第七节 径流向海汇集及其效应
陆地表面的径流最后通过入海河流的尾闾段不断地向海洋汇集。由于这里兼受河流及海洋不同的动力条件、化学性质及热力特性等因素的综合影响,故入海河口具有独特的水文运动变化规律;又由于地表大量的淡水、泥沙、化学元素陆续地向海汇集,导致海洋环境,尤其是海滨地区的环境产生海水淡化、陆地向海延伸及化学元素迁移等效应。
一、入海河口的水文特性
入海河口是指河流与海洋相结合的地段。它既包括受到海洋因素影响的河流尾闾段,也包括受到河流因素影响的滨海地区。入海河口是地表液态水的输出通道,也是海洋液态水的输入进口。在海、陆间的水循环过程中,入海河口起着重要的传递纽带作用。
根据河、海的动力条件,可以将入海河口划分为不同的区段。河流的动力是径流,海洋则是潮流、海流等,河口可视为径流与潮流相互作用的区域,其上界为潮汐影响的上限(潮差为零处)——潮区界;下界为径流在海洋中扩散的末端——水下三角洲的前缘。根据径流和潮流对比程度的差异自上而下可把河口区划分为三段:自潮区界至潮流界(涨潮流上溯的上界,也是涨潮流速为零处)为近口段;自潮流界至口门为河口段;自口门至水下三角洲前缘为口外海滨段。在近口段内由于受潮水的顶托,水位虽有周期性的升降,但流向始终指向下游,径流作用占绝对优势,故近口段的水文属性和河槽演变规律与河流基本一致。河口段是径流和潮流作用势均力敌的区段,水流呈周期性往复流,水位也有周期性的涨落变化,动力条件与河槽演变特别复杂。口外海滨段径流因素的影响逐渐削弱直至消失,潮流,波浪等海洋因素则起主要作用,水文特性及演变规律与海洋相似。
径流和潮流两者相互消长,支配着河口区的水文特征,潮区界和潮流界是径流、潮流这一对矛盾相互作用的产物。由于径流有洪枯水期的变化,潮流也有大小潮之分,它们相互作用可能出现很多组合,使潮区界和潮流界的位置发生变化。以长江口为例,枯水大潮期,潮区界可抵距河口616公里的安徽大通,潮流界可抵江苏的镇江附近。但洪水期,潮区界下移到距河口400公里的芜湖,而潮流界也只达江阴以下。此外不同河流所处的地理位置不同,潮流的强弱也有很大差异,有些弱潮河口,河口区很短,上述3段就很难加以区分。
此外,入海河口也可根据化学性质分段:河水是淡水,海水是咸水,河口可视为盐水与淡水交汇的区域。其上界应为盐水入侵的上限,下界应为冲淡水影响所及的位置。根据咸水界的变化情况,将河口区分为河流段、过渡段和潮流段三个区段。以多年平均枯水大潮和多年平均洪水小潮为咸水界的上下极限。在咸水界下限以下的河段,潮流作用较强,称为潮流段;在咸水界上、下限之间的河段,径流与潮流两种力量强弱转换不定,称为过渡段;在咸水界上限以上的河段,以径流作用为主,称为河流段。
河口的分类目前尚不统一,从地貌形态看,可分为三角洲河口和喇叭形(三角港)河口两类。我国的长江,黄河,珠江等河口属前者,钱塘江等属后者。从径流和潮流强弱的对比来分,潮差大于4米的为强潮河口,例如,钱塘江;潮差在2—4米之间的为缓潮河口,例如,长江、珠江、辽河、瓯江等;潮差小于2米的为弱潮河口,例如,黄河,滦河等;潮差小于0.5米的为无潮河口,如多瑙河。从咸淡水混合来划分,可分为强混合型河口、缓混合型河口及弱混合型河口三类。
(一)河口区的水情
入海河口在潮区界以下均属受潮汐感应的河段,称感潮河段,而感潮河段的水位、流速、流量等水文要素的变化,不仅与河流下泄的径流有关,也与自海洋上溯的潮汐有关。因此河口的水文情势,可以由河口区潮汐水文特性来表征。它和海洋潮汐相比,有其特殊的规律。
1.河口区潮汐的涨落过程 由于入海河口有潮汐的影响,水流呈往复周期运动,故其水位与流量、流速与比降的关系等,都不同于非感潮河段。潮水位开始上涨后,指向下游的流速逐渐减小,经过一段时间后,流速由正值转为负值,水流流向内陆;潮水位达到高潮后流速趋于下降,负流速逐渐变慢,经过一段时间后,由负值转为正值,水流流向海洋。由于受到径流下泄的影响,水位与流速的变化,存在一定的相位差。在一个潮汐的周期内,河口区潮汐的涨落过程经历4个阶段: