河口水文学又称“河口学”。陆地水文学分科。研究河口地区水文现象和变化过程的学科。人海河口是河流与海洋的过渡地段,是河流与海洋两种动力相互作用与影响互为消长的区域。主要内容有河口的水流运动规律(包括人海径流的分配、潮波的传播和变形、盐水楔异重流等方面)、水的物理化学性质、河口的泥沙的来源、运动规律和河床变迁过程、河口三角洲的形成、人海河口的潮汐作用等。虽然河口水文学的研究取得了较大的成就,但必须指出,河口水文学是水文学中一支最年轻的分支学科,还有许多理沦问题和实际问题有待研究和解决,其中包括河口分类、分段等。
学科研究方法
河口水文学是河流水文学与海洋水文学的边缘学科,它把这两门学科的基本原理和方法综合应用于河口问题的研究中,并广泛吸收和应用流体力学、水力学、化学、生物学和地理学的研究成果和方法。河口水文观测是河口水文学研究的重要手段。包括长期的定点观测和不定点的短期观测,观测内容包括流速和流向、波浪要素、含沙量、含盐度、风速和风向、河床质和水下地形等。在河口泥沙运动和河口河床演变的研究中,模型试验是经常使用的重要手段。建立河口水流和泥沙运动的物理模型和数学模型,借助计算机模拟和求解河口水流、泥沙运动的基本规律,是现代河口水文学研究的基本方法。
研究简史
早在1600年前,中国东晋葛洪(281年-316年)在《抱朴子》一书中,已提到钱塘江河口水流是一种“其底势不泄”的往复波动现象。1842年英国G.B.艾里采用调和函数描述河口水流波动现象,提出了河口潮波理论。19世纪末,A.J.C.B.de.圣维南方程组用于河口水流研究中,成为近代河口水流计算的基础。近代河口泥沙运动研究始于20世纪50年代,美围H.A.爱因斯坦和R.B.克朗通过在旧金山湾多年的观测和试验,指出海水中黏性泥沙的运动形式与含沙浓度和絮凝作用有关.为揭示河口泥沙运动和河口河床演变的规律奠定了基础。中国近代河口水文观测始于1913年在长江吴淞口设立潮位观测站.记录逐时潮位过程。1917年在长江口、海河口、珠江口等处设站观测风浪、潮位等。20世纪50年代,开始在长江河口区进行全潮同步多条垂线水文观测。
河口特性
河口是河流与海洋交界的过渡区。在河口区,河流水位受海洋潮汐影响的最远点称潮区界,涨潮水流上溯的最远点称潮流界,涨潮水流中咸水所及的最远点称咸水界。潮区界、潮流界和咸水界的位置,随河流径流大小和潮汐强弱而异,但三者的相对位置不变。在河口区的不同部位,水流和泥沙的运动特性不相同。在潮区界和潮流界之间,水位随潮汐涨落而周期性地升降,但水流方向始终指向下游,为单向水流,泥沙运动遵循无潮河流的规律。在潮流界和咸水界之间,水流周期性地往复运动,在涨落潮过程中经历憩流期,流速和流向随潮波进退而变化,底沙也往复进退,悬沙则上扬和落淤交替。在咸水界以下,根据淡水和咸水的混合情况,河口水流特性可分为3种类型:①强混合型。在浅水河口,由于径流、潮汐和风的综合作用,成淡水强烈混合,含盐度在垂直方向分布较均匀,在水平方向自上游向下游递增。②弱混合型。含盐度垂向分布有明显梯度,但往往无明显咸淡水分层现象。③高度成层型。垂直方向上咸淡水界面清晰可辨,盐水呈楔状向上游潜入,称为盐水楔异重流。咸水界以下的泥沙运动表现出絮凝现象、浮泥运动和出现最大浑浊带等许多特点。