杭州湾北岸岸滩冲淤演变浅析

收集了1976～2004年杭州湾北岸的多幅地形图,使用ARCGIS软件进行数字化处理,以这些资料为主要依据对杭州湾北岸岸滩冲淤的历史演变和近期演变特征及其影响因素进行了分析.结果表明:(1) 历史上杭州湾北冲南淤,其北岸经历了先侵蚀后淤涨的过程.(2) 由于圈淤围垦,近30年杭州湾北岸岸线全线外移.(3) 近30多年杭州湾北岸的冲淤演变:1997年前芦潮港至南奉边界岸滩基本处于淤积状态,1997年后基本处于冲刷状态;金山岸滩基本处于稳定状态;金山嘴-金山卫滩涂一直比较稳定;漕泾-金山嘴滩涂经历了一个冲刷-淤积-再冲刷的过程,但冲淤幅度不大;奉贤部分岸滩处于侵蚀状态,1997～2004年0 m等深线以上岸滩进入侵蚀状态,侵蚀带由东向西推进,同时也向岸北侵,使-5 m等深线以下滩坡侵蚀变成-5 m等深线以上滩坡侵蚀.杭州湾北岸岸滩冲淤受多种动力因子的影响,除受潮流和风浪等动力因子的作用外,南汇边滩和杭州湾北岸围垦工程的影响及长江来沙量的减少是造成杭州湾北岸岸滩冲刷的两个重要因素.     

杭州湾北岸金汇潮滩冲淤分析

杭州湾北岸在南汇嘴和金山嘴人工控制节点作用下,形成微弯内凹的弧形海岸廓线,金汇岸段位于弧形岸线凹段。由于海岸凹段内水流相对较弱,尤其是涨落潮转流过程中低流速(<20cm/s)历时长,有利于泥沙下沉淤泥。11世纪中叶,杭州湾北岸自修筑了第一条海塘进入人工控制后,金汇潮滩处于淤涨中。近年来,受长江来沙量减少和南汇边滩促淤圈围工程的影响,进入杭州湾北岸水域的泥沙也有所减少,出现冲刷现象,金汇潮滩由淤涨型转换为冲刷型。     

杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段近岸滩槽冲淤演变分析

以杭州湾北岸金山咀—龙泉港岸段边滩及海床为研究区域,利用1989—2014年实测及海图资料分析岸滩断面地形变化和岸段冲淤变化。结果表明:在该研究时段,岸段存在长期稳定的冲刷深槽;近岸海床的冲淤表现出“波动性”,5 m等深线(2014年)以浅区以淤积为主,5 m等深线以深冲淤更迭,1989年以来总体呈现冲刷态势。长江入海泥沙量变化为该岸段发生侵蚀/淤积的影响因子之一,台风大浪及海床侵蚀/淤积波的移动导致海床冲淤复杂化。     

海口铺前湾岸滩冲淤演变分析

以海口铺前湾岸滩为研究对象,本文利用多年实测数据及历史海图资料定量计算岸滩的冲淤变化,分析变化规律及原因,尤其是人工岛修建后的影响,为岸滩养护提供支撑。研究结果表明：1990—2007年铺前湾近岸泥沙输运状态表现为沉积,受强台风登陆、入海通量减小等因素影响,演变为冲刷状态,以入海口变化最为明显,铺前湾湾顶总体呈现淤积态势（2007—2019年）,岸线平均蚀退速度约1.4 m/a (2008—2016年)。人工岛修建后,岸线表现为向海淤进,剖面表现为东侧冲刷西侧淤积。受台风影响,岸线平均蚀退距离21 m,后一年内（2021—2022年）,47%的岸线向海淤进10～20 m,如意人工岛栈桥附近泥沙淤积和草本植被恢复是岸线向海推进主要因素。由于建设人工岛栈桥、入海闸门及输沙量变化等局部环境的影响,叠加台风影响,铺前湾岸滩冲淤演变复杂化。     

杭州湾北岸河口演变及建港条件分析

从海岸的历史变迁出发,阐述了杭州湾北岸的成因,对沿岸的潮流作用和地貌发育、泥沙运移以及河口演变趋势进行了统计和分析,并对建港条件作了初步分析。     

长江口冲积岛岸滩剖面形态和冲淤规律

根据海岸带和海岛两次调查的实测资料和水下地形图,用动力地貌学方法对长江口三岛岸滩剖面的形态和冲淤变化进行研究。结果表明,分汊河口冲积岛岸滩有“江岸型”、“洲头型”和“潮滩型”三种基本类型;河槽变迁导致“岸滩发生数年周期的变化,岸滩的季节性变化受风、海面、潮差和含沙量等多种因子影响,台风和寒潮则引周期更短的“风暴旋回”,受植被保护的沼泽滩面的冲淤过程与光滩截然不同。     

杭州湾金山深槽冲淤演变及其趋势预测

潮流冲刷槽是河口海岸地区重要的地貌单元,其演变动态直接影响周边涉海工程的安全。基于1972-2011年间共16期水深地形图,建立统一的数字高程模型(DEM),采用经验正交函数方法 (EOF),分析了金山深槽总体的演变特征。EOF分析得到的前3个特征函数反映的冲淤变化区主要位于水深15 m(吴淞基面)以下的深槽区域,演变特征以深槽的南北拓宽及向西延伸为主;典型断面代表的中部深槽、局部深潭以及深槽延伸前缘呈现不同的时空演变特征。采用EOF结合三次样条平滑方法,对金山深槽区域的演变趋势进行预测,认为预测的2020年地形特征与2011年相比,将会延续之前的演变趋势:中部深槽区域拓宽、西部深潭冲淤交替以及深槽前缘继续向西延伸。     

典型无居民海岛(担子岛)岸滩冲淤变化过程研究

通过统计分析、空间分析、三维分析等方法,本文重现了50年担子岛及其周围海域的冲淤变化过程。得出如下结论:(1)近50年来,研究区内淤积面积大于侵蚀面积,但侵蚀强度大于淤积强度;侵蚀区主要分布在担子岛岸滩的-2m以浅区域,侵蚀呈明显的带状分布;冲淤速率呈加剧趋势,冲淤演变呈现明显的周期变化。(2)担子岛岸滩有4条剖面的冲淤形态以"整体侵蚀后退"居多,其他剖面呈"上冲下淤"的形态,剖面冲淤转换不同的剖面水深不同,在-2m以浅的岸滩,冲淤转换一般在-1.2m左右。剖面上下部位冲淤强度的不同,造成不同剖面具有不同的冲淤平衡点。本文研究成果为控制担子岛岸滩侵蚀的速率,减缓担子岛侵蚀程度提供一定的理论依据。     

杭州湾北岸保滩加固工程附近流场的数值模拟

Delft-3D-flow模型是一个三维的水动力输运模型,该模型采用曲线正交网格,在垂直方向上采用 σ坐标,水动力模块建立在Navier-Stokes方程的基础上,采用交替方向法(ADI)对该坐标系下的控制方程组进行离散求解.应用沿水深平均的两维水流数学模型来计算,采用大小模型嵌套的技术进行数值模拟.利用分布在杭州湾和长江口10个潮位站2003年水位数据和1982、1997、2003年的潮流观测数据对模型计算结果进行验证.模型计算结果和实测数据吻合较好.通过数值模拟发现:工程实施后,围堤西侧流速变化最为显著,涨急流速减小,最大幅度为24 cm/s,落急流速也减小,最大幅度为9 cm/s.通过上述分析,得到以下几点认识:(1)保滩加固工程后在围堤西侧,涨、落急流速均减小,最大减小幅度分别为25 cm/s和14 cm/s,工程实施后研究区流速递减81%左右;(2)工程实施后涨、落急流向除近岸外,流向变化一般小于5°,基本上不受工程影响,但在高平潮期间,工程实施后在围堤西侧流向变化较大,最大可达100°以上;(3)工程实施后围堤西侧的流速虽然变化较大,但因工程区潮流较弱,工程规模较小,影响将局限在工程区周围200 m范围内,对附近的码头以及外侧的金山深槽不会有明显的影响.通过杭州湾北岸保滩加固工程附近流场的数值模拟结果的验证和分析,探讨了工程建设对附近局部流场的改变及其主要影响范围,为保滩加固工程的可行性研究提供有力的科学依据,也为其它海岸工程的建设提供了参考.     

威海湾岸滩整治工程冲淤趋势

应用ECOMSED数值模型模拟了威海湾岸滩整治工程引起的岸滩冲淤环境的改变,引用静态平衡岬湾海岸理论分析工程建成后岸线的稳定性,优化了原有方案,进而模拟优化方案建成后海域的冲淤趋势,结果表明,工程的建设改善了岸滩的冲淤环境,整治效果良好.     

三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤演变及其动力机制

对1995年采自三门湾猫头深潭及附近海域的原状土样的沉积结构、沉积速率的计算及在历史海图地形对比、剖面重复水深测量等结果进行了分析,研究了该区底床的冲淤演变及其动力机制,结果表明:强劲的水动力条件维持了三门湾猫头深潭及附近海域底床冲淤的动态平衡,近百年来该区冲淤平衡且略有淤积,平均沉积速率为1～3cm/a。由于水体中的悬沙浓度和水动力条件存在季节性差异,使得底床存在冬、春季微淤,夏、秋季微冲的季节性循环。近30年来,围涂等频繁的人为活动使该区内湾纳潮面积和纳潮量分别减少了15%和22%,削弱了落潮优势流,造成深潭中心出现了较快的淤积,平均沉积速率超过10cm/a,且以风暴残留沉积为主。     

近50 a来杭州湾冲淤变化规律与机制研究

使用杭州湾1959-2010年的水下地形图, 结合过去数十年来长江入海水沙量和钱塘江河口段冲淤变化状况, 分析了近50 a来杭州湾在长江入海泥沙量锐减和治江围涂等人类活动作用下的冲淤变化规律及其物理机理。结果表明, 乍浦以上区域近50 a来处于较显著的淤积状态, 且有自上向下发展的趋势, 这种淤积主要是由于钱塘江河口治江缩窄工程所引起的;湾内地形发生了局部调整, 部分小型潮流槽脊系统趋于消亡, 地形趋于平坦化, 湾口北部2003年以后有转淤为冲的趋势, 这与长江入海泥沙量锐减和该区域围垦工程等因素有关;1959-2003和2003-2010年两个时段, 湾内泥沙淤积的年平均值分别为0.91×108和1.66×108 m3。对于整个钱塘江河口系统而言, 即自杭州湾湾口至钱塘江河口段的闸口断面, 长江入海泥沙量减少所产生的影响尚不明显, 2003年以后泥沙淤积速率甚至有所上升。杭州湾近50 a的冲淤变化是人为强烈干预下的大流域-河口系统响应与中小流域-河口系统响应的调整结果。     

杭州湾乍浦断面潮流分布特征

根据2000年9月在杭州湾乍浦断面设置的8个潮流同步观测站的资料,对该断面潮流分布特征进行了分析和探讨,结果表明:该断面大潮涨急时呈现两个大流速核;断面南部的流速要比北部的大,涨潮流速大于落潮流速。这对了解杭州湾水文特征有着一定意义,同时为杭州湾跨海大桥的设计建设提供参考。     

河口区治江围涂对杭州湾水动力及海床影响分析

自二十世纪六十年代起，钱塘江河口进行了大规模治江围涂，人类活动对杭州湾水域的影响越来越为人们关注。基于实测资料的分析和潮汐水流数学模型计算，探讨了钱塘江河口区围涂对杭州湾水域潮汐水流和海床的影响。研究成果可为钱塘江河口和杭州湾的进一步开发治理和环境保护提供科学依据。     

杭州湾北部潮流深槽区细颗粒物质输运与再悬浮过程

于2005年5月大潮期间在杭州湾北部潮流深槽区的4个站位进行潮周期观测,获得了流速、悬沙等数据,并对其进行了分析,计算了水沙通量和再悬浮通量。分析结果表明,该深槽区涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,潮差自湾口向湾内方向增大;悬沙的组分以粉砂为主,分选较差,偏态以负偏为主,这些特征与底质一致;深槽中部和东部的悬沙沿岸线向湾内方向输运;深槽西部和东部外侧的悬沙输运方向与余流方向一致,分别向湾内和南部输运;除转流和流速加速初期外,垂线流速分布符合Kûrmûn-Prandtl模型,摩阻流速与垂线平均流速变化趋势一致。计算得到的表观粗糙长度在涨落潮时段的水流加速或减速阶段都呈增大趋势,且数值较大,这难以把它简单地归结为床面形态的作用,表观粗糙长度的变化趋势可能是高悬沙浓度和浓度成层性共同作用的结果,但对这一假说的验证还有待于进一步的现场观测和机制分析。计算所得的再悬浮发生的周期性与实测悬沙浓度的周期性相符,而且最大悬沙浓度的出现滞后于最大再悬浮通量,说明再悬浮作用对水层中悬沙浓度的变化具有重要影响。     

杭州湾北岸临港新片区岸段潮滩沉积特征

近年来,海洋生态系统生态修复成效评估研究日益受到关注。本文梳理了国内外在红树林、珊瑚礁、海草床、盐沼湿地等四类典型海洋生态系统生态修复成效评估指标和评估方法方面的研究进展。结果表明,典型海洋生态系统在进行生态修复成效评估时,基于修复目标和修复方法,评估指标选取虽各有侧重,但主要包括生物和生境状况两个方面。多数生态修复项目的监测、评估都是在短期内进行的,缺乏长期、连续性监测,社会和经济相关指标的研究还相对较为缺乏。成效评估方法目前没有比较清晰、全面的分类。实际应用的评估方法较为单一,对海洋生态系统服务价值揭示不够全面。     

杭州湾庵东浅滩地貌演变规律

杭州湾南岸庵东浅潍的地貌演变具有长周期、多年周期和年周期变化。浅滩舌部的进退、摆动,以及滩面高程和潮沟系统的变动,是周期性演变的主要表现。地貌过程各控制因素通过杭州湾湾口和湾顶两个高混浊带提供的输沙通道,以及浅滩输沙结构的调整,间接或直接影响浅滩的演变,出现各个层次的动力-地貌响应关系。其中长周期和多年周期响应与长江及钱塘江两河口系统的调整有关,枯水条件下河口系统上移,庵东浅滩供沙不足;丰水条件下,两输沙通道会于庵东浅滩,促进了浅滩的淤涨。在年周期的小尺度演变中,波浪条件具有重要的影响。