浦江河口各測點的流量縱橫比均小于1，在0.3～0.5之間，說明黃浦江河口水量凈輸運中，橫向輸運量要大于縱向.

綜上，黃浦江河口大潮期間縱向上歐拉輸運指向落潮方向，斯托克斯輸運指向漲潮方向，在彎道及其下游附近（A和B）拉格朗日余流指向下游，在彎道上游附近（C）拉格朗日余流指向上游.橫向潮周期單寬輸水量以歐拉輸運為主，方向指向凸岸，且量值大于縱向潮周期輸水量，表明潮周期平均條件下橫向的水體輸運大于縱向.

2.2 泥沙輸運

采用（5）式對黃浦江河口大潮實測泥沙數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.對各測點數(shù)據(jù)進(jìn)行縱橫向分解，再進(jìn)行通量機(jī)制分解，分為平流項（T1+T2），潮泵項（T3+T4+T5）和切變項（T6+T7）.然后再對各項的潮周期過程和潮周期平均值進(jìn)行分析，具體如下.

（1）瞬時泥沙輸運分析

泥沙輸運通量分解中的平流項輸運、潮泵項輸運和切變項輸運潮周期變化過程線見圖2和圖3.圖中“A”代表A1、A2和A3的均值，同理，“C”代表C1、C2和C3的均值.

從圖中可以看出，A斷面縱向輸沙中各項輸沙率均呈現(xiàn)潮周期變化，總體上潮泵項單寬輸沙率明顯大于其他兩項；其中潮泵項在漲潮時單寬輸沙率突然增大，說明漲潮流對泥沙輸運起著重大作用.B斷面和C斷面處各項輸沙率均表現(xiàn)出類似的規(guī)律，潮泵項在縱向泥沙輸運中起著主導(dǎo)作用.

在橫向上，各斷面處泥沙輸運均以平流輸運為主，但潮泵項在漲潮時均呈現(xiàn)突然增大的現(xiàn)象.

（2）潮周期泥沙輸運分析

從表2和表3中可以看到，在縱向泥沙輸運通量分解后的各項中，以T1、T2和T4為主要貢獻(xiàn)項.其中T1輸運指向落潮方向，與歐拉余流方向一致；T2指向漲潮方向，與斯托克斯余流方向一致.從表4中可以看到，A、B處的泥沙輸運平流項（T1+T2）指向落潮方向，C處的平流項指向漲潮方向；這與拉格朗日余流的流向一致.從表2中可看到，由于潮泵項（T3+T4+T5）的作用，A和B潮周期泥沙凈輸運方向指向漲潮方向，這與水流的凈輸運通量相反，這是因為潮泵輸送量值較大.從表4中可以看出，在縱向輸運中，A、B和C各處斷面的平流比均小于1，在0.1～0.2之間；說明縱向泥沙輸運以潮泵項為主.

在橫向泥沙輸運中，A、C斷面的泥沙輸運均指向凸岸（泥沙輸運為正值），B斷面處泥沙輸運指向凹岸.在平流項中，歐拉輸運項要明顯大于斯托克斯輸運項；在潮泵項中，以T4項為主要泥沙輸運項.從表4中可以看出，橫向泥沙輸運平流比要明顯大于1，說明在橫向泥沙輸運中，是以平流輸運為主.

在縱橫泥沙輸運中，分析泥沙輸運縱橫比，結(jié)果見表4.從表中可以看到，A、B和C斷面處泥沙輸運縱橫比在1.8～3.0之間；說明各斷面處泥沙輸運以縱向輸運為主.

從圖4中也可看出縱向輸運中以T4項輸運為最大，其次是T1項.T3、T5—T7項輸運幾乎為0.橫向泥沙輸運中以T1項為主導(dǎo)，其他各項均很小.

圖2 縱向輸沙Fig.2 Sediment transport along river

圖3 橫向輸沙Fig.3 Sediment transport across river

表2 各測點縱向泥沙單寬輸運率通量機(jī)制分解Tab.2 Analysis of longitudinal sediment transport per unit width kg·（m·s）-1

表3 各測點橫向泥沙單寬輸運率通量機(jī)制分解Tab.3 Analysis of transverse sediment transport per unit width kg·（m·s）-1

表4 各測點縱橫向泥沙輸運對比分析Tab.4 Comparison between longitudinal and transverse sediment transport

圖4 通量分解各項對比圖Fig.4 Decomposed components comparison

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本文所采用的資料為2002年10月份的大潮資料；一方面資料年代久遠(yuǎn)，當(dāng)時的黃浦江河口泥沙輸運狀況與現(xiàn)在有所差異；另一方面資料只有大潮部分，缺乏小潮資料.因此，本文的結(jié)論有一定的局限，需要分析合理性.

黃浦江河口是船舶進(jìn)出黃浦江的唯一通道，航運十分繁忙.根據(jù)2013年6月份對黃浦江河口船舶流量的觀測，黃浦江河口日進(jìn)出船舶流量約990艘次［21］；平均每小時可達(dá)41艘次，幾乎接近一分鐘一艘次的頻率.因此在黃浦江河口實施大規(guī)模同步水文觀測是一件十分困難的事情；因而這幾年沒有十分完備的水文觀測資料.另一方面，黃浦江河口至閘北電廠段河床從1974年至2003年間，經(jīng)歷了普遍沖刷和較為穩(wěn)定階段［2］，2003年至2011年深泓線較為穩(wěn)定，河槽最大水深沒有明顯變化，但各等深線有不同程度的縮窄.可見，在2002年至今的這段時間內(nèi)黃浦江河口河床深槽保持穩(wěn)定，淺灘略有淤積.因此采用2002年的水文觀測資料進(jìn)行分析還是具有一定的代表性，能一定程度地體現(xiàn)黃浦江河口泥沙輸運狀況.故本文的分析結(jié)論是合理有效的.

根據(jù)以上研究成果，黃浦江河口大潮期間縱向泥沙輸運以潮泵輸運為主，潮泵輸運的泥沙量是平流輸運的9～10倍；大潮期間橫向泥沙輸運以平流輸運為主，潮泵輸運量約為平流輸運量的1／10.黃浦江河口是中等強(qiáng)度的潮汐河口，水動力以潮汐作用為主，漲落潮潮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于徑流量.漲潮時水動力強(qiáng)，水流掀沙作用強(qiáng)，水體含沙量高；落潮時，水流平順，水動力相對較弱，水體含沙量相對較低.這種情況下，漲潮時輸入河口的泥沙量不能完全隨落潮流輸出，從而形成輸沙方向指向口內(nèi)的凈輸運（即潮泵輸運）.由于南港河勢穩(wěn)定以及黃浦江上游來沙少的原因，黃浦江河口河勢近十年來基本保持穩(wěn)定，即深槽無明顯沖淤變化，淺灘略有淤積［2］.綜合以上兩點可得黃浦江河口區(qū)域淺灘淤積的泥沙有可能來自于潮泵作用輸入的泥沙.根據(jù)黃浦江河口橫向泥沙輸運研究成果，橫向泥沙輸運均指向凸岸（即淺灘）.根據(jù)宋永港［22］等人對吳淞口彎道環(huán)流的研究成果，黃浦江河口存在彎道環(huán)流，且漲落潮期間環(huán)流的方向一致，均是表層流指向凹岸，底層流指向凸岸.由于底層泥沙濃度較表層大，這種環(huán)流結(jié)構(gòu)會引起指向凸岸的垂向泥沙凈輸運.從表1中可以看出，黃浦江河口水量橫向凈輸運指向凸岸.這說明盡管河道存在環(huán)流結(jié)構(gòu)，但由于環(huán)流結(jié)構(gòu)垂向的不對稱以及垂向結(jié)構(gòu)潮周期分布的不對稱，產(chǎn)生指向凸岸的水量凈輸運.在這種不對稱環(huán)流結(jié)構(gòu)下，泥沙輸運也表現(xiàn)出以歐拉輸運為主的特征.因黃浦江河口表底層泥沙濃度差異不是很大，這種環(huán)流中的切變項產(chǎn)生的泥沙輸運很小.

綜上，黃浦江河口大潮期間泥沙輸運狀況可總結(jié)如下，潮泵作用向口內(nèi)輸運的泥沙強(qiáng)度大于平流作用向口外輸運的泥沙，引起黃浦江河口指向口內(nèi)的泥沙凈輸運.由于彎道環(huán)流以及環(huán)流垂向結(jié)構(gòu)和潮周期的不對稱作用，引起黃浦江河口橫向指向凸岸的水量凈輸運和泥沙凈輸運.

小潮期間，由于缺乏資料，無法深入研究.但可以根據(jù)大潮成果做些推論.小潮時潮汐作用有所減弱，潮泵輸運也會減弱；橫向輸運仍以平流輸運為主.由于黃浦江河口深槽多年保持穩(wěn)定，說明深槽處泥沙凈輸運也保持平衡；淺灘略有淤積，說明有泥沙凈輸入.從表4中可以看到，大潮期間縱向泥沙輸運要大于橫向；說明大潮期間通過潮泵作用進(jìn)入深槽的泥沙量大于環(huán)流作用輸運至淺灘的泥沙量.要保持深槽的輸沙平衡，那么小潮時縱向泥沙輸運量應(yīng)減小，且減小程度應(yīng)大于橫向輸運.

3.2 結(jié)論

通過對黃浦江河口2002年大潮期間水文觀測資料進(jìn)行物質(zhì)通量輸運機(jī)制分解的方法進(jìn)行分析后，得到如下結(jié)論.

（1）黃浦江河口大潮期間縱向水量潮周期凈輸運指向落潮方向；其中歐拉余流指向落潮方向，斯托克斯余流指向漲潮方向.黃浦江河口大潮期間橫向水量凈輸運方向指向凸岸；水量輸運以歐拉輸運為主.潮周期水量凈輸運量橫向大于縱向.其中C點的縱向水量凈輸運指向上游，這可能是由測量偏差導(dǎo)致的.

（2）黃浦江河口大潮期間泥沙輸運縱向潮周期凈輸運指向口內(nèi).縱向凈輸運中以平流輸運和潮泵輸運為主.平流輸運中歐拉輸運指向落潮方向，斯托克斯輸運指向漲潮方向；潮泵輸運指向漲潮方向.縱向泥沙輸運的平流比小于1，泥沙輸運以潮泵輸運為主導(dǎo).

（3）黃浦江河口大潮期間泥沙橫向輸運潮周期凈輸運指向凸岸.橫向凈輸運以平流輸運為主，其中以歐拉輸運為主.

（4）黃浦江河口大潮期間潮周期泥沙縱向輸運大于橫向；說明大潮期間泥沙輸運以縱向輸運為主導(dǎo).

（5）黃浦江河口大潮期間泥沙輸運特性為，縱向潮泵作用將泥沙輸運至口內(nèi)，橫向環(huán)流作用將泥沙輸運至淺灘；其中縱向泥沙凈輸運強(qiáng)度大于橫向凈輸運.

［1］上海市水文總站.黃浦江潮位分析（修編）［R］.上海：上海市水文總站，2004.

［2］上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司.黃浦江河口建閘黃浦江河口選址可能性專題研究［R］.上海：上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司，2014.

［3］盧永金.上海市防御臺風(fēng)戰(zhàn)略對策探討［J］.城市道橋與防洪，2007（4）：29-33.

［4］上海市防汛信息中心課題組.國內(nèi)外沿海河口大城市防洪防潮標(biāo)準(zhǔn)及對策措施的調(diào)研［R］.上海：上海市防汛信息中心，2000.

［5］陳美發(fā).黃浦江河口建閘工程規(guī)劃研究［J］.水利水電科技進(jìn)展，2001，21（5）：12-13.

［6］曾慶華.關(guān)于彎道的底沙運動問題［J］.泥沙研究，1982（3）：59-64.

［7］張紅武，呂昕.彎道水力學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1993.

［8］吳祥柏，汪亞平，潘少明.長江河口懸沙與鹽分輸運機(jī)制分析［J］.海洋學(xué)研究，2008，26（5），8-19.

［9］高建華，汪亞平，潘少明，等.長江口懸沙動力特征與輸運模式［J］.海洋通報，2005，24（5）：8-15.

［10］劉高峰，朱建榮，沈煥庭，等.河口漲落潮槽水沙輸運機(jī)制研究［J］.泥沙研究，2005（5），51-57.

［11］沈健，沈煥庭，潘定安，等.長江河口最大混濁帶水沙輸運機(jī)制分析［J］.地理學(xué)報，1995，50（5）：411-420.

［12］王康善，蘇紀(jì)蘭.長江口南港環(huán)流及懸移物質(zhì)輸運的計算分析［J］.海洋學(xué)報，1987，9（5）：627-637.

［13］SHEN H T，HU H，CANNON G A.Flow and mixing in the mouth of the Changjiang Estuary［C］／／Proceedings of International Symposium on Sedimentation of Continental Shelf with Special Reference to the East China Sea.Beijing：China Ocean Press，1983：148-158.

［14］時偉榮，李九發(fā).長江河口南北槽輸沙機(jī)制及混濁帶發(fā)育分析［J］.海洋學(xué)報，1993，12（4）：69-76.

［15］沈煥庭.長江河口物質(zhì)通量［M］.北京：海洋出版社，2001：41.

［16］吳華林，沈煥庭，朱建榮.河口泥沙通量研究綜述［J］.泥沙研究，2001（5），73-79.

［17］朱首賢.流、浪模式和物質(zhì)長期輸運分離研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2005.

［18］LI L，ZHU J R，WU H，et al.Lateral saltwater intrusion in the North Channel of the Changjiang Estuary［J］.Estuaries and Coasts，2014，37（1）：36-55.

［19］吳輝，朱建榮.長江河口北支倒灌鹽水輸送機(jī)制分析［J］.2007，29（1）：17-25

［20］DYER K R.Estuaries：A Physical Introduction［M］.2nd ed.Singapore：John Wiley＆Sons，1997：195.

［21］上海海事大學(xué).黃浦江河口船舶航行現(xiàn)狀觀測調(diào)查報告［R］.上海：上海海事大學(xué)，2014.

［22］宋永港，盧永金，李路.潮汐作用下彎道環(huán)流的數(shù)值模擬［J］.水動力學(xué)研究與進(jìn)展，2015，30（3）：314-323.

（責(zé)任編輯：李萬會）

Water and sediment transport mechanism in the Huangpu River Estuary，Shanghai

SONG Yong-gang1，2， LU Yong-jin1，2， LIU Xin-cheng1，2
（1.Shanghai Water Engineering Design and Research Institute Co.Ltd.，Shanghai 200061，China；2.Shanghai Engineering Research Center of Reclamation，Shanghai 200061，China）

Sediment transports in a bend channel affected by the tide are different from those dominated by the riverine flow.This paper used the flux decomposition mechanism method to examine the water and sediment transports in the Huangpu River Estuary，basing on the field observations in the 2002 flood season.The results showed that the water and sediment transports in the Huangpu River Estuary consisted of longitudinal and transversetransportsinduced by the secondary flow.The net water transport averaged over a tidal cycle points to the ebb direction，and the net sediment transport points to upstream dominated by the tidal pumping effect.The net transport of both water and sediment across the channel over a tidal cycle direct to the convex bank，in which an Euler transport predominated in water transport，and an advection transport controled sediment transport.Compared the longitudinal with the transverse water and sediment transport fluxes，we found that the cross-channel net water transports were bigger thanalong-channel fluxes over a flood tidal cycle while cross-channel sediment transport fluxes were smaller than along-channel fluxes，which implied that the tidal pumping played the major role in the net transports of sediment in the flood season.

Huangpu River Estuary；water and sediment transport；flux decomposition mechanism；secondary flow

TV148.5

A

10.3969／j.issn.1000-5641.2016.03.015

1000-5641（2016）03-0136-10

2015-03

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（20130120）；上海市科學(xué)技術(shù)委員會資助（13DZ2251500）

宋永港，男，碩士，工程師，研究方向為水利工程.E-mail：syg1530216@126.com.