高浊度潮汐通道中沉积物诱导横向环流(SedLC)的跨剖面动力学研究：机制、演化与盐度环流(SalLC)的相互作用

针对潮汐系统中沉积物诱导横向环流(SedLC)动力学研究空白，研究者通过理想化跨剖面模型，揭示了高浊度潮汐通道中由地形梯度触发的SedLC三维流动特征。研究发现SedLC呈现底栖浊流-表层逆流-垂向升降流的复杂结构，并与盐度环流(SalLC)存在潮周期互作，为潮汐系统物质输运提供了新认知。

　　

潮汐通道是连接河流与海洋的天然走廊，其水动力过程直接影响着沉积物输运、污染物扩散等关键生态过程。尽管盐度诱导的横向环流(Salinity-induced Lateral Circulation, SalLC)已被广泛研究，但沉积物诱导的横向环流(Sediment-induced Lateral Circulation, SedLC)在潮汐系统中的动力学机制仍属未知领域。随着全球349个三角洲卫星数据显示近20年悬浮沉积物持续增加，高浊度潮汐通道中沉积物密度梯度的作用日益凸显。然而，现有研究多聚焦于纵向浊流或垂向分层，对横向沉积物梯度驱动的环流认识严重不足，这成为理解潮汐系统三维物质输运机制的关键瓶颈。

河海大学的研究团队在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》发表研究，通过建立理想化二维跨剖面模型，首次系统揭示了高浊度潮汐通道中SedLC的形成机制与演化规律。研究采用水动力-沉积物耦合模型，模拟了具有高斯地形剖面的潮汐通道（宽度1000m，最大水深15m），重点分析横向地形梯度如何通过"地形-流速-湍流-浊度-密度-压力"的级联效应驱动SedLC。

Tidal channel geometry
模型设定为纵向无限延伸的对称潮汐通道，采用高斯函数描述横向水深变化（中心最大水深H_max=15m，边滩最小水深H_min=2m），建立了x（纵向）、y（横向）、z（垂向）坐标系体系。

Hydrodynamic model
通过求解包含沉积物输运方程的三维水动力方程组，量化了纵向涡度ω_x=?w/?y-?v/?z作为SedLC强度的关键指标。

Intratidal evolution of forcing, turbulence, and SedLC
研究发现潮周期内SedLC呈现三阶段演化：1）憩潮期强SedLC伴随表层辐合；2）加速流期中度SedLC伴随表层辐散；3）减速流期弱SedLC再现表层辐合。SedLC表现为底栖浊流向深槽汇聚、表层净流向边滩补偿、中心垂向升降流的立体环流结构。与SalLC的互作呈现潮汐相位依赖性：洪水期环流叠加增强，落潮期环流相互抵消。

Concluding remarks
研究首次阐明沉积物横向斜压强迫与潮汐混合的协同作用控制SedLC的萌发-发展-消散全过程。SedLC与SalLC的潮周期互作机制为理解潮汐系统三维物质输运提供了新视角，特别对河口最大浊度区形成机制研究具有启示意义。

该研究通过创新性地将重力流理论拓展至周期性潮汐系统，建立了SedLC动力学分析框架。理论模型揭示的"地形-浊度-环流"正反馈机制，为高浊度河口地貌演变预测提供了理论基础。研究成果对河口疏浚工程、污染物扩散模拟等实际应用具有指导价值，也为后续研究潮汐系统多组分（盐度-沉积物-温度）斜压耦合效应奠定了基础。