河口的混合和環流類型

由於各個河口的動力條件和邊界條件不同，鹽水和淡水的混合和環流的情況便互有差異。1952年，H.M.施託梅爾把鹽水和淡水的混合分成3種類型:弱混合、緩混合、強混合。1955年D.W.普里查德又以鹽度平流擴散方程為基礎，將河口的混合和環流概括成高度成層型、部分混合型和均勻混合型3種。 　　高度成層型　相當於弱混合型，一般發生在徑流對潮流的比值較大、寬度對深度的比值較小的河口。當表層的淡水以一定的速度下泄時，對於下層的鹽水將產生切應力，在界面形成內波。當切變足夠強時，內波發生破裂，使底層的鹽水向上層摻混，但摻混量不多，故鹽水和淡水之間仍然存在明顯的界面。由於鹽水在淡水下面呈楔形插入，此型又稱鹽水楔型。在楔端的上游，整個水體的水流淨值指向下游；在楔端以下的鹽水入侵區，自水面至鹽水和淡水的界面之間，水流淨值指向下游，但在交界面以下，水流淨值指向上游，從而形成一個微弱的垂向環流。美國密西西比河口的西南水道屬於此種類型。 　　部分混合型　相當於緩混合型。潮汐作用加強時，河口水體的底摩擦加大，產生了湍流，促使底層的鹽水和上層的淡水混合，終於使高度成層型中的楔型界面破壞，而形成了鹽度逐漸變化的水帶。由於下層鹽水大量摻入上層，向海水流淨值達到的量級可大於河水流量本身，形成了較強的垂向環流。設徑流量為Q，則上層向海的水流淨值可達10Q以上，底層水流在上溯過程中逐漸減小，上層水流在下泄過程中不斷增大。例如美國的詹姆斯河口，上層的下泄流量為徑流量的20倍，下層作為補償的上溯水量為徑流量的19倍。中國的長江口和珠江口的伶仃洋，也屬於此種類型。 　　均勻混合型　相當於強混合型，多見於潮汐作用強和寬度對深度的比值較大的河口。由於潮汐作用增強等原因，底層因摩擦產生的湍流足以攪拌整個水體，故鹽度的垂直梯度極小，而縱向梯度卻很明顯，且沿入海的方向增加。此類型有兩種情況：①垂直均勻混合。這時，橫向有鹽度的差異。當河口相當開闊時，科里奧利力引起水流在水平方向上分離，向海的淨流在各層都偏向右側，而補償的向陸淨流則偏向左側，形成了水平環流。英國的泰晤士河口，中國的錢塘江河口，都屬於這種類型。②斷面均勻混合。若河口處河道不寬，則湍流不僅能使鹽水和淡水在垂直方向均勻混合，也能使其在側向均勻混合。即鹽度只存在縱向梯度，整個斷面的水流淨值指向海洋。美國的畢斯凱塔瓜河口近似於此種類型。 　　上述各種混合和環流的類型，都明顯受徑流和潮流的比值所控制。此比值往往隨時隨地改變，使同一河口在不同時間裏，或同一時間在河口的不同河段中，出現不同的類型，即可以從一種類型轉化為另一種類型。以長江口為例，徑流有洪季枯季的變化，潮流有大潮小潮的變化。枯季大潮時可為均勻混合型，洪季小潮時則可能出現高度成層型，但是全年中出現頻率最多的卻為部分混合型。河口幾何形態對混合和環流的類型也有重要的影響。如徑流保持不變時，河口寬度的增加，能改變徑流和潮流的比值，這和減小徑流量相似，都有增強混合的效果。 ^[1]