盐水楔

在河口区，从上游来的淡水通过河口区泄入海中，而含有一定盐分的海水则随潮上溯，于是便发生了盐水与淡水的混合和盐水入侵问题。当河道中径流来势较强而潮汐势力较弱时，淡水因重力密度较小居于上层而向海中泄出，重力密度较大的盐水位于底层并随潮上溯而形成盐水楔。

内容简介

河口区盐淡水的混合类型多样，以盐度分层的强弱为依据可将河口分类为:高度分层型、缓混合型以及强混合型。当注入弱潮河口时，由于海水密度较淡水密度大，淡水将从表层泄入海中，海水从底部侵入，呈“楔状”，故称为盐水楔。盐水楔现象在多数河口出现，如美国的密西西比河、越南的湄公河以及珠江的磨刀门河口。盐水楔的交界面处，盐水被下泄淡水“卷吸”而带走，而在盐水楔中有少量向内陆方向流动的补偿流，在一定条件下，盐水楔会处于相对稳定的状态。国外在20世纪80年代，基于室内试验和原型实测的数据，对盐水楔长度、形态界面稳定及混合进行了较多的研究。盐水楔动态稳定时的形状特征受径流量、潮汐强度以及平均水深等因素影响，通过水槽物理模型试验，分析径流量、潮汐强度以及平均水深等单一因素影响下盐水楔形态的变化规律，并研究在无潮条件下盐水楔长度的相关影响因子，初步拟定在恒定水流条件下盐水楔入侵距离公式。

盐水楔运动一般特点

盐水楔沿长度方向可分为3个部份：盐水与淡水交界的前锋“楔尖”，淡水流与盐水源交界的“楔尾”，以及盐水楔的过渡中段部分。其中楔尖和楔尾的长度都较短，一般只为水深的若干倍，对盐水楔运动起关键作用的部分为中段。在盐水楔中段，垂向流速和盐度的分布规律见图一上图，在A点处存在一个密度梯度最大点，A点以下密度大小基本接近，流速则在交界面附近存在一个流速零点B，一般B点位置会低于A点。在盐水楔中存在一个盐水环流，在靠近河底处，盐水向上游方向流动，而在靠近交界面的部分，盐水则向下游方向流动，当盐水楔处于动态稳定状态时，两个方向的流量是平衡的。在盐水楔本身的上下两层之间也存在一个薄层，盐水穿过这个薄层不断与淡水混合而被推向下游，就使得流向上游方向的盐量沿程逐渐减少，到达盐水楔尖时减少至零：而在盐水楔上层，向下游方向的流量Qs则沿程逐渐增加，于是就形成一水流循环（见图一下图）。

盐水楔运动的基本流体力学特征

盐水楔运动规律研究属水动力学的一个分支。它是一种单相流（液相），后者可分两类：

（1）密度均匀流，也包括水中所含物质不影响水流运动的情况。这是经典水力学的内容，水流运动和物质分布主要受对流、剪切应力及扩散所控制。

（2）密度分层流，也常简称密度流或分层流。密度差异主要由热和盐（或其他溶质）单一的或双重的（包括含两种不同的溶质）因素引起。不同密度的流体可以互相混和。控制其运动的机制除对流、剪切和扩散（热、盐同时存在时为双扩散）外，最重要的特征是还有浮力。可进一步划分为密度分布连续及间断两类。前者称部份分层流，有时也称为分层流。后者在我国称为异重流，而在国外则称为分层流（尤其指两种不可混和的流体）、密度流（有时只把其中重流体的流动称为密度流，或多层流。

为避免混淆起见，称盐水楔为单相二层分层流。盐水楔和泥沙及温度异重流的运动在数学提法上很相似。后两者的许多模型试验是用盐水进行的，而它们在研究思路与数学处理上也有许多可供相互借鉴之处。当然，由于扩散率相差较大，浑水更是二相流，且多了泥沙级配的影响，不可不注意它们之间的差别。

使密度分层流区别于其他流动的二个基本要素是：密度不均匀和重力场。其主要特征是：

（1）密度不均匀对流动的影响表现为，垂直密度梯度产生浮力，且使流体有稳定分层与不稳定分层之区分。

（2）密度不均匀对惯性力产生影响，即使是均匀的压力梯度所产生的加速度在空间也不均匀。

（3）在浮力、惯性力和剪切力的平衡下，水压不再是静压分布，而形成斜压梯度，等密度面与等压面不重合。

（4）密度梯度会产生旋转，影响到流动的稳定性和紊动的产生，在无粘情况下，且从静止开始运动时，正压流场中保持无旋性的性质不再存在，但因涡线嵌在等密度面内，使后者保持无旋（称为密度分层无旋）。

（5）垂直混合造成质量、动量与能量的交换，包括势能和动能之间的转化，而稳定的分层能有效地抑制垂向紊动扩散，使之不同于均匀流体的情况，不稳定分层则起相反的作用。

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