青草沙水库工程对附近水域河床冲淤的影响

青草沙水库是长江河口的一个重大工程,显著改变了北港上段的河势。河势的变化会引起流场和泥沙质量浓度的变化,进而影响河床的冲淤。本文应用三维水动力和泥沙数值模式,计算和分析了青草沙水库工程对附近水域流场、泥沙质量浓度和冲淤的影响。青草沙水库工程建设后,北港河道束窄,导致水库北侧河道主槽流速和泥沙质量浓度增加。水库工程使得进入北港的径流量和纳潮量减少,导致青草沙水库以东、北港下段和拦门沙区域流速和泥沙质量浓度下降。应用半理论半经验河床冲淤公式和模式计算的工程前后流速、泥沙质量浓度和水位数据,给出了由水库工程造成的河床冲淤变化分布。在水库以北北港水域发生普遍冲刷,冲刷强度最大可达2~3 m,冲淤分布和量值与工程前后实测水深变化吻合良好。数值模式较好地模拟了青草沙水库工程对附近水域冲淤分布的影响和变化量值。     

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。     

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。     

基于GIS的长江口北港冲淤演变规律的定量分析研究

本文以长江口北港为例,利用GIS及地图可视化技术,通过最小距离内插得到栅格水深图,并通过将不向时相的地形图进行叠加处理,得到河床冲淤演变图,在此基础上定量分析成形沙体的特征、河道容积变化和底沙输移路线及输移距离。使河床冲淤演变的研究定性、定量相结合,为分析河槽历史演变提供了可视化的环境。本研究表明地图可视化技术是定量研究底沙运动的一种有效手段。     

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.     

工程影响下长江口涨潮槽演变特征研究--以北港六滧涨潮槽为例

崇明岛南岸发育有六滧涨潮槽,研究其演变过程对于崇明世界级生态岛港口建设、通航安全和岸滩稳定具有重要意义。为此,在长江口北港中上段2000、2004、2008、2012和2018年海图水深数据的基础上,分别于2018年7月利用SeaBat 7125、2019年7月利用M80无人艇搭载的SeaBat T50-P多波束测深系统以及ADCP对六滧涨潮槽开展了水下地形和流速的测量工作,分析工程影响下六滧涨潮槽的演变特征。结果表明:六滧涨潮槽淤浅,外侧沙脊冲刷剧烈,槽内落潮优势明显。其原因为流域来沙减少、以青草沙水库为主体工程的南北港分流口整治及长江大桥的修建导致了北港中上段主槽冲刷、主流北移。同时,六滧涨潮槽局部水动力条件增强,槽内的丁坝坝头局部冲刷加剧,并且奚家港东侧岸滩出现侵蚀,需引起重视。     

长江口南、北港分汊口演变与治理

按输水输沙特征,中等潮汐长江口多年来保持“三级分汊,四口入海”地貌形态格局。第二级南、北港分汊口问题已成为当今发展重要障碍之一。近百年来南、北港分汊口呈周期性冲淤演变,1971年前后共约10年,中央沙头石头沙西10 km左右的分汊口位置最佳,河势归顺,河床稳定,南、北港都畅通。现今分汊口正处于剧烈变动时期,分汊口治理,南支及其下游河段的开发与工程须认真考虑其影响与对策。     

冬季北风风速对长江河口盐水入侵的影响

本文应用三维数值模式ECOM-si,研究冬季不同北风风速对长江河口盐水入侵和青草沙水库取水的影响。数值实验结果表明,北风驱动苏北高盐水向南往长江口输运,在埃克曼输运作用下,长江河口形成北港进南港出水平环流,加剧北港盐水入侵。在枯季平均径流(11 900 m3/s)条件下,当北风风速超过10 m/s,北港口门水通量朝陆净输运,当风速超过11 m/s,北港盐水倒灌至南港。无风时,北港半月平均盐度仅为0.97,北港口门半月平均水位仅为0.13 m;当风速增加到14 m/s时,盐度和水位分别增长到27.4和0.42 m。北风减少了青草沙水库的取水天数。无风时青草沙水库30 d内可取水天数共有29.7 d;当风速高于10 m/s,30 d内可取水天数降为0 d。北风风速增强能够显著增加北港盐水入侵,不利于青草沙水库取水。     

近期长江河口冲淤演变过程研究

基于长江河口1997年以来数字地形图和近期水文泥沙实测资料,分析研究了近期长江河口大量人工整治工程和流域水库工程建造影响下的河口河道自动调整过程。结果表明:1997-2013年河口段中上游河道微冲刷、拦门沙滩顶仍保持淤积外移、口门外侧近海域冲刷的态势略有增强,而其影响原因与历史时期的自然因素影响为主略有差异,近期人类高强度活动的影响贡献率增大。首先,南支至南港和北港中上游河段河床普遍发生冲刷,河床沙活动较活跃,床面微地貌沙波发育更明显,而口门外侧海域地形略有冲刷蚀退,这些变化与流域来沙锐减有直接关系;北支、北港口门、南槽和北槽河道拦门沙河段呈淤积,尤其北槽主航道的拦门沙河段6m水深浚深为12.5m后回淤量很大,这些与拦门沙河道动力结构环境、河口和海域再悬浮泥沙补给有关;局部河段出现强冲和强淤现象,与近期河口工程建造有关。所以,长江河口近期正处在对自然因素变化和人类活动增强的自我缓慢地自动调整和适应过程之中。     

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。     

长江口南支河床容积对来沙量减少的响应规律研究

近年来,长江中下游来沙量持续性减小,其对河床冲刷的效应已逐渐在长江口显现。然而,长江口河床容积的变化特征缺少定量研究,与来沙量减小的时空响应规律不明确。通过分析长江大通站、徐六泾站的泥沙资料,并统计不同高程下的河床容积随时间变化特征,建立不同区段、不同高程河床容积与上游不同时段平均来沙量的关系。结果表明,大通站2003—2020年的年输沙量较三峡工程建成前有大幅减少,其对徐六泾站的当年洪季含沙量有着直接且显著的影响。长江口南支0 m以下河床处于冲刷态势,2003年后河床冲刷速率有明显增加,其中-10 m以下深槽部分的冲刷量贡献最大。南支主要落潮通道河床容积与前1年大通平均来沙量具有显著的相关性,因此来沙量减小主要引起长江口落潮通道河床容积增加,其效应具有约1 a的滞后性。     

近期长江河口冲淤演变过程及自动调整机理研究

基于长江河口1997年以来数字地形图和近期水文泥沙实测资料, 分析研究了近期长江河口大量人工整治工程和流域水库工程建造的影响下的河口河道自动调整过程。结果表明:1997年以来的16年中河口段中上游河道微冲刷、拦门沙滩顶仍保持淤积外移、口门外侧近海域冲刷的态势略有增强, 而其影响原因与历史时期的自然因素影响为主略有差异, 近期人类高强度活动的影响贡献率增大。首先, 南支至南港和北港中上游河段河床发生普遍冲刷, 河床沙活动较活跃, 床面微地貌沙波发育更明显, 而口门外侧海域地形略有冲刷蚀退, 这些变化与流域来沙锐减有直接关系;北支、北港口门、南槽和北槽河道拦门沙河段呈淤积, 尤其北槽主航道的拦门沙河段6m水深浚深为12.5m后回淤量很大, 这些与拦门沙河道动力结构环境、河口和海域再悬浮泥沙补给有关;局部河段出现强冲和强淤现象, 与近期河口工程建造有关。所以, 长江河口近期正处在对自然因素变化和人类活动增强的自我缓慢地自动调整和适应过程之中。故然, 开展此类研究有其重要的现实意义。     

Evolution of Jiuduansha Shoal and Its Influence on Adjacent Channels in the Changjiang Estuary

-Based on historic topographic maps and field surveys,this paper mainly deals with the forma-tion and evolution of the Jiuduansha Shoal and the North Passage and South Passage in the ChangjiangEstuary.Jiuduansha Shoal originated from the partition of the south part of the Tongsha Shoal as the re-sult of connection of a flood channel and an ebb channel.The embryo of the North Passage was a floodchannel,and that of the South Passage was the lower reaches of the former South Channel.There weretwo basic kinds of change in erosion and accumulation since the formation of Jiuduansha Shoal:continu-ous change and periodic change.The former includes the broadening of the island area,accretion on thetidal marsh and tidal flat and downstream migration of the island.The latter includes cyclic erosion andaccumulation on the two river channel banks of the island and the North and South Passages.The islandand the two bifurcated river Passages interacted on each other in erosion and accumulation changes.Atpresent,the cou     

基于可见光遥感测深技术的长江口南支河段河势演变规律研究

以长江口南支河段为研究区,利用LandsatETM+遥感影像反演的1999年水下地形和该河段2002年实测水深数据,结合长江口来水来沙现状和河段特征,分析了河段的冲淤变化和沙体迁移规律,提出了需采取的治理措施。研究结果表明:(1)从1999到2002年南支河段总体发生冲刷,年平均冲刷量为0.1926亿m3,河道内白茆沙、新浏河沙和新浏河沙包的沙头年平均后退467,374和421m;(2)上、下扁担沙之间由于串沟发育,两者有分离的趋势,沙体5m等深线的变动格局显示两沙体沙尾向下移动导致新桥水道上段水深加深、下段南侧水深变浅;(3)固定白茆沙和上、下扁担沙沙体,对维持南支河段航道的航运、稳定南北槽河势具有重要作用。     

Morphodynamic Characteristics and Medium-Term Simulation of the North—South Passage Under the Impact of the Yangtze Estuary Deepwater Navigation Channel Project

The morphological evolution characteristics of the North-South Passage area since the construction of the Yangtze Estuary Deepwater Navigation Channel Project(DNCP) are analyzed on the basis of the measured data. A twodimensional morphodynamics numerical model of the Yangtze Estuary is established to verify the morphological evolution of the North-South Passage under the influence of the DNCP and to predict the future evolution in the next 40 years. Data analysis shows that the North Passage has experienced rapid adjustment stages and adaptive stages after the construction of the DNCP. Slow erosion occurred along the main channel, and slow siltation could be observed in the area between the groins. The South Passage showed a state of upper section erosion and down section deposition. At present, the whole South Passage is in a slight erosion state. According to the numerical model, the eroding and silting speed of the North Passage will slow down in the future. The present state that erosion occurs in the main channel and siltation occurs between the groins will continue. The South Passage will still maintain upper section erosion and down section deposition in the future. Due to the main channel erosion of the North Passage and siltation of the South Passage, the sediment division ratio of the North Passage will increase in the future but still be smaller than 50%. After morphological evolution of 40 years, the direction of residual sediment transport caused by M2 and M4 tidal components in the North Passage has not changed, but the transport rate will decrease. It is considered that the morphological evolution of the North-South Passage could reach a relatively stable state after 40 years.     

长江河口洪水造床作用

据多年实测资料统计 ,长江口年径流总量 92 4 0亿m3,年输沙量 4 .86亿t,洪季的径流量和输沙量分别占全年总量的71.7%和 87.2 %。如遇洪水年 ,当洪峰流量超过 6 0 0 0 0m3 s时 ,中、下游河道水位明显抬高而进入防汛警戒状态 ,河床有明显冲淤变化 ;洪峰流量超过 70 0 0 0m3 s时 ,新生汊道及切滩串沟频频出现 ,给河口治理及深水航道开发带来重要的影响。从长江河口河槽演变基本特征及南港、北槽底沙输移强度引证长江洪水在河口地区的造床作用