潮沟系统水沙输运研究——以长江口崇明东滩为例

本研究以崇明东滩2015年4月实测潮间带水沙数据为基础,分析了潮沟、盐沼及光滩的水沙特征,重点研究了潮沟系统及邻近潮滩潮周期内悬沙通量情况。结果表明:（1）潮沟表层沉积物比潮滩细,二者平均中值粒径分别为21.7 μm和33.0 μm,悬沙粒径由海向陆逐渐变小;（2）大、小潮沟潮周期内潮流均以往复流为主,垂向平均流速分别为15.4 cm/s和34.6 cm/s;盐沼界和光滩则以旋转流为主,平均流速分别为11.3 cm/s和28.9 cm/s;（3）潮沟中的高悬沙浓度出现在涨潮初期,最大可达7.5 kg/m3,而潮滩高悬沙浓度则出现在潮落潮中期和高水位时刻;大、小潮沟和盐沼界站涨潮阶段平均悬沙浓度大于落潮阶段,光滩站则相反。潮沟悬沙主要来自邻近水域,而潮滩悬沙则与滩面表层沉积物密切相关;（4）潮沟在潮周期内净输沙方向均指向滩地,大潮沟潮周期单宽净输沙量可达4.0 t/m;盐沼界处垂直岸线和沿岸输沙强度相近,净输沙由海向陆,潮周期离岸输沙强度为1.0 t/m;光滩沿岸输沙强度远大于垂直岸线输沙,光滩净输沙由陆向海。研究揭示了潮间带潮沟系统的强供沙能力以及研究区域光滩冲蚀,盐沼植被带淤积的动力地貌过程。     

风暴对滨海湿地潮沟水沙输运的影响——以长江口崇明东滩为例

为了探知风暴事件对滨海湿地潮沟水沙输运的影响,分别于平静天气和风暴天气(“摩羯”和“温比亚”台风)条件下,在崇明东滩一典型潮沟进行了现场水沙数据观测。结果表明：台风期间近岸平均风速较平静天气增大3~4倍,有效波高增大7~15倍,盐沼前缘光滩和潮沟遭受强烈侵蚀,潮滩表层沉积物粗化1~2.1倍,水体悬沙浓度增大3~11倍,潮沟潮周期单宽泥沙输运通量增大4~33倍, 单宽泥沙净输沙量增大8~17倍。风暴天气下,潮沟水沙输运呈现“大进大出”的特点,在盐沼潮滩内受盐沼植被消波、缓流和捕沙作用下,潮周期内单宽泥沙净通量指向盐沼潮滩,促进了盐沼滩内部泥沙的淤积。     

长江口崇明东滩潮沟地貌形态和演变

利用1994、2000和2009年的崇明东滩TM和ETM遥感图像和GIS技术确定潮沟的平面形态、量算了潮沟的长度和密度;在野外,利用RTK-GPS进行了典型潮沟的地形测量以确定潮沟的发育高程、宽度、深度、宽深比以及断面面积的纵向变化,并利用GIS技术建立了该潮沟的三维地貌模型.研究结果表明:(1)崇明东滩的潮沟主要发育...     

崇明东滩潮沟浮游动物数量分布与变动

根据2008年4-12月对上海市崇明岛东滩潮沟进行4个季节的浮游动物调查资料,研究了崇明东滩潮沟浮游动物的数量分布及变动。结果表明,调查区浮游动物总丰度较高,四季变化明显。受潮汐作用的影响,夏、秋、冬三季落潮时丰度大于涨潮时,春季涨潮时丰度则大于落潮时。浮游动物在6条潮沟的平面分布不均匀,春季东旺沙边滩区和北八边滩区的数量明显多于近团结沙边滩区,夏、秋季分别以东旺沙边滩区和北八滧边滩区的数量最多,冬季则以近团结沙边滩区的数量最多。主要优势种细巧华哲水蚤(Sinocalanus tenellus)、中华华哲水蚤(Sinocalanus sinensis)、火腿许水蚤(Schmackeria poplesia)、四刺窄腹剑水蚤(Limnoithona etraspina)和四刺破足猛水蚤(Mesochra quadrispinosa)等数量的季节、潮汐变化及各时期的空间分布格局差异明显,其数量分布情况决定了浮游动物总数量的分布。盐度是影响冬、春季涨潮时浮游动物总丰度分布的主要因子,水温则是影响夏、秋季涨潮时总丰度分布的主要因子。此外,径流及潮流等动力因素对潮沟浮游动物数量的时空分布也产生重要影响。     

长江口九段沙潮沟系统分维研究

以长江口九段沙为研究区,采用2013年8月13日的Landsat-8遥感全色波段得到的九段沙潮沟分布图,利用Horton-Strahler原则将九段沙潮沟进行了分级。然后使用网格法对各个等级的潮沟进行了分维研究,计算了九段沙不同等级的每个潮沟左右两侧的维数值,并结合潮沟的宽度大小,对其维数值进行了比较和分析。研究结果表明,九段沙相同等级潮沟中,潮沟左侧维数的变化范围大于右侧,即潮沟左侧发育的复杂程度大于右侧;不同等级潮沟宽度的最小值变化幅度不大,但潮沟宽度的最大值变化幅度较大;不同等级潮沟宽度的变化和其潮沟左右两侧维数差值变化的相关性较小;不同等级潮沟,无论左侧还是右侧,潮沟维数大小随着潮沟的等级数和潮沟的平均宽度的增大而增大。     

江苏王港盐沼潮沟的水动力和悬沙输运过程

在江苏王港盐沼湿地的两条潮沟内分别设立观测站位，进行了水位、潮流流速和悬沙浓度的观测。结果表明，潮沟水流的流速与潮位变化率之问存在着显著的线性相关关系，并受到潮沟本身特征(如潮沟级别、坡度、所在部位等)的影响。潮周期中的流速突变现象发生于涨潮初期、潮沟满溢和滩面水归槽阶段。涨潮期间，悬沙浓度和流速有显著的正相关关系，悬沙浓度的变化受再悬浮作用控制；落潮期间，悬沙浓度的变化基本上与流速大小无关，悬沙输运以平流作用为主。大潮期间盐沼潮沟内悬沙净输运方向由陆向海。     

基于Pauli分解散射参数特性的潮沟信息提取

以长江口九段沙为研究对象,利用2015-04-05全极化Radarsat-2影像数据,首先进行了多视处理和精极化Lee滤波;然后通过Pauli极化分解提取出九段沙水体、潮沟、低矮植被和芦苇的奇次散射系数、45°二面角散射系数和二面角散射系数,并且对4种地物类型(潮沟、水体、低矮植被和芦苇)的3种参数的散射强度分别进行了统计分析;最后选择二面角散射系数作为潮沟信息提取的判别标准,采用区域生长法提取了潮沟信息,并利用数学形态学对区域生长法中的断裂潮沟进行了连接和非潮沟信息的消除。研究结果表明,潮沟和水体的奇次散射强度值分别为0.040和0.038,二者的45°二面角散射系数值为0.001和0.002;潮沟的二面角散射强度值为0.007,低矮植被和芦苇的二面角散射强度值分别为0.783和0.104。     

潮滩前缘盐沼植被簇团与潮沟系统演变相互作用研究

潮滩前缘盐沼植被簇团可以通过改变水动力及泥沙运动等过程影响潮沟系统的地形地貌,而潮沟系统的地形特征也会影响盐沼簇团的生长、扩张与侵蚀,但对盐沼簇团与潮沟系统地貌演变的相互作用机制尚缺乏认识。针对这一问题,本文构建了考虑盐沼植被动态演变的潮滩生物动力地貌耦合模型,模拟了盐沼植被簇团生长扩张与潮沟系统地貌演变过程,分析了不同初始数量的盐沼植被簇团与潮沟系统的空间格局及形态参数间的双向反馈。结果表明,潮沟先迅速向海陆两侧延伸,后发育出大量分汊;盐沼簇团向周边扩张后未被潮沟切割区域逐渐连成片。少量盐沼簇团能够增加潮沟密度,促进边缘冲刷式潮沟系统的发育。潮沟的走向受盐沼簇团分布位置及数量的影响,多个盐沼植被簇团间的水流集中比单个簇团的边缘水流冲刷更易形成潮沟。在盐沼植被簇团与潮沟系统共同发育初期,潮沟系统发育受盐沼植被簇团的促进作用较大,后期潮沟内比簇团边缘更易形成水流汇聚,盐沼簇团的影响逐渐由促进作用转为稳定作用。此外,潮沟的存在限制了盐沼植被的横向扩散,切割了盐沼植被簇团,影响盐沼植被的空间分布格局。本研究揭示了盐沼植被簇团与潮沟系统地貌耦合演化机制,可为盐沼潮滩生态系统保护修复提供科学依据。     

基于潮沟定点观测的潮间带水、沙、盐交换研究——以长江口九段沙一潮沟为例

为研究潮间带和潮下带的水、沙、盐交换,于夏、秋两季在长江口九段沙一典型潮沟的固定点利用OBS-3A和ADP-XR进行了水深、浊度、盐度、流速流向剖面和回声强度观测。结果表明:(1)夏季大潮、冬季中-大潮、冬季小潮的潮周期垂向平均流速分别为26.5、15.9和8.4cm/s,夏、冬季观测到的最大流速分别为84cm/s和35cm/s。(2)夏季盐度变化范围为0.65—4.91,平均盐度2.14;冬季盐度变化范围为3.5—10.3,中-大潮和小潮平均盐度分别为6.26和7.98。(3)高悬沙浓度出现在涨潮初期和部分落潮末期的低水位阶段;涨潮阶段的平均悬沙浓度是落潮阶段的1.11—7.0倍。(4)涨、落潮阶段的水体和盐输运量大体上趋于平衡;(5)无论是冬夏季或大小潮,潮沟在潮周期内的净输沙方向均指向陆,即落潮输沙量小于涨潮输沙量(平均小40%);平均每个潮周期内净输沙量为6102kg,结合潮盆面积推算的潮周期沉积速率为0.0112mm/tide,或8.2mm/a。     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

长江口崇明东滩冲淤演变分析

通过对崇明东滩水文、泥沙、地形等资料的分析,阐述1983-2003年崇明东滩冲淤演变过程. 1.1983-2001年,崇明东滩淤涨延伸较快,0m以上各等高线大幅度向外扩展,沿正东向年均外移228~279m不等.潮滩面积稳定增长,3.5m以上面积增加最多,达65.2km2,0m以上面积共增加8.4km2.滩面淤高迅速,尤其是高潮滩,且有随高程的降低,淤高速率下降的趋势.2. 2003年与2001年相比,崇明东滩0m以上面积增加4.2km2,2.0m以上面积减少0.8 km2,3.0m以上面积年均增长率下降.3.人类活动(如围垦)对崇明东滩的演变产生重要影响.流域来沙量大幅减少对潮滩演变的影响有待于进一步研究.     

长江口崇明东滩现代地貌过程实地观测与分析

根据2002年4月至2003年4月对崇明东滩进行的实地观测,结合遥感影像等资料,可以看出崇明东滩夏季淤积大于冲刷,冬季冲刷大于淤积,季节性冲淤变化北部比中、南部更为显著。由于潮流等作用,潮沟系统由南向北呈现减少趋势,东滩中部发育最快,也是整个崇明岛向海延伸的方向。人类高强度的活动改变了潮滩的自然属性,使潮滩自然分布发生变化。     

冰后期最大海侵以来长江,钱塘江河口湾发育过程的沉积动力学研究

利用二进流数学模型对冰后期最大海侵以来５期古岸线与现在岸线条件下古长江河口湾、古钱塘江河口湾及其邻近海域的主要水动力Ｍ２潮流场进行了数值模拟;在此基础上,分别计算了进入不同时期潮流场的７种粒径泥沙的潮平均单宽悬移输沙率与扒移输沙率及其相应的输沙率散度,据此得出不同粒径泥沙在当时潮流场中的悬移与推移输过趋势,划分了海 淤积区与冲刷区 同时期的潮流场作用下,长江入海泥沙除最大限度地沉积在古长江河口湾（     

广利港海域悬沙分布及黄河口泥沙扩散对其影响

基于遥感影像资料和实测水文泥沙资料,对广利河口海域悬沙分布特征和黄河口入海泥沙扩散进行了分析研究。结果得出,在一般天气情况下,广利港海域工程海域含沙量比较低(3),黄河口泥沙向南直接扩散距离为10~20 km,对工程区无直接影响,但是在大风天气下,广利河口附近海域含沙量会增高至0.5 kg/m3以上,黄河口入海泥沙扩散向南可达30~40 km,最远可达小清河口,对工程区则有一定的影响;从广利港海域含沙量、底质特征、冲淤性质上来看,黄河口泥沙扩散对工程区是有限的,造成航道和港池淤积的主要泥沙来源为风浪和潮流作用下就地泥沙的搬运输移;黄河入海泥沙呈减小趋势,黄河改由"清8断面"入海,黄河入海泥沙浑水主轴线与广利港的距离增加,对工程区的影响趋于减小。     

黄河中游主要支流输沙量变化对黄河入海泥沙通量的影响

以60年来(1950-2009年)黄河中游7条主要支流(皇甫川、窟野河、无定河、延河、北洛河、泾河、渭河)及支流最终汇入黄河的控制水文站——潼关站逐年的水沙资料为依据,分析各支流年均径流量、输沙量的变化趋势,同时,对7支流、潼关、利津输沙量的年际变化过程研究,进一步探讨了中游泥沙减少对黄河入海泥沙通量变化的决定性作用。结果表明:黄河主要支流的年径流量和年输沙量均呈显著的减少,与20世纪50-60年代相比,7条支流总的输沙量由13.5亿t/a剧减至最近10年的3.4亿t/a,减幅达75%。黄河中游输沙量的急剧减少是降水减少,特别是黄土高原地区水土保持措施的实施(梯田、林地、草地、淤地坝等),以及退耕还林后植被覆盖度大幅度提高等因素共同作用的结果;黄河中游主要支流输沙量的急剧减少是黄河入海泥沙通量锐减的决定性因素,而20世纪80年代以来,下游引水、耗水的急剧增加以及水库调蓄(淤积)加剧了黄河入海泥沙通量的快速减少。     

长江河口最大浑浊带含沙量垂线分布状态的分析

计算表明,潮泵效应在长江河口最大浑浊带悬沙输移中起着重要的作用。含沙量垂线分布的潮周期变化反映悬沙与床沙之间存在双向交换。据此讨论了最大浑浊带与拦门沙的关系。     

长江河口硼的测定及分布规律研究

采用ＨＰＴＡ方法对长江口水中硼进行分析，并与姜黄素法进行比较，方法的标准偏差为０．００５，变动系数小于５％，对长江口水样分析结果与姜黄素法相比较，其相对误差为－０．４％。