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。     

长江口横沙浅滩冲淤演变特征分析

横沙浅滩作为长江口前沿滩涂湿地的重要组成部分,是“上海市长远发展战略空间”的预留区,掌握其滩涂演变规律对该地区的资源保护及合理开发具有重要的参考价值。基于2005—2021年长江口实测水下地形数据,定量分析研究了横沙浅滩地形演变过程,及其对周边河口工程建设和水沙条件变化的响应。研究结果表明：横沙浅滩近年来整体呈现“长高长不大”的演化格局,中、东部区域明显淤高,沙体向海延伸与河口泥沙滞流点的向外海移动关系紧密。流域输沙量锐减是横沙浅滩滞涨的重要原因,滩面北沿和深水航道北侧冲刷明显,造成N23堤顶冲坑的扩大与滩面潮水沟的贯通。深水航道工程与横沙东滩促淤圈围工程的建设是潮水沟与N23堤顶冲坑迅速发育的主要原因。     

长江河口横沙东滩自然演变及工程影响

横沙东滩(含横沙浅滩)是长江河口主要浅滩之一,在浅滩两侧(北港和北槽主槽)水流控制下,受浅滩横比降形成的过滩水流和较强的风浪作用影响,滩面长期以来少有淤涨。通过对1995～2002年的地形资料(吴淞基面)进行研究分析表明:从总体上看随着北港主槽向南岸进逼,造成横沙东滩窜沟西部到白条子沙之间的滩区北沿明显内凹;随着长江口深水航道治理双导堤工程的实施,在北导堤产生的堵汊、导流和拦沙的作用下,白条子沙至横沙东滩沟滩面出现微淤;而横沙东滩窜沟以东滩面难以淤高。采用促淤工程和就近吹泥上滩方式,增加横沙东滩的滩面高程以加快造地,从而达到既疏浚航道又增加湿地面积的双赢效果。     

长江口横沙东滩近30年来自然演变及工程影响的GIS分析

利用长江口深水航道治理一、二期工程实施前后的地形资料,在GIS软件及相关的统计分析软件的支持下,分析了治理工程对横沙东滩冲淤演变的影响。结果表明:横沙东滩在长期的自然演变过程中滩地面积相对稳定,但20世纪90年代中期以来,由于长江来沙量减少,滩地面积出现减小的趋势;深水航道北导堤工程(1998—2000年5月)使横沙东滩的冲淤形势发生了较大的变化:横沙东滩窜沟扭曲、萎缩,白条子沙及其以东浅水区域淤积加剧;促淤工程实施后,形成了一个有利泥沙沉积的环境,过境泥沙的大量淤积及人工吹泥上滩使得横沙东滩淤长速度显著加快。     

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。     

长江口水下三角洲演变规律及河势控制初探

长江河口区水下三角洲的稳定关系着河口区域滩涂湿地的保护、经济社会的发展,研究长江河口区水下三角洲的变化规律,制定相应的控制对策有着重要的意义。基于长江河口区水下三角洲近40年的4个测次的地形资料,采用平面形态与断面形态分析相结合的方法,探讨了长江河口区水下三角洲的变化规律和相应的控制对策。总体来看,受入海沙量减少的影响,长江河口区水下三角洲前缘10～20 m等深线之间的区域冲刷明显。崇明东滩沙体总体变化不大,横沙东滩、南汇边滩在圈围工程影响下,面积有所淤长。横沙浅滩、九段沙窜沟发育,切割洲滩,沙体稳定性受到威胁,建议对横沙浅滩、九段沙实施守护,以控制长江河口区河势稳定。     

长江入海泥沙的变化趋势与上海滩涂资源的可持续利用

在分析1950年以来系列监测资料的基础上,对今后20年长江入海泥沙量和口门区5 m等深线以浅滩涂的冲淤趋势作了初步估计,结果表明:(1) 人类活动已导致长江入海泥沙通量减少约2/3.大通站输沙率从20世纪60年代后期开始出现趋势性下降,尤其是80年代后期以来输沙率下降加快.1996～2005年的输沙率(2.80亿t/a)比1956～1965年的输沙率(5.04亿t/a)下降了2.04亿t/a,降幅达44%;三峡水库蓄水后的2003～2005年大通站输沙率(1.89亿t/a)比1956～1965年降低63%.(2) 滩涂淤涨速率明显下降.河口口门区4大滩涂(崇明东滩、横沙东滩、九段沙和南汇东滩)的合计淤涨速率在1958～1977年、1977～1996年和1996～2004年3个时段分别为19.1、5.1和4.9 km2/a.(3) 目前上海5 m等深线以上的滩涂面积主要分布在口门4大滩涂,它们分别是崇明东滩(701 km2)、横沙东滩(464 km2)、九段沙(410 km2)和南汇东滩(462 km2),占总面积的80%.(4) 考虑北槽深水航道工程的影响后得出,大通站输沙率(108 t/a)和口门区4大滩涂淤涨速率(km2/a)之间的关系为Y=9.51X-29.1,r=0.925.预测表明:2006～2015年和2016～2025年时段大通站平均输沙率估计将分别降至1.5和1.2亿t/a左右.根据上述关系,2006～2015年和2016～2025年时段口门4大滩涂5 m等深线以上面积将分别蚀退148和177 km2,即20年累计损失占现有面积的13.8%.在现有工程条件下,今后20年口门的4大滩涂5 m等深线以上的面积累计损失可能为10%左右.因此,作为上海滩涂资源主要来源的长江口门区滩涂淤涨速率在自然条件下随着长江入海泥沙的减少而迅速下降,若无有效的工程保护措施,今后随着长江来沙的进一步降低将出现净的蚀退.采取适当的工程促淤措施,利用高悬沙浓度的有利条件,上海仍可望获得新的滩涂,以实现滩涂资源的可持续利用.     

长江河口拦门沙河段滩涂演化特征及驱动机制

利用长江河口实测1958-2013年水下地形数据,基于ArcGIS技术和DSAS软件分析了拦门沙河段滩涂演化特征,在此基础上结合河口重大工程建设、流域来沙状态对滩涂资源的变化机制进行分析。研究结果表明:(1)1958-2013年,长江河口滩涂资源总量略有下降,但最近十年趋于稳定,维持在2 350km2左右。(2)长江河口潮滩-5m等深线以下已经出现侵蚀,垂向侵蚀速率为达7.3cm/a;(3)近10多年流域来沙剧烈下降对潮下带0~-5m区域的滩涂资源淤涨产生了显著负面影响,而河口重大工程建设则是近年来0m以上滩涂逆势增长的主要驱动因素。     

基于海图的崇明岛东滩近40年发育变化与趋势

根据长江口及附近、南港水道及附近、吕四港至花鸟山、横沙岛至浏河口、长江口北部、横沙岛至浏河口等区域1958—2001年的10幅海图资料,借助GIS技术平台,对崇明岛东滩所在区的海图进行地图资料处理,并依据前人研究成果与2002—2003年的实地观测资料,从断面、轴线、平面等不同角度提取近40年来崇明岛东滩的冲淤变化特征与发育可能趋势等信息。结果表明:(1)近40年来崇明岛东滩0m线约以150m/a的速度整体向外扩展,但不同部位差异较大,东北部淤积速度远大于东南部;在不同时段上,冲淤变化存在一定差异,大体以20世纪80年代末为界线,前期崇明岛东滩的淤积速度远远快于后期。(2)崇明岛东滩的发育中心轴线由东南向东北逐年偏移的倾向,角速度达到0.56°/a;(3)基于这一时段的淤积扩展分析,如果影响崇明岛东滩发育因素变化不大,据推算在118年后,崇明岛东滩将可能与顾园沙相接,206年后崇明岛东滩将会与苏北岸堤相接;但因三峡大坝的兴建以及其他高强度自然与人工因素的干扰,崇明岛东滩向北淤积的速度可能会大大减小。(4)究其原因,主要与上游来沙、高强度人类活动(围垦、护岸工程)等密切相关。     

长江口扁担沙动力地貌变化过程研究

河口浅滩不仅为人类提供宝贵湿地资源，而且是调控河势演变的重要因素。研究河口浅滩动力地貌演变规律对航道整治、湿地生态开发及岸堤防护等具有重要价值。本文利用最近150多年的长江口历史海图资料、实测水深与水文泥沙数据，分析长江口南支最大的浅滩—扁担沙动力地貌演变格局及其变化机制。结果表明:(1) 1860?2016年期间，扁担沙反复历经淤积?冲刷?淤积，浅滩由最初水下阴滩发育出露而形成纺锤状沙体，随后演变为细长扁担状，沙尾切滩成爪状沙体，下扁担沙则伴随爪状缝隙被不断填充而淤长；(2)自1954年洪水到目前，扁担沙?2 m、?5 m等深线包络的面积与体积整体上均呈现增长态势，其中面积年均增长率分别为0.88 km2/a和0.81 km2/a，体积年均增长率分别为1.3×106 m3/a和5×106 m3/a；扁担沙浅滩在不同时期冲淤变化不同，其中1998年出现大幅度冲刷，平均冲刷厚度达到1.4 m；(3)扁担沙体积变化和长江入海泥沙的增减无直接联系，但与入海径流量的变化密切相关；(4)白茆沙“南强北弱”的河势、南北港分流工程以及东风西沙水库的建立导致扁担沙向北推移。     

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。     

长江口横沙北侧岸坡冲刷特征与趋势分析

根据2018年多波束测深系统、双频ADCP获得的横沙岛北侧岸坡水下地形与水动力实测数据,并结合历史地形资料分析该区域冲刷特征与发展趋势。结果表明:横沙北侧岸坡存在近岸冲刷坑,最大冲深约7 m;2002—2018年期间,冲刷坑附近河床经历冲-淤-冲的演变模式,整体呈冲刷状态;2007年后冲刷坑开始形成,并向下游延伸。这主要是因为青草沙水库工程的建设导致北港上段束窄,下段主流南移贴岸,使得近岸河床冲刷加剧。另外,横沙东滩促淤圈围工程抑制了北港与北槽间的水量交换,横沙岛近岸水域水动力进一步增强,也是岸坡冲刷的原因之一。分析表明大潮期间水流处于次饱和状态,岸坡表层泥沙起动流速略小于落急时刻水流流速,横沙北侧岸坡的冲刷可能会继续发展。     

长江口北槽一期工程后滩槽沉积物分布特征及其影响因素

根据2000年7月和2001年5—6月份长江口北槽航道及两侧滩地进行的沉积物采样分析结果,对长江口深水航道一期工程实施后的滩槽泥沙交换情况以及在自然与工程双重影响下的沉积物分布情况进行了较为详细的讨论。长江口深水航道工程的实施,影响了长江口尤其是北槽及两侧滩地的水沙条件和沉积物分布。强劲的径流和潮流作用和风浪作用造成航槽及两侧滩地的冲淤转换及沉积物分布的变化;深水航道治理工程的实施使工程段内航槽泥沙粒径粗化,两侧滩地和工程段下游泥沙中值粒径变细,这反映了在工程实施后滩槽泥沙交换的变化。     

海口湾东部海域淤积趋势机制分析

海口湾东部是南渡江西北新三角洲受水受沙盆地,一直以来是典型的淤积海域。通过历史卫星影像分析海口湾东部浅滩的沉积过程,研究不同时间的湾内表层沉积物分布规律,采用遥感和实测悬浮颗粒物数据认知悬移质泥沙运动规律,借助沉积物粒径趋势分析推移质泥沙运动规律,对海口湾东部海域淤积趋势以及机制进行宏观分析。结果表明:海口湾东部浅滩的多个沙坝生成于不同的围海填地阶段;人类活动建造的向湾内伸突的人工构筑物,减弱了海口湾东部浅滩的潮流和波浪作用,进而导致泥沙在“葫芦岛项目”东部和南部海域沉积。了解海口湾东部海域泥沙运动规律以及海域淤积机制,是解决该海域淤积问题的基础。     

近50 a来辽河口水下三角洲演变特征研究

本文基于近50 a来的辽河口海域的水下地形资料,采用GIS技术手段研究了辽河口水下三角洲的演变特征。研究结果表明:近50 a来辽河水下三角洲外缘(蛤蜊岗子滩西缘和南缘、西滩西缘和南缘)出现较大幅度的侵蚀后退;蛤蜊岗子滩东缘淤积外移,南部滩尾东部有北移东偏趋势;近岸浅滩由淤涨变为基本稳定,局部有所侵蚀后退;受蛤蜊岗子滩向东淤进的影响,蛤蜊岗子滩东侧深槽有所缩窄;蛤蜊岗子滩和西滩之间深槽水域出现拓宽变浅的变化趋势。流域来水来沙减少是近年来辽河口水下三角洲外缘侵蚀后退的主要原因,外缘侵蚀泥沙在波流作用下向河口搬运是蛤蜊岗子滩东侧淤积、深槽缩窄的主要原因,近岸边滩人工围垦对水下三角洲演变的影响值得关注。     

湛江湾口外落潮三角洲演变特征

基于湛江湾口外海图地形资料,采用GIS与动力地貌分析的方法,研究了近50年来湛江湾口外落潮三角洲的冲淤变化特征,对湛江湾口外落潮三角洲的演变机制进行了探讨。湛江口外落潮三角洲体系包括口外东北浅滩、西南边滩及口门通道深槽。近50年来,东北浅滩东缘及滩顶出现了侵蚀后退,浅滩西缘和南缘呈淤积趋势,东北浅滩整体有西移南扩趋势;西南边滩有不同程度的侵蚀后退;口门通道深槽有所淤积。湛江湾口外落潮三角洲侵蚀与沿岸泥沙供给不足及人类活动影响有关,口门通道深槽淤积除与落潮三角洲侵蚀泥沙向西搬运有关外,还可能与湛江湾内围垦导致口门通道潮汐动力减弱有关。航道北侧东北浅滩变化对航道回淤的可能影响值得关注。     

长江口横沙东滩外侧建设人工岛的自然条件分析

利用2001-2008年的海图资料和2011-2012年枯季现场水文调查数据,分析长江口横沙东滩外侧海域的河势、水动力条件及泥沙含量的潮周期过程,讨论在此建设人工岛的自然条件。结果表明,横沙东滩外侧海域,2001-2008年间冲淤有变化,由滩向海的断面显示上部淤积,下部侵蚀,冲淤转换面在-7~-10m之间,-10~-20m海域整体呈现微冲趋势,但侵蚀速率减缓,河势趋于稳定。横沙东滩受北槽深水航道北导堤影响,向东南方向淤进。定点船测潮流表现出旋转流性质,枯季大潮最大流速不超过188cm/s,小潮最大流速小于134cm/s;北港口外的定点余流显示向口内输运,北槽口外则是向海输运。两测站数据显示枯季大小潮垂线平均含沙量处于0.061~0.116kg/m3之间,水体泥沙含量整体处在较低水平。从自然条件上来说,不考虑风浪影响情况,研究区域内河势渐趋稳定,水深条件良好,水动力条件适宜,水体含沙量较低,在该区域内建设人工岛具有可行性。