长江口横沙浅滩冲淤演变特征分析

横沙浅滩作为长江口前沿滩涂湿地的重要组成部分,是“上海市长远发展战略空间”的预留区,掌握其滩涂演变规律对该地区的资源保护及合理开发具有重要的参考价值。基于2005—2021年长江口实测水下地形数据,定量分析研究了横沙浅滩地形演变过程,及其对周边河口工程建设和水沙条件变化的响应。研究结果表明：横沙浅滩近年来整体呈现“长高长不大”的演化格局,中、东部区域明显淤高,沙体向海延伸与河口泥沙滞流点的向外海移动关系紧密。流域输沙量锐减是横沙浅滩滞涨的重要原因,滩面北沿和深水航道北侧冲刷明显,造成N23堤顶冲坑的扩大与滩面潮水沟的贯通。深水航道工程与横沙东滩促淤圈围工程的建设是潮水沟与N23堤顶冲坑迅速发育的主要原因。     

浙江苍南近岸海域海床冲淤过程研究

近岸海床冲淤变化直接反映海区地貌稳定状态,由此影响海区物质迁移及水运资源可持续利用。基于此,本研究通过选择苍南海域不同时期的海图资料,基于ArcGIS平台探讨该海域多尺度海床冲淤过程,为研究区海岸港工建筑规划与评估提供理论指导。主要研究结果包括：苍南海域海床冲淤变化大致分为四个阶段,即1931—1970年大幅淤积,海床净淤积量达到169.47×10⁶m³,淤积强度为5.18 cm/a;1971—2005年海床淤积幅度减弱,海床净淤积量为12.24×10⁶m³,淤积强度为0.41 cm/a;2006—2009年海床由淤转冲,海床净冲刷量为14.70×10⁶m³,冲刷强度为3.60 cm/a;2010—2017年海床持续冲刷,海床净冲刷量为10.17×10⁶m³,冲刷强度为1.33 cm/a。除1931—1970年10 m等深线向海大幅扩张以及1971—2005年10 m等深线有部分向海扩张外,1971—2017年5 m与10 m等深线普遍向陆后退。2006—2017年,位于北关港内的2 m等深线也向陆后退。冲淤结果显示,苍南海域海床未来可能呈现弱侵蚀态势。其中,风暴潮频发导致海床经常性失稳加之长江入海泥沙的减少导致该区域泥沙补给不足,二者共同作用可能是该区域海床由淤积逐渐转为侵蚀的主导因素。     

长江口南汇嘴潮滩短期冲淤演变及其动力机制研究

潮滩地形的冲淤演变规律可以在一定程度上反映动力作用与地貌特征之间的相互耦合机制.根据近几年在长江口南汇嘴潮间带多断面连续观测资料,探讨区域内潮间带滩地的近期冲淤演变特征及其主要影响因子.研究结果表明:(1)南汇嘴潮滩近期主要呈现淤涨态势,而且年内过程季节性差异明显;受区位差异影响,不同观测断面的潮滩冲淤演变呈现特征不尽相同,断面1冲淤变化最为显著,年最大冲淤厚度均在10cm以上;(2)在波浪、潮流的作用下,区域内沉积物很容易被掀动悬扬,而且输沙环流系统的存在有利于悬沙向浅水区输运且在该区域内沉降淤积,从而为潮滩发育提供泥沙来源;(3)受碧利斯台风引起的风暴潮天气影响,研究区域内潮滩出现大冲大淤现象,即台风强侵蚀期过后滩面高程短期内恢复明显.由此可见,潮滩短期冲淤演变特征是各种动力因素作用下的综合体现.     

近70 a来椒江河口河床冲淤调整机理近70 a来椒江河口河床冲淤调整机理

利用近70 a来19个不同年份的水深地形资料,基于GIS技术进行数字化冲淤分析,结合实测水文泥沙资料和人类活动,探讨椒江山溪性强潮河口河床冲淤调整过程。研究表明,近70 a来无论是在河床纵横剖面还是在平面上,冲淤调整经历了较明显的四个阶段,可是平面上比纵横剖面上的平均冲淤速率更趋于整体性：（1）以自然作用为主,处于缓慢冲刷状态,冲刷区占65.4%,全区年均冲刷速率为 23 cm/a,年均冲刷量为537×10 4 m3;（2）受支流永宁江上游建库蓄水影响,从缓慢冲刷转为较明显的淤积状态,淤积区占662%,全区年均淤积速率为22 cm/a,年均淤积量为504×10 4 m3;（3）受航道整治完成的部分工程作用,由淤积又转为轻微冲刷状态,冲刷区占626%,全区年均冲刷速率为18 cm/a,年均冲刷量为414×10 4 m3;（4）受航道和支流永宁江的综合整治作用,从轻微冲刷朝加速冲刷方向发展,冲刷区占715%,全区年均冲刷速率为56 cm/a,年均冲刷量为1308×10 4 m3。这在某种程度上意味着椒江山溪性强潮河口河床冲淤调整受人为影响比受自然影响大。     

东山湾泥沙运移趋势及其对海底冲淤的影响

本文根据1984和1988年东山湾水文泥沙观测资料,研究了该湾水体含沙量分布、运移趋势和泥沙来源。结果表明:泥沙含量较低,其平均值为37.1g/m~3,最高值为531.88/m~3;泥沙含量的分布趋势从漳江口向东山湾口递减;漳江口泥沙淤积严重,其平均淤积速率为13.8cm/a,而东山湾口区处于冲刷状况,东山湾泥沙主要来源于漳江流域和该湾周边区域。此外,浙闽沿岸流也携带来部分泥沙。     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化。对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用。     

舟山群岛海域波浪对泥沙冲淤过程的影响

本文基于SWEM(Shallow Water Equation Model)三维水沙盐模式,考虑潮汐、径流、风场和波浪影响,在长江口与杭州湾及其邻近海域建立了一个高分辨的三维水沙盐模型。分析了一般天气条件下,舟山群岛海域在潮汐、径流、风场、波浪共同作用下的地形冲淤与悬沙含量分布特征,并对比分析了一般天气条件下与台风天气条件下波浪对泥沙冲淤过程的影响。一般天气条件下,舟山群岛海域东西向水道为冲刷特征,舟山群岛东侧海域以及舟山群岛内部南北向水道为淤积特征。舟山群岛海域暖半年冲刷增强,冷半年淤积增强。海域悬沙含量由西北向东南迅速降低,群岛“虑沙”效果明显。悬沙含量3月份最大,8月份最小。波浪对舟山群岛海域泥沙冲淤过程的总体影响在秋冬季较强,春夏季较弱。一般天气条件下与台风天气条件下,波浪对研究海域泥沙冲淤过程影响显著的区域均为朱家尖东侧海域,且波浪的影响特征均表现为促进淤积和增加悬沙含量。一般天气条件下波浪引起最大淤积约占总淤积量的10%。台风天气条件下波浪引起的淤积量约是同时段一般天气条件下的6倍。     

近70a来椒江河口河床冲淤调整机理

利用近70a来19个不同年份的水深地形资料,基于GIS技术进行数字化冲淤分析,结合实测水文泥沙资料和人类活动,探讨椒江山溪性强潮河口河床冲淤调整过程。研究表明,近70a来无论是在河床纵横剖面还是在平面上,冲淤调整经历了较明显的四个阶段,可是平面上比纵横剖面上的平均冲淤速率更趋于整体性:(1)以自然作用为主,处于缓慢冲刷状态,冲刷区占65.4%,全区年均冲刷速率为2.3cm/a,年均冲刷量为53.7×104m3;(2)受支流永宁江上游建库蓄水影响,从缓慢冲刷转为较明显的淤积状态,淤积区占66.2%,全区年均淤积速率为2.2cm/a,年均淤积量为50.4×104m3;(3)受航道整治完成的部分工程作用,由淤积又转为轻微冲刷状态,冲刷区占62.6%,全区年均冲刷速率为1.8cm/a,年均冲刷量为41.4×104m3;(4)受航道和支流永宁江的综合整治作用,从轻微冲刷朝加速冲刷方向发展,冲刷区占71.5%,全区年均冲刷速率为5.6cm/a,年均冲刷量为130.8×104m3。这在某种程度上意味着椒江山溪性强潮河口河床冲淤调整受人为影响比受自然影响大。     

舟山外钓山海岸边坡泥沙动力与冲淤演变特征

通过对研究区海域的水文泥沙进行现场测验,对比1960-1962年海图、1995年和2001年水下地形图三期地形数据和分析浅地层探测数据等方法,分析了舟山外钓山岛西海岸边坡的水动力、悬浮泥沙及冲淤特征,探讨了海岸边坡发育演变的模式与机制。研究结果表明,在基岩岬角海岸与潮流深槽的边界控制及往复潮流的作用下,舟山外钓山岛西海岸边坡演变是一个"上淤下冲"的模式,即边坡变陡至边坡土体失稳并在不定期外力触发下滑塌堆积坡脚,然后上部重新淤积、下部滑坡体不断被侵蚀的循环过程。     

影响黄河三角洲海岸带冲淤速率的因素

影响黄河三角洲海岸带冲淤速率的主要因素是黄河的输沙量和海洋动力。此外 ,海平面相对升降、地形地貌特征、地质特征、植被情况、人类活动等因素也有明显影响     

GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算

依据1842～1997年10幅不同年代的长江口海图资料,利用地理信息系统和数字化仪进行处理,建立不同时期的长江口水下数字高程模型,以此作为基础资料,实现了从横剖面、深泓线纵剖面、平面变化等不同角度对长江口拦门沙地区滩槽演变、岸线侵蚀、沙岛形成与变迁等进行研究.通过计算河槽容积,实现了对不同时段泥沙冲淤量的计算.结果表明,155a来拦门沙总的趋势是不断淤积,但不同时期淤积速度大不一样,个别时期甚至会发生一定程度的冲刷,这主要与动力条件的波动有关.1842～1997年,共淤积泥沙38.10亿t,平均每年淤积0.246亿t,约占长江来沙的5%,年均淤厚为1.1cm泥沙淤积部位主要在九段沙、横沙及横沙东滩、崇明东滩三处.发生冲刷的范围较小,仅占总面积的21.4%,主要在北槽,北港上段和南槽局部也有轻微的冲刷发生.     

床面冲淤计算机处理方法

冲淤计算是河流，河口，海岸等水域中分析，预测床面变化的基础，利用非结构网络自动剖分技术形成覆盖计算区域的三角网，能较好地适应边界和特殊地形，基于高程内插建立三角网数字高程模型，采用垂直三棱柱体作为基本单位计算不同时段冲淤量，从而提高计算精度，通过网络剖分，利用在计算区域内任意选择子域进行淤量的计算和分析。同时将生成的非结构网格直接有于二维床面冲淤数学模型，便于对每个节点的计算结果进行检证以提高模型的可靠性。     

现行黄河口滨海区冲淤时空演变及其影响因素

自黄河入海流路人工改道清8汊后,受自然因素变化和人类活动干预影响,入海水沙出现新的情势,河口滨海区水下地形也发生相应调整。本文基于1997—2018年实测水深断面资料,建立水下地形数字高程模型(DEM),综合研究了黄河口滨海区冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,1997—2018年黄河口滨海区整体呈淤积状态,累积淤积量为5.36×10⁸m³。从时间上来看,水下地形演变经历3个阶段:缓慢冲刷(1997—2002年)、快速淤积(2002—2007年)、缓慢淤积(2007—2018年)。从空间上来看,现行河口区呈淤积状态,而孤东近岸和老河口区呈冲刷状态。在水下地形不同的发展阶段,维持冲淤平衡的临界输沙量也有所不同,调水调沙之前为1.65×10⁸t/a,调水调沙以来为1.09×10⁸t/a。来水来沙对河口滨海区的冲淤演变起着主导作用,2016—2017年调水调沙中断,河口滨海区大面积冲刷。2018年防洪调度的实施使水下地形迅速淤积。黄河口滨海区演变除了受来水来沙的直接影响,还受泥沙粒径和口门位置的影响。     

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。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

长江河口北槽水沙过程对航道整治工程的响应

北槽大型航道整治工程确定了南北槽分汊口分流界线, 阻碍了北槽和邻近滩槽的水沙自由交换过程, 使北槽水沙动力过程发生调整。基于工程前后北槽主槽纵向同步水沙观测数据的统计分析表明:入口段落潮优势显著减弱;上段枯季时落潮优势显著减弱, 而洪季时落潮优势有所增强;中段(弯曲段拐点附近)落潮优势略有减弱;下段落潮优势明显加强。北槽主槽水沙纵向输移机制分析表明:欧拉余流、潮泵作用、斯托克斯效应和垂向环流为悬沙输移的主要驱动力, 其中欧拉余流输沙指向海, 斯托克斯输沙和垂向环流输沙指向陆, 而潮泵输沙随着季节而变化。洪季, 欧拉余流输沙和潮泵输沙在工程前后的变化使大潮期河床冲淤由中段和下段普遍落淤转化为中上段集中落淤。枯季, 工程前后稳定的潮流辐散输沙作用使大潮期河床以冲刷为主, 但工程后在入口段和上段潮泵的向上游输沙占优势, 使悬沙在入口段落淤。     

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。     

2020年黄河水量调度对河口水文特征的影响及沉积效应

由于水利工程的影响,黄河的调水调沙通常都集中在较短的时间内进行,大量的泥沙与淡水输入到黄河口海域,使得该区域成为水文要素特征和地貌变化最为剧烈的区域之一。根据2020年大量的水文实测和地形资料,分析了黄河口海域温度、盐度时空分布变化规律和水下地形冲淤演变特征,探讨了黄河入海水沙对黄河口海域盐度分布和水下地形的影响。研究发现,2020年黄河水量调度极大改变了河口盐度及其分布,低流量时期盐度整体较高,低盐区分布范围有限;高流量时期盐度显著降低,低盐区水体范围明显扩大,满足了河口环境水流需求。黄河口海域2019—2021年整体呈淤积状态,现行河口区出现淤积,而孤东近岸、老河口区及离岸较深的海域呈冲刷状态,入海泥沙情势的变化对河口及毗邻海域的冲淤特征起着主导作用。     

基于数字高程模型定量分析长江口深水航道工程治理效果

长江口深水航道工程于1998年开工建设,2002年和2005年一期和二期工程先后竣工,分别达到8.5和10.0 m通航水深。自2006年三期工程实施以来,北槽航道中段连续4a发生严重淤积,年疏浚维护量平均达6×107m3,影响三期工程目标的如期实现。通过自主开发的数字高程模型定量分析平台,建立时间序列的空间分布属性数据库,对长江口深水航道工程治理过程前后的河床冲淤变化规律和工程效果进行量化分析,分析结果揭示了长江口南港北槽深水航道近期淤积的泥沙来源、淤积过程、主要淤积原因和淤积部位,从而为工程治理对策提供科学依据。     

长江口南汇边滩冲淤变化规律与机制

根据1842—2004年海图资料分析发现,南汇边滩存在近百年尺度的强烈冲刷—淤积旋回。长江主泓走南港或北港是造成冲刷期"北滩、东滩淤积,南滩、过渡带冲刷"或淤积期冲淤态势反相的主要原因;冲刷期内风暴强度和频数明显多于淤积期,造成冲刷期滩面叠置记忆的是暴风浪成因的"高滩冲刷、低滩淤积"的冲淤态势,而淤积期保存的是弱风浪成因的"高滩淤积、低滩冲刷"叠置增强的剖面特征。尽管三角洲整体冲淤态势的转变主要受流域来沙量的控制,但不同岸段受河口河势分水分沙作用、潮流和波浪等共同作用,明显存在此冲彼淤、冲淤动态调整等特征。已有的入海泥沙含量阈值研究以点代面或以局部代整体,这是造成阈值估算偏高的主要原因。2003年三峡水库开始蓄水后平均年输沙量154 Mt/a已低于低阈值184 Mt/a,但三角洲尚未如预测那样发生由净淤积向净侵蚀的转变。已有的河口水文观察资料显示,水体含沙量也未发生明显下降,这可能是潮控型三角洲潮流对泥沙在河口的再分配起主导作用,并可能由此延长三角洲冲淤转变对入海泥沙量减少的滞后。今后需进一步加强潮控型河口复杂过程的综合研究,提高对泥沙含量阈值估算和应对可能面临的海岸侵蚀及其相关的环境地质灾害的能力。