Page 63 - 水利学报2025年第56卷第4期

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式中：n 为悬沙在水体中的计算分层数；C 为垂向平均悬沙浓度；C i 为 i 层水体悬沙浓度。
在层化水体中，湍流动能产生后水体会克服重力向上做功，分别用 P 和 B 代表湍流动能的产生项
［9］
及浮力通量项 ：
P = τ∂u/∂z
g ∂ρ （5）
B = - K h
ρ ∂z
其中：τ 为剪切应力；u 为流速；K h 为垂向扩散系数。通量 Richardson 数 R = B/P 通常被用来描述湍流
f
动能转化为势能的比例。

4 结果

4.1 现状条件下伶仃洋河口潮周期内径-潮-盐-悬沙动力特征 2016 年 11 月实测的伶仃洋河口状态
可代表受到人类活动剧烈影响后的现状。下文分析现状条件下伶仃洋河口虎门与洪奇门站点的流速
（代表径潮动力）、盐度、悬沙的垂向分布在一个潮周期内的变化规律。
4.1.1 流速垂向分布变化规律 伶仃洋河口枯季径流动力较弱、受到潮汐动力主导，虎门与洪奇门站
点小潮的落潮时刻垂线平均流速比涨潮期间分别大 0.5 ~ 0.8 m/s （图 4（a）（d）） 和 0.2 ~ 0.4 m/s（图 5（a）
（d））。虎门处于河口的湾顶位置，潮汐动力的辐聚效应导致其潮动力强于河口西侧的洪奇门站点，表
底层流速差异小于洪奇门站点，大部分时刻虎门站点的表底层流速分布更为均匀。
4.1.2 盐度垂向分布变化规律 观测期间，伶仃洋河口两站盐度随时间变化规律相似。洪奇门站点
大、小潮期间盐度分别在 0 ~ 7‰ 和 0 ~ 10‰ 间变化（图 5（b）（e）），表层径流扩散影响下水体表底层盐
度差异较大。虎门站点潮汐动力更强，盐度要显著高于洪奇门站点，大、小潮期间盐度变化范围
在 4‰ ~ 16‰ 和 4‰ ~ 18‰ 之间 （图 4（b）（e））。虎门站点与洪奇门站点大小潮的第二次落潮期间表底
层盐度在 12‰ ~ 18‰ 与 6‰ ~ 10‰ 之间。计算得到虎门站点大潮期间的总体 Richardson 数变化过程如
图 6（a）所示，在大部分时刻总体 Richardson 数大于 0.25，水体处于层化状态；而在落急后至涨憩前期
间总体 Richardson 数小于 0.25，水体处于混合状态，时间上该区间盐度垂向分布更均匀，空间上虎门
站点相较于洪奇门站点盐度垂向分布更均匀。
4.1.3 悬沙垂向分布变化规律 如图 4（c）（f）及图 5（c）（f）所示，虎门站点大、小潮垂线平均悬沙浓度
变 化 范 围 分 别 为 0.020 ~ 0.120 kg/m³、 0.012 ~ 0.074 kg/m³， 洪 奇 门 站 点 分 别 为 0.033 ~ 0.322 kg/m³、

图 4 虎门测点流速、盐度和含沙量分布

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