[hé kǒu]  

河口

(河流的终段)

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河口为河流终点,即河流注入海洋、湖泊或其他河流的地方。未流入湖泊的内流河称为无尾河,可以没有河口。河口处断面扩大,水流速度骤减常有大量泥沙沉积而形成三角形沙洲,称为三角洲
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。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,测验方法和分析技术上的相似,往往把河口和其邻近海岸水体综合起来研究,因此它是海岸带的组成部分。
河流近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。
中文名
河口
外文名
river mouth
研究起源
古希腊
所属地区
云南省
人    口
95451人
下辖地区
河口镇,南溪镇,老范寨乡

目录

河口研究历史

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河口研究史 早在公元前5世纪,古希腊已有许多有关河口的记载。18世纪末期,出现了关于三角洲的系统论述。20世纪30年代,R.J.拉塞尔的《密西西比三角洲》,是一本重要的著作。50年代初期,И。В.萨莫伊洛夫写出了世界上第一本综合性的有系统理论的河口专著──《河口》。与此同时,H.M.施托梅尔和D.W.普里查德等在河口的盐水和淡水的混合、河口潮汐动力学等方面的研究,取得了显著的进展。1966年,A.T.伊彭主编的《河口海岸动力学》和G.H.劳夫主编的《河口学》,反映了60年代的河口研究水平。K.R.戴尔在1973年著的《河口学物理导论》和C.B.奥菲瑟在1976年著的《河口及毗邻海域的物理海洋学》,反映了70年代河口研究的水平。
中国的入海河口众多,类型复杂。古代有河口记载的文献,尤其是地方志,极其丰富。东汉的王充,早在公元1世纪就已科学地解释过钱塘江涌潮的成因。在护岸防灾方面,中国从开发海岸平原资源以来就已有工程措施,有文学记载的始于公元3世纪。1950年以来,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,水工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。

河口类型

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现代河口是在冰后期海侵的基础上发展而成的,不过几千年的历史。在第四纪最后一次冰期,海面下降了130米左右,河流因基面降低而深深切蚀了河床,后因气候转暖,封锢在陆地上的冰川融化,水归海洋,使海面回升,在距今六七千年前,已达到海面高度,造成许多河谷末端被海水淹没,在水动力的作用下,泥沙搬运沉积,就逐渐发展而成现代河口。
根据成因的不同,可把河口分为下列几种类型:
溺谷型河口海侵淹没的河谷末端,海水直拍崖岸。由于河流较小,或流域来沙不多,虽在湾头或局部地段有泥沙堆积,但溺谷状态仍然保留。
位于低海岸的溺谷型河口,因其外有沙坝的屏障,故河口水体通过泻湖通道和外海联系、有些研究者特称之为沙坝型河口,如美国东海岸的庞立科湾。
溺谷型河口的下段,往往呈漏斗状,称为漏斗状河口或三角港。而对那些下段呈漏斗状和成形河流相接的,又称为河口湾,如中国的钱塘江河口和杭州湾
漏斗状海湾受地形影响,潮差较大,成为强潮河口。其湾底地形常有潮流脊发育。
三角洲河口 流域来沙丰富的河口,泥沙沉积于河口区,不仅改变其冰后期海侵所形成的溺谷形态,且有三角洲发育。一般而言,三角洲发育于弱潮河口和某些中潮河口以及河流挟带的泥沙不易为沿岸流带走的地区。J.M.科勒曼和L.D.赖特根据河流带来的泥沙条件、潮差大小、波能强弱和沿岸流的情况,将河口三角洲分为6种类型:
第1类。波能低,潮差小,沿岸流弱,滨外坡度小,挟带细颗粒沉积物,普遍有和海岸垂直的指状沙洲,如现代的密西西比河三角洲
第2类。波能低,潮差大,沿岸流弱,海盆窄,指状沙坝向滨外延伸,形成狭长的潮流脊沙坝,如奥得河三角洲。
第3类。波能中等,潮差大,沿岸流弱,海盆浅而稳定,水道沙体垂直于岸线,横向和沿岸沙坝相连,如伯德金河三角洲。
第4类。波能中等,滨外坡度小,沉积物少,在水道和拦门沙外有沿岸沙坝,如阿巴拉契柯拉三角洲。
第5类。波能高而持久,沿岸流弱,滨外坡度大,分布着大片的沿岸沙体,向陆地倾斜,如圣弗朗西斯科河三角洲。
第6类。波能高,沿岸流强,滨外坡度大,有和海岸并行的多列狭长沿岸沙坝,水道中沙体减少。
中国的黄河三角洲河口和长江三角洲河口,分别属于第1类和第3类。
水流分汊是河口常见的现象,有单汊、多汊和分汊再会合 3种型式。三角洲汊河一般都较浅,在汊道的口门附近,常有沙体堆积,称为拦门沙(见河口拦门沙)。
峡江型河口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,其河口的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。这种河口常见于高纬度地带,如挪威的松恩峡湾和苏格兰的埃蒂夫湾。
河口的分类,按不同的标准还有多种方法。例如:根据盐度分布和水流特性,可分为高度成层河口、部分混合河口和均匀混合河口;根据潮汐的大小,可分为强潮河口、中潮河口、弱潮河口和无潮河口等。
径流入海过程 径流下泄入海的扩散过程,在惯性、摩擦和浮力的支配下,分别呈现3种不同的基本形式。
① 在径流强劲、泄流和周围水体密度差较小、海洋水较深的情况下,径流入海的过程主要由惯性所支配。由于流速较大,入海径流的横向扩展较小,从口门向海存在一个高流速区,其宽度和深度向海逐渐减小,其长度随着径流的大小而变化。在高流速区之外,径流以完全湍流的形式向前推进,并向两侧散开,水流速度不断减小直至消失,挟带的粗颗粒物质在高流速区的侧翼沉积,而形成新月形沙洲。
② 在径流较强、泄流和周围水体的密度差很小和海洋较浅的情况下,径流入海过程主要由摩擦所支配,伴有平面湍流扩散,故横向扩展迅速。水流在向外推进过程中,流速迅速减小,使泥沙淤积而形成浅滩。它反过来增加了底摩擦,进一步使水流减速和扩散,更促成浅滩的发育,以至形成心滩,其两侧因水流集中而逐步形成汊道。
③ 在径流强度中等、泄流和周围水体密度差较大及海洋较深的情况下,径流入海过程由浮力所支配。径流飘浮在盐水之上,扩散成为羽状流。从口门向海在4~6倍于河宽的距离内,淡水扩展成相当均匀的薄层,其横向扩展介于上述两种形式之间。在扩展过程中,淡水厚度向海逐渐变薄,保持着断面流量不变,故流速在向海开始扩展的范围内近乎不变。淡水出口门一定距离后,盐水和淡水发生强烈的掺混,使流速迅减,较粗的颗粒就沉积下来。在径流继续向外海扩展的过程中,流速更趋缓慢,水流中挟带的较细颗粒也逐渐沉积下来。另外,在浮力的作用下,淡水层的水面超出周围的海面。因此,淡水层中水体的表层向两侧散开,底部海水向中间辐聚,在横断面上形成一对次生环流。
应该指出,径流入海的水流扩散过程本来已经十分复杂,在潮汐、波浪、沿岸流、河口地形和演变等因素的影响作用下,其过程更加复杂。
河口潮汐及其作用河口在海洋潮波的作用下,出现河口潮汐现象。潮波在河口传播的过程中,发生变形,潮差递减,涨潮历时缩短,落潮历时加长。涨潮流上溯所达到的界限,称为潮流界。潮波影响所及的界限称为潮区界
在径流随时间的变化曲线图中,流速曲线的落潮线段和横坐标所成的面积,与落潮线段及涨潮线段共同和横坐标所成的面积之比,称为优势值。此值大于50%处的径流,称为落潮优势流;小于50%者,则为涨潮优势流。潮流界以下的河段,水流因潮流往复变化而变化。在河口区内,由于径流的加入,落潮流速通常大于涨潮流速,故一般反映为落潮优势流,而且愈接近潮流界,它的优势值愈大。正因为如此,在河口区的动力因素中,落潮流常是主导因素,对河道的演变起控制作用。尤其在洪水季节,径流很强,落潮流的作用更为显著。但是,在某些强潮河口,即使在以涨潮流为控制因素的河段中,仍然存在着以落潮流作用为主的部分。
河口河槽之中,常可见到涨落潮流的路径不一致的现象。落潮流轴线所经的槽线,称为落潮槽;涨潮流轴线所经的槽线,称为涨潮槽。这两条潮流轴线之间的缓流地区,泥沙易于淤积,常常导致河口心滩的堆积,使河槽断面形态表现为复式河槽,这也是河口分汊的一个重要原因。有些河口,有时涨落潮流在河槽中的流路基本一致,或者偏离不大,河槽断面形态表现为单一的河槽,称为中性槽。
河口河槽的动力条件常常变化,如径流有枯水洪水的变化,潮汐有大潮小潮之分,因此水流变化非常复杂。河槽演变是以动力变化为依据的,水流条件的改变必然导致河槽逐渐变形;而河槽形态的变化,也必然引起水流结构的迅速改变。如果组成河槽的物质非常疏松,抗冲性能较差,它的河槽就很不稳定,冲淤变化相当强烈。而大多数河口河槽的边界,正是由近代冲积的疏松物质所组成,因此冲淤变化一般都较显著,甚至出现大淤大冲的现象。相对而言,中性槽由于涨落潮的流路比较接近,河槽演变比较稳定。
盐水和淡水的混合 河水和海水在河口地区相遇,由于密度的差异,径流、潮汐和地形的作用,盐水和淡水发生混合,其方式主要有掺混和湍流扩散两种。淡水在盐水之上流动时,如果两层之间的切变速度大到一定程度,密度界面产生波动,甚至于波峰破碎,使一些盐水混入淡水之中,则称这种混合方式为掺混,它只向上层输送水分和盐分,其强度随两水层之间的速度差的增加而增加。在潮汐河口,水体随潮汐而振荡,蕴藏着巨大的能量。这些能量主要消耗在河口水流为克服河床摩擦所做的功上,从而产生湍流,使盐水和淡水混合,则称这种混合方式为湍流扩散。它既能把盐水带入上层,又能把淡水带入下层,两层之间的水分交换量相等,而盐量自下层向上层输送。当河口基本上分层但有湍流的时候,混合既有掺混又有湍流扩散。盐水和淡水的界面附近,由于摩擦阻力和掺混的作用,部分盐水被上层淡水挟带入海,为了补偿进入上层的水量,下层盐水出现上溯流,使河口内部形成环流。它是入海河口特有的水流结构,对河口的泥沙运动有着重要的意义。
河口的盐水和淡水的混合,一般分成高度成层、部分混合、均匀混合等类型(见河口的混合和环流类型)。
峡江水深,其河口有岩坎存在,潮汐振动在任何情况下只影响于它的上层,振动所产生的湍流非常微弱。因此,峡江河口被视为一种具有无限深的高度成层河口。
对于河口盐水和淡水混合的分类,有着多种分类图表。如D.V.汉森和M.小拉特雷以表层和底层的盐度差为纵坐标,平均表层流速和淡水流速之比为横坐标,在图解内把河口分为均匀混合、部分混合、盐水楔、峡江和无混合五种类型。
河流输出物和河口沉积百川汇入大海,除输出水之外,还有固体和其他化学物质随径流下泄入海。固体物质在河口附近沉积,或被带到更远的地方沉积下来。
河流搬运的固体物质,其粒度较粗的沿河床滚动或跳跃下移,少数被湍流带入水中,呈悬移状态,但流速降低时,就沉积下来。固体搬运量常用悬沙来计算,而底沙实测资料甚少,有人用全部搬运量的1/10来估算底沙的搬运量。
细颗粒泥沙呈悬移状随水流入河口,和海水接触后,其性质发生变化。盐水和淡水的交会、可以改变粘土的某些化学成分,同时颗粒表面所带的电荷也发生变化。它们相互吸引而发生絮凝。在氯度为 3‰时,絮凝作用迅速增强,在氯度为7~8‰时,泥沙浓度超过300ppm时,絮凝作用最强。絮凝使颗粒加大,沉速因此增加。如絮粒大于30微米时,其有效密度约为11千克/米2。若物质被带到低盐水中,絮粒则被湍流分离。在泥沙浓度很高的情况下,悬沙可抑止湍流作用,物质沉降成为泥层,其浓度可高达3×105ppm以上,在某些航道中呈现浮泥层。
在河口水体中,悬浮物质絮凝而沉降,进入底层高盐水中,而底层水体是上溯运动的,故悬浮物质被带到盐水楔顶或滞流点(部分混合河口底层净流速的零点)处沉积下来;同时,上游河床物质在下移过程中,也在这里减速而停滞。因此,盐水楔顶或滞流点附近,就成为河口泥沙发生强烈淤积的地带。
在部分混合的河口,常有最大混浊带出现。此处泥沙浓度比它的上下游都高。位于盐水入侵的上段,恰好在细颗粒泥沙沉积的河段处,常和广阔的淤泥滩相连接。它的位置随径流的大小而变化,随潮汐涨落而迁移。最大混浊带的形成和河口环流有关,悬沙被下泄流带至河口,当它沉降到下层时,和盐水中的物质相结合,并上溯于楔顶,混合作用把部分泥沙带回上层,再向海输送。这种循环促使这一地区的泥沙浓度提高,并使泥沙有效地分选,把颗粒较小因而沉速较低的泥沙,带到邻近海岸甚至大陆架上沉积下来。另外,细颗粒物质受海洋生物的作用而聚集成团,也促使河口泥沙的沉积。
由于地理环境不同,各条河流输出物的化学搬运量的差异很大。一般而言,湿润区域的化学物质径流和固体物质径流的比值较大,干燥区域较小。就世界河流总体而言,化学物质径流Td和固体物质径流Ts有如下的经验关系
Td=6.2T0.37s
世界河流总体的化学物质径流约为悬移质的1/5。
河口的研究,关系到很多社会经济问题。河流输出物对河口的填充,使三角洲不断推进和扩展。五六千年来,长江口建造了3万多平方公里的三角洲,黄河三角洲造陆速度为每年23.5平方公里。肥沃的土壤,丰富的水资源,使三角洲成为重要的农业基地。天然三角洲的湿地需要疏干,需要防范洪水大潮的侵袭。农业所需的灌溉用水,都直接受到河口动力因素和泥沙运动因素的影响。河流带来丰富的营养物质,经过河口,汇注海洋,使河口的近海水域,常为重要的渔场,如长江口外的舟山渔场、吕四渔场等。河口不稳定的动力因素,盐度和温度的变化,都直接影响鱼类的回游路线和产卵场位置的变化。同时,镶嵌的盐水也影响着生物群落的分布(见河口生态)。河口蕴藏着丰富的潮汐能源,又便于内地和外海的交通,故普遍在河口建港。正因为如此,世界上80%的大城市都分布在河口区。然而河口的动力因素和泥沙运动复杂,而且普遍存在拦门沙,必须整治和疏浚,以维护航道的水深,这也是水运事业中的关键问题。特别是船舶向大吨位方向发展,此问题就显得更加突出。此外,在河口区的城市建设中,有关供水、排污和环境保护等问题,日益受到关注。
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