现代河口发育在冰后期,由海侵、水动力的作用和泥沙搬运沉积等共同作用逐渐发展形成的 [171] 。河口为河流终点,即河流注入海洋或湖泊的地方。就入海河口而言,它是一个半封闭的海岸水体,与海洋自由沟通,海水在其中被陆域来水所冲淡 [172] 。入海河口的许多特性影响着近海水域,且由于水体运动的连续性,往往把河口和其邻近海岸水体综合起来研究。其范围包括上至河流受海洋潮汐影响的最远处,下至受河水扩散影响的海滨 [173] 。因此,河流近河口段以河流特性为主,口外海滨以海洋特性为主,河口段的河流因素和海洋因素则强弱交替地相互作用,有独特的性质 [174] 。
地球表面河流众多,虽然千差万别,但也有共同之处。根据不同的标准和依据,可以将河口划分为不同的类型 [175] 。根据成因,可把河口分为溺谷型河口和峡江型河口类型。溺谷型河口,是玉木冰期以来的海平面上升浸没了玉木冰期的河谷而成的,具有纳潮量大、径流势力相对较弱的特点。峡江型河口,是在冰川作用过的地区,河槽受冰川挖掘刻蚀,谷坡陡峻,海侵后形成峡江,其河口特点在于口门附近有深约几十米的岩坎,坎内水深可达数百米,向着内陆可延伸几百公里。根据盐度分布和水流特性,可将河口分为高度成层河口、部分混合河口和均匀混合河口。根据潮汐的大小,河口又分为强潮河口 [176] 、中潮河口、弱潮河口和无潮河口等 [177] 。
在我国,入海河口众多,1800多个大小不同、类型各异的河口分布在包括台湾岛、海南岛及其他一些大岛在内的长达21000多km的海岸线上。其中,河流长度在100km以上的河口就有60多个 [177] 。既有资料显示,专家学者历来重视河口海岸相关研究。特别自1950年以来,我国围绕河口的开发和治理,对长江、黄河、珠江、钱塘江等大河的河口,开展了较系统的观测、调查和研究,并进行了不同规模的治理。这不仅解决了河口治理中的一些实际问题,而且对河口的拦门沙、冲刷槽、分汊潮波变形和环流等一些理论问题的研究,也取得了进展。与此同时,研究手段也在不断改进,物理模型和数学模型已被广泛应用,遥感遥测等新技术也已开始应用于河口的研究。
考虑实际情况,兼顾数据可获取性、代表性和工作量,本书选择珠江(东四口门)、漠阳江和韩江河口近岸3个区域作为研究对象,分析其悬浮泥沙含量的时空演变规律。其中珠江是我国的大河,流量仅次于长江;相对而言,漠阳江和韩江河口是颇具特色的中小河口。需要说明的是,本书所涉及的现场实验还包括徐闻近岸和长江河口两个区域。
实验区 1,徐闻近岸,地处东经109.8°~110.1°,北纬20.1°~20.5°,徐闻珊瑚礁国家级自然保护区位于实验区内(http://www.gdofa.gov.cn/)。徐闻近岸工业不发达,加之该区域水流运动较慢、悬浮泥沙来源匮乏,保护区海水较清洁,水质符合二类甚至一类海水标准 [178] 。近年,因为过度的渔业养殖、捕捞以及工业发展,悬浮泥沙含量日益增加,水体透明度和水温适宜性下降,珊瑚礁的生长状态有所变差 [179] 。
实验区 2 (研究区 1),漠阳江河口海岸(东经 111°16'~112°22',北纬21°46'~22°42')。漠阳江位于广东省西南部,发源于阳春市云雾山脉。贯穿阳江市阳春、阳东、江城3个县(市、区)。在阳东县的北津港注入南海。流域总面积6091km 2 ,河长199km。多年平均实测河川年径流量为82.1亿m 3 ,多年平均水资源总量为86.5亿m 3 。
流域属亚热带季风气候,受海洋性季风及热带、副热带高压气候影响,降水充沛,多年平均年降雨量2199.5mm,有云雾大山和望夫山鹅凰嶂两个暴雨中心。雨量地区分布不均,年际变化大,最大年降水量2900mm,最小年降水量1500mm。雨量年内分配也不均匀,夏秋多,冬春少,4—9 月雨量占全年的70%~85%。漠阳江流域背山临海,有众多的山口,为暴雨形成创造了良好的条件,同时又是冷暖气流交接静止地方,洪涝灾害频繁。
实验区 3 (研究区2),珠江河口海岸。珠江,又名粤江,是我国流量第二大河流。由西江、北江、东江及珠江三角洲诸河汇聚而成的复合水系,经由分布在广东省境内6个市县的虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门八大口门流入南海。全长 2214km,流域面积 453690km 2 (其中442100km 2 在我国境内),年径流量3300多亿m 3 ,居全国江河水系的第2位,仅次于长江。
珠江流域为亚热带气候,年平均风速0.7~2.7m/s,流域内雨量丰沛,多年平均年降水量1470mm。降水量由东向西递减,一般山地降水多,平原河谷降水少。多年平均径流量为1144亿m 3 (广东省内)。径流年内分配在汛期(5—10月)的径流量占年径流量的80%左右,枯水期(11月至次年4月)占年径流量的20%左右。珠江多年平均含沙量0.11~0.64kg/m 3 。含沙量最小的河流是潭江(潢步头站),为每0.11kg/m 3 ;最大的是北江上游浈江,为0.32kg/m 3 ,以及西江支流罗定江(官良站),为0.64kg/m 3 。
多年平均含沙量0.136~0.306kg/m 3 ,流域来沙中有15.5%淤积在三角洲河网内,其余都由口门泄出。排沙量以磨刀门和洪奇沥最多。西江控制站高要的输沙量占总输沙量的82.8%。珠江各支流含沙量的年际变化,西江下游干流变化不大;北江20世纪60年代较50年代略增(0.02kg/m 3 ),60—70年代不变;东江含沙量逐渐减少,这与50年代末和70年代初分别建新丰江和枫树坝水库有关;80年代各江都增加。珠江口门属弱潮型河口,东部沿海岸的潮差一般比西部的大,沿河向上潮差递减,东部快于西部。当两支涨潮流(或落潮流)或一支涨潮流与另一支落潮流相遇,形成了会潮点,在珠江三角洲会潮点有30多处。在会潮点处,水流比较缓慢,潮流带来的泥沙大量沉积下来,使附近河床淤积。
河口淡水向外海扩散,存在着两个轴向:其一,垂直于海岸指向东南,夏季因受西南季风的影响向东北漂移,洪水时能扩展到远离香港百余公里之遥,冬春季节则明显地向岸收缩;其二,平行于海岸终年沿岸指向西南。洪水期,口外海滨表层冲淡水向外海扩散的同时,有外海的深层陆架水沿海底向陆作补偿运动。
实验区4 (研究区3),韩江河口海岸(东经115°13'~117°09',北纬23°17'~26°05')。韩江,我国东南沿海最重要的河流之一,古称员江、恶溪,后称鄂溪。流域面积30112km 2 ,地处亚热带东南亚季风区,属亚热带气候,多年平均降雨量在1400~1700mm,其中4—9月降雨量占全年降雨量的70%以上。受地形影响,降雨量自沿海向北增大,过莲花山脉后,又向北逐渐减少。
韩江下游在广东省潮州市湘桥区广济桥下不远处呈扇形分为3条支流。东北面的一支名为北溪,中间一支称为东溪,西面一支称为西溪。西溪在广东省汕头市龙湖区和潮州市潮安区之间的鳌头洲以下,又分为三流。东为外砂河,中间一流叫新津河,西流称梅溪,在梅溪段的陇尾,又分出一条小河(由水闸控制),长约6.6km,名为红莲池河。
韩江年径流总量245亿m 3 ,多年平均径流深600~1200mm,径流的年内分配不均匀,4—9月占全年径流量的80%,10月至次年3月占20%。潮安站实测最大洪峰流量为13300m 3 /s (1960年6月),汀江溪口站实测最大为8140m 3 /s(1973年6月),梅江横山站实测最大为6810m 3 /s (1960年6月)。韩江多年平均含沙量0.261kg/m 3 。流域内的潮安水文站多年平均含沙量0.30kg/m 3 ,韩江泥沙主要来自梅江,梅江的横山水文站年平均输沙量为 463 万t,占全流域的63.4%。
实验区5,长江河口近岸,位于我国最长河流长江的入河口,东经121.55°~122.4°,北纬30.8°~31.8°。长江河口多年平均地表径流量是 9.2×10 11 m 3 ,悬浮沉积物约4.8×10 8 t [12] 。长江河口海岸区域包含着重要的自然生态环境作用,对人民生活和社会生产影响巨大,一直是诸多研究关注的重点 [4,12,77,180,181] 。