长江河口及三角洲海岸演变与港口选址

一、长江河口与三角洲海岸的基本特徵1.长江河口及三角洲海岸概况长江三角洲西起江苏镇江.北抵扬州、泰县,海安青墩:东面与南面分别濒黄海、东海与杭州湾,面积约五万平方公里。长江口迳流量大,多年平均迳流量为29200米~3/秒,实测最大洪峰流量为92600米~3/秒,年平均迳流量达9200亿米~3,年输沙量约5亿吨].潮流也较强,属半日潮河口。河口(中浚)最大潮差为4.62米,洪季大潮涨潮总流量为50亿米~3。枯水期潮区界可达距河口621公里的安徽省大通,潮流界位于距河口319     

2020年特大洪水作用下长江口南槽水沙输移特征

径流是影响河口水沙输运的关键动力之一。以长江口为例,历史最大洪水为1954年的92 600m³/s,但以往洪枯季水沙观测期间的大通流量多数小于60000m³/s,对于特大流量情况下的河口水沙输移特征还缺少观测资料和相关研究报道。2020年长江发生了流域性大洪水,大通洪峰流量高达84500m³/s。为认识特大流量情况下的河口水沙输移格局特征,文章基于2020年7月78 300 m³/s流量期间南槽中下段大小潮水沙盐定点观测资料,分析认识到大洪水期间南槽下段水体垂向混合良好,层化发生位置向海外移,表明大流量抑制了盐水入侵。对比分析历史不同流量情况下的南槽区域水沙资料,表明在特大径流作用下,南槽中下段区域盐度和悬沙浓度整体减小,相比在9 900 m³/s （2014年）、17 637 m³/s （2003年2月）和41 450 m³/s （2013）流量下,南槽下段大潮平均盐度分别减小75%、82%和82%,小潮分别减小80%、89%和91...     

2020年特大洪水作用下长江口南槽水沙输移特征

径流是影响河口水沙输运的关键动力之一。以长江口为例,历史最大洪水为1954年的92 600m³/s,但以往洪枯季水沙观测期间的大通流量多数小于60000m³/s,对于特大流量情况下的河口水沙输移特征还缺少观测资料和相关研究报道。2020年长江发生了流域性大洪水,大通洪峰流量高达84500m³/s。为认识特大流量情况下的河口水沙输移格局特征,文章基于2020年7月78 300 m³/s流量期间南槽中下段大小潮水沙盐定点观测资料,分析认识到大洪水期间南槽下段水体垂向混合良好,层化发生位置向海外移,表明大流量抑制了盐水入侵。对比分析历史不同流量情况下的南槽区域水沙资料,表明在特大径流作用下,南槽中下段区域盐度和悬沙浓度整体减小,相比在9 900 m³/s （2014年）、17 637 m³/s （2003年2月）和41 450 m³/s （2013）流量下,南槽下段大潮平均盐度分别减小75%、82%和82%,小潮分别减小80%、89%和91...     

长江口南槽拦门沙的成因和演变

一、长江口水文泥沙特征长江河口是上游迳流与口外潮流共同塑造的,南槽铜沙地区的来水、来沙条件与其他入海通道一样,受到流域的迳流、输沙量及海域的潮流量、输沙量、盐度的影响。据长期的水文资料分析,长江有明显的丰水、枯水年际周期变化,一般7—8年交替出现一次;输沙量也存在着丰沙、枯沙之分,而且年内洪、枯季的周期变化十分明显。显然,长江迳流变化的强弱、变幅的大小与整个长江流域气候的长周期变化有关;海洋潮汐因受天文因素制约有大小潮之分,这些就造成了长江河口复杂多变的水文情势。     

长江入海泥沙的扩散

长江是我国和亚洲第一大河、世界第三大河.据大通水文站观测,长江年总径流量平均为9,950亿公方,平均流量为30,2O0公方/秒,最大洪峰流量为92,600公方/秒,最小枯水流量为6,020公方/秒.平均含沙量为0.518克/公升,年输沙量平均为4.8亿吨[1].     

1950～2000年黄河入海水沙的逐日变化及其影响因素

对 195 0～ 2 0 0 0年的 5 1年黄河经利津水文站入海的逐日水沙实测资料进行统计分析 ,展示了黄河入海水沙的极端情况 ,如洪峰和沙峰等逐渐变少到消失的过程及逐日入海水沙量的变化规律 ,并对其影响因素进行了初步分析。结果显示 :在黄河年均入海水沙锐减的背景下 ,2 0世纪 90年代日均流量 <5 0 0m3 /s的天数增加到了是 2 0世纪 5 0年代的 3倍多 ;>2 0 0 0m3 /s的洪季流量由初期频发至 1997年消失 ;>40 0 0m3 /s的洪峰流量自 1989年以后消失 ;>60 0 0m3 /s的洪峰流量从 1986年就不再发生。 >5 0 0t/s的日均输沙率 (4 3 .2× 10 6t/d的沙峰 )都出现在 1989年以前 ;>70 0t/s的日均输沙率 (60 .5× 10 6t/d的沙峰 )出现在 1977年以前 ;含沙量 >80kg/m3 的历时和可能产生异重流的含沙量天数都逐步减少。进入 2 0世纪 90年代以来基本不存在大洪灾及由沙峰造成的河口河道快速堆积而使河流改道现象 ,引起这些变化的因素除降雨外主要为流域耗水量不断增加及大中型水库的建成运用等 ,黄河入海水沙的这种锐减及水沙峰的极端情况都会对河口演变和河口区的生态环境产生重要的影响。     

三峡工程对现代长江三角洲地貌演化影响的初步研究

根据长江三峡蓄水前后十余年的入海泥沙通量和河口口门区冲淤的对比分析,初步探讨三峡工程对长江河口三角洲地貌演化的影响。结果表明：（1）三峡水库蓄水以来（2003-2008年）,入库悬沙73％以上被拦截在水库里,因坝下游河床冲刷和支流来沙补给,三峡水库蓄水导致大通站输沙率下降49%;（2）1994?2000年、2000?2004年、2004?2008年,长江口门研究区（1500km2）净淤积量分别为7.25×108m3（1.21亿m3/a）、-1.03×108m3（-0.26亿m3/a）和-0.20×108m3（-0.05亿m3/a）;（3）2000年以来,河口口门外水深超过7m的大部分区域处于蚀退,尤以10-20m区域侵蚀最为强烈,但河口滩地（5m线以内）较前一时段淤积加强。主要结论：三峡水库蓄水加剧了长江入海泥沙的减少;入海泥沙减少是长江三角洲从淤积转为侵蚀的主要原因,近几年入海泥沙减少和河口口门区出现的冲刷有一半左右可归因于三峡工程的运行;河口滩地的逆势淤积是近年一系列的河口重大工程影响的结果。     

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。     

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。     

长江口特大洪水浑浊带悬沙粒度分布特征

2020年长江流域发生了历史第二大洪水,大通站洪峰流量达到84 500 m3/s。本文基于2020年7月长江口特大洪水期间最大浑浊带多站位的水沙观测数据,重点分析了悬沙粒度组分的时空分布特征,并与常态水文条件下的粒度数据进行对比。结果表明：（1）最大浑浊带悬沙垂向平均中值粒径为10.4μm,变化范围为6～27μm,以黏性细颗粒泥沙为主;其中核心区南槽、北槽及北港的中值粒径分别为8.4μm、7.6μm和8.5μm,过渡区分别为7.2μm、16.4μm和14.5μm。（2）悬沙中值粒径垂向分布受不同组分影响,核心区底层中值粒径为8.8～9.6μm;底层黏土含量在28%～31%之间,粉砂含量在61%～64%之间,中值粒径主要受黏土及粉砂组分影响;过渡区北港和北槽垂向平均砂组分高达19%,南槽砂组分平均仅占5%,中值粒径主要受砂组分影响。（3）对比2013年洪季浑浊带数据,2020年粒径整体增大5.4μm,核心区黏土含量相较2013年减少12.7%,砂增加6.3%;过渡区北槽与北港平均粒径增大10μm。     

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。     

椒江河口河床宽深比对水沙条件的响应分析

本文利用多年水文泥沙和水深地形资料,分析了椒江河口河床宽深比长周期变化特征,并尝试探讨了河床宽深比对水沙条件的响应。结果表明,径流和潮动力对河床形态影响程度沿程此消彼长,江口沙上游河段受径流作用较明显,栅浦下游河段受潮动力影响较显著,这应是弯曲和顺直河段河床横断面形态调整差异的影响因素;河床宽深比与径流平均输沙率正相关,径流产沙量减少,河床形态趋向窄深;顺直河段宽深比与平均流量负相关,径流来水减少,河床趋于宽浅;河床宽深比与平均潮差负相关,应是人为作用改变了潮动力对河口河床形态调整的影响。     

长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间

应用河口海岸三维数值模式, 计算区域包括大通至长江河口及其邻近海域, 设计高分辨率网格, 数值模拟和分析不同潮型下长江河口盐水入侵对大通径流量变化的响应时间。计算结果表明, 不同潮型期间大通径流量的增加, 河口盐度响应的时间在4.0～6.2 d之间, 但小潮期的响应时间明显长于其他潮型期的响应时间。本文给出了长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间, 可为河口水文、泥沙和环境等研究中取何时径流量提供了依据。     

长江河口水流输运时间研究

利用水龄理论的新方法,借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局:多年平均流量条件下,水流从徐六泾输出至河口(122.5°E)大约需要24d,南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制,水流输运时间为8d,向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制,水龄为16d,说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢,从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征;长江河口水流输运时间存在明显的层化现象,表底层相差最大值可达6d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素,河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间,从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究,不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究,而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。     

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...     

Sediment Transport Capacity Under the River–Tide Interaction in the Changjiang Estuary

Sediment transport capacity is a fundamental parameter in sediment transport theory and its accurate calculation is important from both theoretical and engineering viewpoints. The capacity of sediment transport has been studied extensively by many researchers in the last decades. Nevertheless, the underlying mechanism behind sediment transport capacity in estuaries remains poorly understood. The current study aims to explore the impact of the river–tide interaction on sediment transport and establish a formula of sediment transport capacity under the river–tide interaction. The impact of the river–tide interaction on the hydrodynamics and sediment dynamics in the Changjiang Estuary was analyzed, a practical method for describing the variation in tide-runoff ratio was established,and a formula of sediment transport capacity considering the impact of river–tide interaction was proposed by introducing the tide-runoff ratio. The new method bridged the gap between two well-known sediment transport capacity methods by considering the variation in the index a for the gravitational term and overcomes the drawback of distinguishing flood/dry season or spring/ebb tide in the calculation of estuarine sediment transport. A large amount of flow and sediment data obtained from the Changjiang Estuary were collected to verify the proposed formula. The effect of salt-fresh water mixture and the morphological evolution on sediment transport capacity of the Changjiang Estuary were discussed.     

钱塘江河口段长周期泥沙冲淤和河床变形

通过对钱塘江河口段50多年连续水下地形资料的整理和分析,给出了该河口段在遭遇连续丰、枯水文年时的长周期泥沙冲淤特点,以及相应塑造的顺直、弯曲两种河势在河床形态与演变上的差异。研究结果认为,长周期泥沙冲淤和河床变形是钱塘江河口段保持冲淤平衡的一种自动调整手段;与冲积河流不同的是,钱塘江河口段通过河型、比降、断面等因素的调整来改变进入该河口段潮流量的大小。     

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。     

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。