1959～2013年长江河口南槽动力地貌演变过程

南槽作为长江口入海四口之一,是长江水沙输运向海的主要通道。在长江入海水沙急剧变化和长江口大型涉水工程的影响下,南槽的动力地貌过程成为当前长江河口研究的重点内容之一。分析和揭示近50年来南槽的动力地貌变化过程对理解长江河口响应人类活动和自然驱动作用的变化具有重要意义。基于此,本文通过1959~2013年长时间序列的南槽地形资料,研究长江入海水沙变化及南槽落潮分流分沙比影响下的南槽动力地貌演变过程。结果表明,南槽在1989年江亚南沙并滩前后呈现两种不同的地貌演化阶段:江亚南沙并滩前,南槽普遍发生淤积,两侧浅滩不断淤涨,河槽总体呈缩小态势,河槽拦门沙呈现"双峰"状态;江亚南沙并滩后,南槽呈现出"上段冲蚀加深、中段微冲、下段河槽束窄、两侧浅滩淤积"的状态,拦门沙向"单峰"发展。此外,周边涉水工程的实施对近期南槽地貌的冲淤演变过程有较大的影响。     

上海南汇芦潮港岸段水下滩坡变化剖析

由远及近简述历史时期和本世纪上半叶南汇岸滩的时空变化规律,着重分析了近30年芦潮港所在的南汇南滩水下滩坡的变化特征。这种变化与长江口河势和南槽分流分沙情势的变化密切相关。根据目前长江口河势的发展情况,芦潮港岸段水下滩坡的淤积趋势仍将持续,但其强度不会达到五十年代的鼎盛状态。     

徐六泾-白茆沙河段治理工程研究

长江口徐六泾节点河段宽度大于长度,对主流流向和下游河势的控制作用相当有限,上游南通河段主流摆动和河势变化直接造成白茆沙河段的主流摆动和南支河段滩槽演变;白茆沙河段江面迅速展宽,水流动力减弱,但潮流作用较强,白茆沙和扁担沙漫滩切滩分流以及北支分流是造成北水道上下口淤塞和南水道上口常年浅滩碍航的根本原因,而大洪水年代庞大的白茆沙沙体加速下泄往往会引起南支河段的河势变动。白茆沙河段目前出现的优良河势和南北水道优良的水深条件是百年来难得的机遇,应尽早采取治理措施,稳定河势,否则将贻误时机。定床物理模型试验结果表明：整治工程后,徐六泾节点将形成窄长控流通道,白茆沙滩面流速显著减小,南、北水道分流比稳定,上、下口浅滩流速坛大５％～１０％,能有效地稳定白茆沙河段目前的优良河势和水深条件,确保长江口打通深水航道后５～１０万吨级海轮通航。     

南沙头通道及横沙通道对长江口深水航道的影响分析

根据长江口南沙头通道、横沙通道和南北槽分汊口的断面水深变化及长江口南北港和南北槽的分流比变化实测资料,分析了长江口北槽深水航道淤积的原因。结果表明,北槽深水航道上段淤积受多种因素影响,其中,南沙头通道和横沙通道的发展对深水航道影响最大。南沙头通道的发展在加大落潮流量的同时,对南港南岸会产生一定的冲刷,后经沙洲的阻挡,把泥沙带向南港北岸,在北槽进口段处落淤,直接影响了进入深水航道的落潮量;横沙通道由于直接贯通了北港北槽的水沙交换,因而削弱了南港和北槽之间的水沙交换,促使北槽深水航道上段产生淤积,这也是南槽河道上段刷深的一个主要原因,而南槽河道的发展必然减少了进入北槽的落潮量,进一步加剧了北槽深水航道上段的淤积。同时,科氏力与北槽南导堤分流口鱼咀工程对深水航道也造成了一定的不可忽视的影响。研究成果对治理北槽深水航道淤积问题保障深水航道正常运行具有十分重要的科学实践意义。     

1982和2012年枯季长江口最大浑浊带悬浮泥沙和盐度垂向剖面特征对比

2012年1月在长江口北港、北槽和南槽水域纵断面开展枯季多船准同步观测,将获得的大小潮悬浮泥沙和盐度数据与1982年12月同水域调查结果进行对比分析。结果表明:2012年长江口最大浑浊带枯季悬沙浓度比1982年减小了约50%;北港、北槽、南槽相近测点的大潮垂向平均悬沙浓度相较于1982年分别减小了43%、60%和40%,2012年长江口表层平均悬沙浓度与1982年相比减少了约53%。北港断面浑浊带核心与1982年浑浊带核心位置相近;北槽浑浊带核心向内迁移;南槽浑浊带核心位置向外迁移。2012年与1982年枯季遥感反演的长江口同水域表层悬浮泥沙浓度也明显降低。在30年来入海泥沙持续减少背景下,长江口3条入海主汊的最大浑浊带特征依旧显著,径流与潮流的此消彼长、径流的季节分配不同以及口内汊道分流分沙比的变化影响了长江口最大浑浊带核心的移动,浑浊带悬沙浓度最高的地段也是盐度梯度最高的地区。     

长江口南槽最大浑浊带枯季大小潮悬沙峰特征及其动力机制

长江口最大浑浊带是陆海交汇的核心区域,其航槽是扼海-河联运的咽喉,悬沙峰的涨落潮周期变化深刻影响航槽的稳定性。本文利用长江口南槽上、中、下段3个站点枯季小潮和大潮的流速、盐度、悬沙平均粒径和悬沙浓度的实测资料,分析最大浑浊带悬沙峰特征及其动力机制。发现:流速和滩槽交换增强导致大潮平均悬沙浓度比小潮增加了0.78—1.97倍,絮凝也导致憩流底层悬沙浓度增加8%左右,但流速和絮凝与悬沙浓度的关系均非线性。大小潮盐度梯度与底层悬沙浓度关系呈现高线性相关关系,表明盐度梯度强化或突变是泥沙再悬浮形成悬沙峰的主要动力。     

长江口南北槽分流口洪季水沙变化过程研究

河口分流口的水沙变化过程是影响河口三角洲发育的核心环节,对下游河势的稳定起着关键性的作用。本文通过对北槽二、三期工程前后的南北槽分流口河段洪季大潮期间的同步水沙观测数据进行分析,以探讨长江口深水航道工程整治对分流口水沙过程的影响。结果表明:(1)北槽二期工程到三期工程后,分流口洪季以落潮优势流、优势沙为主的格局基本没有发生改变,但南槽优势流、优势沙出现略有变大,而北槽略有变小现象;(2)分流口洪季的水体输移主要受控于欧拉余流的变化,除北槽入口段水体净输移量一直较小外,其他河段在二、三期工程实施期间均有大幅提升,其中斯托克斯余流变化不大,拉格朗日余流与欧拉余流变化相一致,南槽呈波动状上升,北槽先增后减;(3)在二期到三期工程期间,北槽分流比明显减小,入口段落潮流速减小,含沙量较高,水体输移量降低,输沙强度减弱,由此导致二期工程以来北槽入口河段淤积强度加重。     

南汇东滩圈围工程对长江口河势影响的数值模拟分析

基于验证的MIKE21软件长江口二维潮流数值模型,计算和重点分析了南汇东滩促淤圈围工程对长江口南槽、北槽和横沙通道的影响。结果表明:南汇东滩促淤圈围工程束窄了南槽下段河道,较大幅度地减小了该段的潮流量;但南槽中段以下河段流速增加幅度较大,河槽将会刷深,河势将得到发展;江亚北槽将会得到发展,北槽中段泥沙淤积现象将会加剧;横沙通道涨落潮流量大幅减少,横沙通道涨落潮流量与南槽涨落潮流量存在非常高的相关性,这对横沙通道作为航道开发和利用会带来较为不利的影响。     

近50年长江口南、北港及附近分汊型河槽的演变

依据1958-2006近50年海图资料,在GIS技术平台下,对海图进行数字化处理,建立不同时期水深数据库,对比计算不同时期河槽容积的变化,探讨近50年来流域来水来沙减少背景下长江口南、北港分汊型河槽容积变化及演变趋势。结果表明:(1)近50年来南、北港冲淤变化趋势一致,整体上略有淤积之势,局部性波动明显;复式河槽的出现与南支主泓摆动、涨落潮流路分异关系密切,是长江口多级分汊格局形成的缩影。(2)南、北槽河槽演变在20世纪80-90年代呈现此消彼长特征,经过南岸边滩淤积,南槽主泓偏移,水流深切边滩,巩固沙体4个过程形成江亚南沙,长江口二级分流节点处地貌演变复杂,总体可归纳为上游沙体下移,沙体合并,水道消亡。(3)近期河槽演变受人工设施影响显著,来水来沙减少使河槽延伸减缓,南北槽分水分沙条件逐渐改变。     

长江口南北槽分流口动力地貌过程研究

分汊口的地貌演化格局对于三角洲建造和下游河槽的稳定具有重要作用.作为长江河口的第三级分汊口（南、北槽分流口）,形成历史较短,但又经历了长江口最大的水利工程（北槽深水航道工程）的影响,故该分流口的变化是近年来长江河口研究的核心内容之一.本文基于近50 a的地形、流域入海水沙和南北槽落潮分水分沙比等数据,探讨了南北槽分流口的动力地貌变化过程.结果表明：（1）在1998年前,长江口南北槽分流口经历了由不稳定—相对稳定—动态平衡的阶段,其中分流口沙洲洲头出现下挫—上提—下挫、主泓线则经历分流口南侧—北侧—南侧的周期变化,河槽断面由U型发展为W型.（2）长江大洪水是导致分流口地貌格局出现变化的动力因素.在洪水发生的间歇期,分流口地貌则处于由不稳定向相对稳定发展的调整阶段.（3）1998年修建沙洲洲头潜堤工程后,沙洲洲头出现上提—下挫—上提的微弱变化,但总体上沙洲头向北偏移,这导致进入北槽的分水分沙比有所减小.（4）自2002年以来,沙洲洲头因分流口的淤积而缓慢上提,潜堤北侧北槽上段淤积加重,潜堤南侧尤其紧贴潜堤部位侵蚀加剧,南槽分水分沙增大,分流口落潮冲刷槽进一步向南槽发展.     

长江口青草沙水库前沿河床演变与失稳风险研究

位于长江口南北港分流口的青草沙水库是上海市最大的城市供水水源地,开展该水库前沿河床稳定性和失稳风险研究具有重要的理论意义和工程指导价值。基于此,利用长江口南北港分流口2000年至2013年期间实测的高精度地形资料,分析青草沙水库前沿河床近期地貌变化特征,为水库库堤安全预警提供相关理论支撑。结果表明:青草沙水库前沿河床冲淤变化在建库前后有明显差异,建库前总体表现为河槽冲刷、沙洲淤积,呈现准冲-淤振荡的性质;建库后变为幅度逐渐减弱的持续冲刷;沿河床河槽形态由U型向U型与V型河槽叠加的复式河槽转变。青草沙水库前沿沙体沿落潮主流方向下移,成形沙体呈先增长、再减少,最后趋于平衡的态势,隐形沙体大体呈减少趋势。青草沙水库库堤前沿近600 m位置是河床失稳的重点风险区域,尤其是水库库堤中上部河床处于不稳定状态,如前沿边坡所在河槽进一步逼近水库前沿,则河床面临进一步冲刷的可能。     

基于ADCP的长江河口推移质运动特性研究

基于多普勒声学流速剖面仪(ADCP)在长江口6个测点(长兴岛北侧、南北槽分流口、崇明东滩南侧、横沙岛北侧、南汇南滩和横沙通道北侧)观测的数据,利用ADCP底跟踪功能观测底床推移质运动过程。结果表明:通过ADCP数据,在涨、落急时段可以清晰地看到是否存在推移质运动;直观表达了推移质运动速度在一个潮周期内的变化过程;推移质运动速度变化过程曲线与潮流流速变化过程曲线呈现"对应、不对称"的特征;推移质运动速度的日不等现象比潮流流速日不等现象更加显著。     

长江口南槽最大浑浊带短周期悬沙浓度变化

2003年2月17～24日,在长江口南槽最大浑浊带地区进行了大、小潮水文泥沙定点连续观测.用OBS-5观测水深、盐度和浊度,用直读式海流计(SLC9-2)观测不同水层流速,同时获取了不同潮时不同水层悬沙水样.通过对水深、盐度、浊度、悬沙浓度和流速等数据进行大、小潮周期对比与分析.得出如下主要结果:(1)盐度和水流流速变化范围分别为13.5～22.3和0.30～2.13 m/s;(2)表层与底层悬沙浓度变化范围分别为180～222 mg/L和1 019～1 300 mg/L;(3)一个潮周期内,可出现4次悬沙浓度峰值;(4)通常情况下,悬沙浓度值涨潮大于落潮,大潮大于小潮,但强风或风暴潮会改变大、小潮的悬沙浓度变化格局.研究表明,研究区悬沙浓度变化具有一定的周期性和规律性,但也存在一些不确定性.长江口南槽最大浑浊带的发育主要是由于"潮泵效应"和盐水异重流引起的对床底侵蚀和泥沙再悬浮造成的.另外,动水絮凝和滩槽之间泥沙交换,也对最大浑浊带的形成与发育有重要影响.     

GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算

依据1842～1997年10幅不同年代的长江口海图资料,利用地理信息系统和数字化仪进行处理,建立不同时期的长江口水下数字高程模型,以此作为基础资料,实现了从横剖面、深泓线纵剖面、平面变化等不同角度对长江口拦门沙地区滩槽演变、岸线侵蚀、沙岛形成与变迁等进行研究.通过计算河槽容积,实现了对不同时段泥沙冲淤量的计算.结果表明,155a来拦门沙总的趋势是不断淤积,但不同时期淤积速度大不一样,个别时期甚至会发生一定程度的冲刷,这主要与动力条件的波动有关.1842～1997年,共淤积泥沙38.10亿t,平均每年淤积0.246亿t,约占长江来沙的5%,年均淤厚为1.1cm泥沙淤积部位主要在九段沙、横沙及横沙东滩、崇明东滩三处.发生冲刷的范围较小,仅占总面积的21.4%,主要在北槽,北港上段和南槽局部也有轻微的冲刷发生.     

长江河口最大浑浊带的悬沙输移特征

根据１９８８年洪、枯季在和长江口南、北槽进行的最大浑浊带专项水文观测的资料，对悬沙输移的分项因子进行研究。结果表明，长江口最大浑浊带的悬沙输移过程存在明显的潮泵效应及强烈的悬沙、底沙双向交换；长江口南、北槽之间存在一个大尺度的平面环向悬沙输移，同时南、北槽自身还有次一级尺度的槽内平面环向悬沙输移。本文还探讨了最大浑浊带与拦门浅滩相互影响、彼此制约的关系。     

长江河口北港北汊河势演变及趋势分析

在分析长江口北港北汊河段实测水文资料及1977-2013年海图基础上,研究近30多年来该河段河势演变趋势及其影响因素。结果表明:(1)历史上,北港北汊河段经历了团结沙与北港北沙的交替更迭;(2)北港北汊是一个典型的复式河槽,其上段1995-2006年以冲刷为主,2006-2013年以淤积为主;中段1995-2013年均以冲刷为主;下段变化不大。(3)洪水导致了北港北汊复式河槽格局的形成,而北槽深水航道北导堤和横沙东滩促淤圈围工程限制了北港落潮水流通过横沙东滩串沟进入北槽,进而导致北港北汊分流增加,是北港北汊发展的重要因素。     

长江口崇明东滩及相邻区域地形演化与驱动因素分析

河口大型滩涂演化关系到航运通畅、生态保护以及近岸工程的安全性，是地貌学和工程界关注的热点。利用单波束测深系统对长江口崇明东滩进行高精度监测，并结合近年来周围环境因素分析其冲淤格局。结果表明:(1) 2011?2017年间崇明东滩和北港北沙基本以淤积为主，北港北汊河槽中央局部形成?2 m心滩，?5 m等深线包络面积基本稳定，整体呈“长高不长大”的格局；(2)海洋来沙是其淤积的主要物源，汊道涨落潮时空分异而形成的两大环流是塑造此地形的主要原因；崇明东滩和北港北沙的淤积直接挤压北港北汊的发展，沙体淤积可能会引起未来两大沙体的并靠；(3)崇明东滩、北支南沿的滩涂整治工程是促进北支萎缩和崇明东滩淤积的重要因素，另外横沙通道落潮分流增加,青草沙围水工程改变了北港河槽的曲率，也有利于北港北沙的淤积。     

长江口盐度的时空变化特征及其指示意义

2003年2,7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文测验,布控范围西自江阴东至口外-20m,测验站点覆盖4条入海汊道.测验资料统计分析表明:(1)径流大小、汊道分流比、潮汐强弱和地形条件是控制盐度时空变化的主要要素;(2)在盐度空间分布上从大至小的顺序是:北支,南槽,北槽,北港口;(3)北支枯季发生盐水倒灌南支,而洪季可有一半以上区段为淡水所控;在其他3个入海汊道中,北港口门段是长江口盐淡水混合相对最弱的区段,盐度潮周期变幅最大,但洪枯变幅最小;南槽的盐淡水混合较强,盐度潮周期变幅较小,但洪枯变幅很大;北槽介于两者之间.(4)盐度时空变化反映洪季北支、南港和南槽分流比都有所增加.     

长江河口南汇潮滩泥沙输移规律探讨

南汇潮滩位于长江口与杭州湾落潮合流和涨潮分流的缓流区,滩面宽阔,滩坡平缓,平面形态呈犁头型.潮滩两侧潮位有显著差别,导致潮滩泥沙纵向输移.不同滩面高程水沙条件各异,潮间带涨潮流速、含沙量均大于落潮,呈涨潮流优势,净输沙向陆,大量泥沙在浅滩上落淤.深水区呈落潮流优势,净输沙向海.浅滩与附近深水部分存在二组平面输沙环流系统,导致滩槽之间、长江口和杭州湾之间的泥沙交换.向岸大风浪掀沙明显,引起滩面增长,横断面形成垂向输沙环流系统,加速潮滩的塑造过程.     

河口河槽和口外海滨对流域来沙减少响应的差异性研究——以长江口南槽-口外海滨体系为例

为了探讨口内河槽和口外海滨水下岸坡对流域来沙减少响应敏感性方面存在的差异,利用 ArcGIS 软件对长江口南槽及其口外海滨段 1990 年、1996 年、2000 年、2004 年的地形数据进行冲淤速率计算和冲淤图绘制.结果表明:1990 - 1996 年、1996 -2000 年和 2000 - 2004 年三个时段南槽口内河槽的平均淤积速率分别为 2.08、1.51 和 11.97 cm / a,而口外海滨的平均淤积速率分别为 6.08、4.27 和- 6.62 cm / a;与口外海滨相比,口内河槽冲淤的空间分布更为复杂.结论包括:近期南槽口内河槽的(年 - 年代尺度)冲淤主要受底沙移动和深水航道工程影响,与流域来沙减少趋势的关系不大;而口外海滨的冲淤主要受河流供沙量的支配,对流域来沙减少响应较之南槽更为敏感,同时也可能与南槽的冲淤调整有一定关系.