GIS支持下长江口南支河道百年来的演变

利用长江口南支河道1900—2001年的5幅海图资料,在GIS的支持下,建立了百年来长江口南支河道的水下数字高程模型(DEM),在此基础上对其演变特征进行了计算和分析。结果表明:(1)1900—2001年间南支河道表现为微冲,不同时段的冲淤状况不同。(2)南支河道的冲淤演变主要表现为5个水道和4个成形沙体的冲淤变化,各水道的最大水深和成形沙体的总面积和总体积都呈不断增大趋势。(3)南支河道各主要断面以复式河槽为主,主槽位于南岸,且最大水深不断增大。位于南支河道入口处和出口处断面的变化比中段断面的变化剧烈。(4)南支河道的演变是自然演变和人工控制共同作用的结果。     

长江口南北支二维氯度数学模型

枯水大潮期间，长江口北支向南支倒灌盐水，使南支河段和黄浦江水质恶化。，多年来这一问题为各界所重视。本文采用二维数学模型模拟了南北支水流和氯度的变化。数学模型经验证以后，计算了封堵北支方案，分析了工程前后含氯度变化情况。封堵北支后，切断了北支向南支倒灌盐水的来源，南支河段含氯度大幅度下降，数模计算反映了北支倒灌盐水在南支河段中的重要作用     

围涂对长江口北支河势影响分析

上世纪五十年代以来长江口北支的大量资料表明,围涂对长江口北支河势影响巨大。北支的洲滩圈围打破了原有的自然平衡状态,改变了平面形态、水流条件以及大幅度地减少了河槽容积,加剧了河床演变,引发了涌潮和航道淤塞,上世纪九十年代后的围涂促使北支向缩窄方向发展。研究围涂对长江口北支河势的影响,将对该地区水土资源的可持续利用和经济的可持续发展具有重要意义。     

长江口南港河段水文泥沙特性及河床演变分析

通过对１９９５、１９９６、２０００年长江口南港河段五拟建港区水域水文测验资料及历年长江口有关水文泥沙及地形资料的分析,论证了南港河优水文特性和河床演变的基本概况,文中的观点可供建港规划部门参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

关于堵塞和及早开发利用长江口北支的初步探讨

长江口被崇明岛分为南北两支。北支河床日益淤浅,出现了沙岛行将北向并岸的趋势。这完全符合一千多年来长江口的演变规律。应利用水丰沙富的有利条件,促使北支早日成陆。江心沙和团结沙的工程实例证明,人工促淤的效果是显著的。按照实际状况提出了四项堵坝方案。建议及早制定开发利用北支的规划,通过工程促淤,可早日获得土地,以便因地制宜,综合利用。     

长江河口航道拦门沙冲淤变化的数学模拟和预测

本文选用1975—1978年长江口南槽逐月水下地形图以及相应的大通站的流量和含沙量,中浚、横沙和高桥等站的潮位资料,应用数理统计理论和方法,对长江口南槽航道拦门沙的冲淤变化进行数学模拟。结果表明,多元回归数学模式能够客观地反映拦门沙变化的内在规律。且该模式的拟合计算值与实测值基本相符。因此所建模式可以预测三峡工程和上游调水后,因水沙改变而引起的拦门沙的变化趋势。     

长江河口北支倒灌盐通量数值分析

应用改进的三维数值模式,研究了长江河口北支倒灌盐通量.当径流量取11 000 m3/s,风况取风速为6 m/s的北风时,长江河口北支上段大潮、中潮、小潮和半月平均盐通量分别为-26.28,-14.65,-1.58和-15.83 t/s,发生北支盐分倒灌进入南支,大潮期间的盐分倒灌量远大于小潮期间.通过数值计算定量分析了...     

秋季长江口北支表层海水pCO2变化特征

根据2009年9月首次获得的长江口北支海水pCO2实测数据,结合温度、盐度等参数,对长江口北支海水pCO2时空分布、变化特征及其影响因素进行了研究.研究结果表明,长江口北支海水pCO2总体呈现出淡水端高,咸水端低的特点;在同等盐度条件下,长江口北支海水pCO2明显高于长江口南支;长江口北支南段海水pCO2与盐度之间有着...     

长江河口下扁担沙水域最长连续不宜取水时间

长江河口已建成陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库，提供了约80%的上海用水。但随着社会和经济的发展，用水缺口仍然存在。下扁担沙位于南北港分汊口上游，大潮落潮期间滩涂露出。本文利用研究组长期研发和应用的长江河口盐水入侵三维数值模式，计算在1978-1979年特枯径流量条件下该水域的盐水入侵和连续最长不宜取水时间，了解下扁担沙水域能否作为备用水源地。本文采用2017年2月19日到3月1日北支8个站位的观测资料，结果表明表层和底层盐度模拟值和实测值之间相关系数、均方根误差和技术分数的平均值分别为0.85、1.82和0.82，模式计算盐度和实测值吻合良好，能较好地模拟长江河口盐水入侵。模式计算表明，下扁担沙模式输出点最长连续不宜取水时间为13.79 d，盐水入侵在大潮后期和大潮后中潮主要源自上游北支倒灌，小潮后中潮主要源自下游正面入侵，且前者影响比后者大。能取水时段就出现在小潮后中潮，淡水是南支上游南侧随落潮流平流过来的。下扁担沙水域的最长连续不宜取水时间远比青草沙水库和东风西沙水库的短，表明下扁担沙水域淡水资源远比南支上游和下游水域充足，是个极为优越的备用水源地。     

长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异

入海河口由于径流的存在以及河口地貌形态的影响，存在涨、落潮水动力、悬沙以及盐度分布等不对称现象，同时这一不对称现象还存在显著的区域性和季节性差异。根据2013年7月和2014年1月洪、枯季长江口定点准同步水文泥沙调查结果，发现长江口分汊型河槽悬沙浓度在时间上存在洪枯季、大小潮不对称特征，在空间上存在东西向沿程分布、南北向横向分布以及垂向上表底层分布不对称特征。河势演变形成南、北支河口涨、落潮悬沙浓度不对称分布的整体格局；洪、枯季变化影响河口涨、落潮悬沙分布的再分配过程；大潮涨、落潮过程对悬沙分布不对称影响显著大于小潮；季节性风浪作用影响河口最大浑浊带涨、落潮悬沙不对称南北差异；底部高含沙浓度对口门段涨、落潮悬沙不对称性贡献显著。     

长江河口涨落潮不对称性动力成因分析

长江河口存在着涨落潮流速和历时的不对称现象.本应用长江河口三维数值模式,数值试验定量给出了不同径流量、潮汐和水深下南北支、南北港和南北槽涨潮落潮平均流速和历时,通过横断面涨潮落潮通量必须满足质量守恒观点从动力机制上给出了涨潮落潮流速和历时不对称的成因.     

长江河口盐水入侵锋研究

根据１９５９－１９８８年部分年份长江口南港南槽、南港－北槽－北港和北支共２２个纵向测次资料，计算分析各入海通道向盐水入侵锋的伸退区域及其特征。利用密度佛氏数Ｆ＇ｘ的计算结果，提出确定盐度锋迁移范围和滞流点的判据。研究结果表明，盐度锋对河口量大浑浊带主要有两大贡献：锋区含盐有利于泥沙絮凝；锋面附近形成的重力环流，有利于泥沙富集，形成最大浑浊带。     

长江口南汇嘴近岸海床近期演变分析--兼论长江流域来沙量变化的影响

长江口南汇嘴地处长江口和杭州湾的交汇处,是长江三角洲南翼向海延伸部分,是长江入海径流和泥沙进入杭州湾和东南沿海的主要输沙通道.在丰富的长江入海泥沙供应下,随着长江三角洲的向海伸展,南汇嘴近岸海床不断淤积.进入20世纪90年代,由于长江流域下泄泥沙的减少,引起南汇嘴近岸海床由淤积过程转向冲刷过程.此外,沿岸滩地的大规模的促淤造地工程,亦拦截了长江口入海的过境泥沙,从而加速近岸海床的冲刷.在今后相当长的一段时期内,随着长江流域大中型水库的不断兴建,长江入海泥沙量将持续保持在较低水平上,海床冲刷将不可逆转地持续下去,这应引起海洋工程建设部门的重视.     

近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响I.河势变化

河势是影响河口水动力和盐水入侵基本因子。本文利用20世纪50和70年代长江河口海图,数值化岸线和水深,结合2012年长江河口实测水深资料,分析长江河口自50年代以来的河势变化。长江河口为分汊河口,50年代仅为二级分汊,至70年代才形成三级分汊,四口入海的河势格局。70年代相比于50年代,北支淤浅严重,其上、中、下段容积变化分别为-64.13×106、-306.60×106和-639.27×106 m3,对应的变化率分别为-16.30%、-22.74%和-25.69%,均显著减小;南支的上、中、下段容积变化分别为-28.61×106、-35.69×106和126.43×106 m3,相应的变化率分别为-1.30%、-2.12%和4.36%;北港由于崇明浅滩和横沙浅滩的淤浅,下段容积明显减小,其上段和下段容积变化分别为109.21×106和-797.14×106 m3,对应的变化率分别为5.01%和-15.25%;南港上段由于河道淤浅容积减小,下段北由于铜沙浅滩被冲开形成北槽,导致水深变深、容积增加,其上段、下段北和下段南容积变化分别为-238.95×106、203.58×106和153.34×106 m3,对应的变化率分别为-8.96%、6.85%和3.26%。2012年相比于70年代,北支由于大量淤浅和围垦容积大幅减小,其上、中、下段容积变化分别为-199.06×106、-504.61×106和-654.12×106 m3,对应的变化率分别为-60.45%、-48.44%和-35.38%;南支的上、中、下段容积变化分别为92.34×106、193.01×106和-163.62×106 m3,相应的变化率分别为4.24%、11.73%和-5.40%;北港上段青草沙水库的围垦和下段横沙东滩的围垦造成面积和容积减小,其上段和下段容积变化分别为-154.64×106和-511.79×106 m3,对应的变化率分别为-6.75%和-11.55%;南港由于上段河道刷深而下段九段沙以及南汇边滩淤浅、围垦,导致其容积上段增加,下段减小,上段、下段北和下段南容积变化分别为136.39×106、-658.28×106和-1266.11×106 m3,对应的变化率分别为5.62%、-20.73%和-26.06%。