河口拦门沙潮滩演变与水沙交换特性分析

论文摘要

河口是陆海交互作用的前缘地带,在自然演变和人类活动的共同影响下,滩槽泥沙交换过程复杂,滩涂演变迅速。研究河口最大浑浊带的滩槽泥沙交换规律,对于探求最大浑浊带及其潮滩系统的形成机制与演变趋势具有重要意义。近几十年来,随着长江口范围内众多大型水利工程的建设,对河口水沙运动、沉积地貌和潮滩演变造成了巨大影响。本研究通过长江口最大浑浊带实测水沙数据和遥感影像数据的结合分析,尝试给出长江口最大浑浊带不同类型潮滩与周边水域的水沙交换特征、过程与模式。得到主要结论如下:（1）长江口拦门沙区域潮滩在近30年间总面积增加了一倍,大型工程在潮滩淤涨中发挥重要作用。根据近30年（1988-2017年）间的遥感数据分析得到,长江口拦门沙区域潮滩面积的整体变化为:低潮位（128-153 cm）下的潮滩总面积增加619 km2;高潮位（387-406 cm）下的潮滩总面积增加447 km2。顾园沙、崇明东滩、横沙、九段沙和南汇东滩的面积均有所增加,其中,顾园沙高程较低,在高潮位下仍处于淹没状态,顾园沙周边尚无大型工程,其演变过程更接近自然条件,30年间顾园沙整体表现为向西南方向淤涨。崇明东滩、横沙、九段沙和南汇东滩在局地大型涉水工程的影响下,淤涨速率已被改变。南汇东滩面积增加最多,共增加210km2;九段沙的面积变化幅度最大,较1988年增长10倍。在潮滩淤涨的同时,潮间带面积也有不同程度的改变,其中横沙潮间带在30年间面积增长4.5倍,南汇东滩潮间带变化呈现出“大-小-大”的现象,在近10年面积增长6.6倍,且集中在促淤围垦工程区域。崇明东滩、横沙和南汇东滩的演变主要由圈围工程引起;九段沙的淤涨速率由于长江口深水航道工程的修建而明显加快。（2）潮控汊道发育的潮滩在自然状态下的水沙交换频繁,北港和南槽与周边潮滩在大、小潮期间均存在水沙交换现象,工程影响下北槽与浅滩间的水沙交换主要发生在大潮期间。根据长江口浑浊带的水沙观测数据分析,对位于北支潮控汊道的顾园沙周边水域和径潮流共同控制汊道（北港、北槽、南槽）的滩槽水沙交换进行研究,发现:顾园沙周边水域最大含沙量出现在西侧北支水域,悬沙粒度表现为“大潮北支口内粗于口外,小潮北支口外粗于口内”,受潮动力强弱影响明显;滩槽水沙交换方面,南侧水域向滩输沙最强,北侧次之,西侧最小。北港、北槽、南槽三条同处径潮流共同控制水域汊道在大潮期间均存在与附近浅滩间的滩槽水沙交换,但小潮期间交换较弱。北港口门水域在大潮期间与两侧浅滩的水沙交换强度较弱,底层水沙向横沙浅滩输移,在小潮期间水沙净向海输移;大小潮期间,北港口外水沙净向横沙浅滩输移。北槽受到深水航道工程影响,与两侧浅滩的滩槽水沙交换主要发生在大潮期间;南侧在大潮期间水沙由九段沙净向北槽输移,北侧水体与横沙浅滩存在水体交换,出现垂向余环流,泥沙交换则发生在底层水体;小潮期间北槽与两侧浅滩无明显水沙交换过程。南槽与南汇东滩之间的滩槽水沙交换在大、小潮期间均明显存在。（3）径潮流共同控制水域通过实测和遥感手段研究得到,在大潮各阶段和小潮涨落潮初期均存在表层滩槽水沙交换现象。本文创新地将野外实测相同潮型下的表层水动力与遥感影像获取的悬沙信息相结合,在径潮流共同控制水域开展表层滩槽水沙交换研究。径潮流共同控制水域表层悬沙浓度空间分布上呈现出“滩高槽低”的分布格局。北港、北槽、南槽与附近浅滩间的表层水沙交换在不同潮汐阶段表现形式各异。北港与横沙浅滩之间,在大潮涨急、转流和小潮涨潮初期,存在“由槽向滩”的表层水沙交换现象。北槽与横沙在大潮涨潮和小潮涨、落潮初期的表层滩槽水沙交换表现为“由槽向滩”;北槽中段与九段沙的表层水沙交换在涨潮初期和落潮均表现为“由滩向槽”,在大潮涨潮中后期“由槽向滩”。南槽与南汇东滩之间的表层水沙交换,在大潮期间和小潮的涨落潮初期均表现为“涨潮由槽向滩,落潮由滩向槽”。综上,本文研究分析了长江口最大浑浊带潮滩的多年演变特性及其滩槽水沙交换特征,并对长江口最大浑浊带的水沙分布进行了分析研究。研究得到的认识可以对长江口潮滩演变、浑浊带滩槽水沙交换提供参考依据。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘帅

导师: 何青

关键词: 长江口,浑浊带,潮滩演变,滩槽水沙交换

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 华东师范大学

基金: 国家自然科学基金重点项目(51739005),国家重点研发计划项目(2016YFE0133700),国家自然科学基金重大国际合作研究项目(51320105005),上海市青年科技启明星项目(19QA1402900)

分类号: TV148

总页数: 126

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