长江河口南、北港河道挟沙能力研究

近年来,随着长江流域来沙量的减少,河口水沙动力条件以及河床地形必将发生一定程度的变化。通过对长江口南﹑北港河道连续9d小潮至大潮水沙定点观测发潮流速增强,大潮期含沙量较高,表明泥沙再悬浮明显。通过实测数据分别给出大、中小潮南、北港河道挟沙力经验公式,显示出潮流与含沙量具有良好的相关性,同时显示出潮流流速与挟沙能力的方次变化有良好的对应性。     

Temporal and spatial changes of dunes in the Changjiang (Yangtze) estuary,China

The response of subaqueous dunes to the variation of riverine sediment supply in an estuary is rarely reported. Five sets of field measurements of bed sediments and topography were made in the Changjiang estuary, China during dry and flood seasons for the past 9 years. Results show that dunes were mainly three-dimensional (3D) during flood seasons and two-dimensional (2D) dunes during dry seasons. Dunes were also much larger in flood seasons. Dunes mainly occurred within the main channels of the estuary although they extended 11.7 km seaward of their normal extent in the South Channel during dry seasons from 2002 to 2006. This extension of the dune field is likely due to a sharp decline of sediment discharge caused by large reservoirs such as Three Gorges.     

长江河口水沙分流和输移的探讨

据2002年9月长江口同步实测水文资料,运用标准水文法,对南、北支和南、北港的落潮分水分沙比和净泄分水分沙比进行了计算。结果表明,两者存在差异,后者更能反映分水分沙在长江河口演变中的作用,“涨潮汇沙比”更能揭示北支泥沙的倒灌。水沙平衡分析结果表明,观测期间北支仍趋于淤积,南支有冲刷迹象。经多站水沙综合分析,揭示了长江口水沙运动具有径流“主体南泄”、汊道“副淤主刷”和水沙“输移分异”等特征,并指出水沙“输移分异”是北港泥沙输运大于南港的原因之一。     

长江供沙量减少对水下三角洲发育影响的初步研究——近期证据分析和未来趋势估计

根据1951～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,分析了长江入海泥沙量的变化趋势及其对水下三角洲冲淤演变的影响.从20世纪60年代末开始,长江入海泥沙量出现减少趋势,90年代输沙量相对于60年代下降了1/3.流域大量修建水库是导致河流入海泥沙减少的根本原因.在此背景下,长江口门外的水下三角洲淤积速率从1958～1978年时段的55mm/a下降为1978～1998年时段的11mm/a.考虑三峡工程等多种人类活动的可能影响,估计本世纪上半叶和下半叶的河流入海泥沙量将分别减少约60%和40%.尝试建立了三角洲冲淤对河流供沙量响应的概念公式,并据此对本世纪长江三角洲的演变趋势做了初步预测:三角洲的总体淤涨速率将急剧下降,口门外水下三角洲将出现严重侵蚀.     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

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。     

Changjiang River sediment delivering into the sea in response to water storage of Sanxia Reservoir in 2003

1 IntroductionHuman activitieshavebeen stronglyaffecting theworld river sedimentsupply to the oceans since the19thor20thcentury(StanleyandW arne,1993;Fanos,1995;Sm ithandW inkley,1996;Stanley,1996;Yang,Shi,etal.,2004;Yang,Zhao,etal.,2002).Thesedi-m enttra…     

Sedimentation and morphological changes at Yuantuojiao Point,estuary of the North Branch,Changjiang River

The North Branch, separated by the Chongming Island, was once the main channel in the estuary of the Changjiang River. Reclamation and a decrease in runoff to the North Branch had led to the narrowing and shallowing of the channel. The Yuantuojiao Point is located at the intersecting point connecting the North Branch of the Changjiang River and the Jiangsu coastline. Erosion cliffs are developed between the typical silty-muddy tidal flat and the salt marsh occupied by Spartina alterniflorea, and this has changed rapidly over the past few years. The sediment grain size analysis results of the surficial and two core samples indicate that the Yuantuojiao Point tidal flat experienced continuous accretional processes. Based upon 137 Cs analysis results of the YT and YY Cores sampled from the tidal flat at the Yuantuojiao Point, the average sedimentation rate of the YT Core was 2.30 cm/a from 1963 to 2007, and 2.38 cm/a from 1954 to 2007 for the YY Core. The sedimentation rates of both core locations have declined since the 1960s corresponding to the seaward reclamation at the Yuantuojiao Point. The average sedimentation rates at the Yuantuojiao Point were similar to that of the silty-muddy tidal flat at the northern Jiangsu coast, but lower than that of the south of the Changjiang River Estuary. According to field morphological investigations from 2006 to 2008 on the salt marsh at the Yuantuojiao Point, cliffs retreated markedly by storm surges and disappeared gradually because of the rapid sedimentation on the silty-muddy tidal flat. The maximum annual retreat reached 10 m. The recent sedimentation and morphological changes of the Yuantuojiao Point tidal flat not only displayed the retreat of the salt marsh and the disappearance of cliffs, but also was accompanied by rapid sedimentation of the silty-muddy tidal flat and the salt marsh, indicating the responses to the tidal currents, storm surges, Spartina alterniflorea trapping sediments and large-scale reclamation. The sediment grain size and their trends, southward coastal flow, and sandspits of the longshore bars suggest that the main sediment source at the Yuantuoijao Point, estuary of the North Branch was possibly from the Changjiang River before 1958, since then, it has been from the south of the submarine radial sand ridges of the southern Huanghai Sea (Yellow Sea).     

长江入海泥沙的变化趋势与上海滩涂资源的可持续利用

在分析1950年以来系列监测资料的基础上,对今后20年长江入海泥沙量和口门区5 m等深线以浅滩涂的冲淤趋势作了初步估计,结果表明:(1) 人类活动已导致长江入海泥沙通量减少约2/3.大通站输沙率从20世纪60年代后期开始出现趋势性下降,尤其是80年代后期以来输沙率下降加快.1996～2005年的输沙率(2.80亿t/a)比1956～1965年的输沙率(5.04亿t/a)下降了2.04亿t/a,降幅达44%;三峡水库蓄水后的2003～2005年大通站输沙率(1.89亿t/a)比1956～1965年降低63%.(2) 滩涂淤涨速率明显下降.河口口门区4大滩涂(崇明东滩、横沙东滩、九段沙和南汇东滩)的合计淤涨速率在1958～1977年、1977～1996年和1996～2004年3个时段分别为19.1、5.1和4.9 km2/a.(3) 目前上海5 m等深线以上的滩涂面积主要分布在口门4大滩涂,它们分别是崇明东滩(701 km2)、横沙东滩(464 km2)、九段沙(410 km2)和南汇东滩(462 km2),占总面积的80%.(4) 考虑北槽深水航道工程的影响后得出,大通站输沙率(108 t/a)和口门区4大滩涂淤涨速率(km2/a)之间的关系为Y=9.51X-29.1,r=0.925.预测表明:2006～2015年和2016～2025年时段大通站平均输沙率估计将分别降至1.5和1.2亿t/a左右.根据上述关系,2006～2015年和2016～2025年时段口门4大滩涂5 m等深线以上面积将分别蚀退148和177 km2,即20年累计损失占现有面积的13.8%.在现有工程条件下,今后20年口门的4大滩涂5 m等深线以上的面积累计损失可能为10%左右.因此,作为上海滩涂资源主要来源的长江口门区滩涂淤涨速率在自然条件下随着长江入海泥沙的减少而迅速下降,若无有效的工程保护措施,今后随着长江来沙的进一步降低将出现净的蚀退.采取适当的工程促淤措施,利用高悬沙浓度的有利条件,上海仍可望获得新的滩涂,以实现滩涂资源的可持续利用.     

Spatiotemporal changes of biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters in summer over the last decade

The long-term spatiotemporal changes of surface biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters during the summer of 2008-2016 were analyzed in this study.The concentrations of dissolved inorganic nitrogen(DIN),soluble reactive phosphate(PO₄^3-) and silicate(SiO₃^2-) were generally stable,with a slight decrease of DIN and PO₄^3-,and a slight increase of SiO₃^2-,which mainly occurred in the e...     

悬沙组分对再悬浮过程响应的初步研究——以长江口南槽口门为例

根据2011年5月31日至6月3日在长江口南槽口门附近海域投放三角架观测系统获取的沉积动力观测数据以及现场采集的水样和底质样品,进行底部边界层参数、悬沙粒度及悬沙组分分析,以探讨研究区近底部边界层特征和沉积物再悬浮过程。结果表明,研究区海域的悬沙以粉砂组分为主,潮周期内近底部流速与相应层位的悬沙浓度变化呈正相关,存在显著的再悬浮作用。分析发现,随着水体中悬沙砂组分的增加,再悬浮通量随之显著增加;砂组分减小,则再悬浮通量亦减小。因此,悬沙砂组分是对再悬浮过程响应的敏感组分,在一定程度上可指示和"示踪"再悬浮效应。     

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.     

黄河清水沟流路水沙组合和河口三角洲发育的宏观特性

黄河清水沟流路1976～1995年期间入海水沙偏少,年际和年内变化丰枯交替,河口三角洲的冲淤变化与入海水沙大小密切相关;分析其剖面淤积形态、洲面淤积造陆情况和泥沙淤积的空间分布,表明河口三角洲发育存在着初期迅速增长、中期快速增长、后期平缓增长的宏观特性和规律,根据水沙变化与河口三角洲增长面积的定量关系以及对未来入海水沙的预估,认为清水沟流路河口三角洲的发育将继续维持平缓增长的态势.     

Estimation of Sediment Transport with An in-situ Acoustic Retrieval Algorithm in the High-Turbidity Changjiang Estuary, China

A comprehensive acoustic retrieval algorithm to investigate suspended sediment is presented with the combined validations of Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) and Optical Backscattering Sensor (OBS) monitoring along seven cross-channel sections in the high-turbidity North Passage of the Changjiang Estuary, China. The realistic water conditions, horizontal and vertical salinities, and grain size of the suspended sediment are considered in the retrieval algorithm. Relations between net volume scattering of sound attenuation (Sv) due to sediments and ADCP echo intensity (E) were obtained with reasonable accuracy after applying the linear regression method. In the river mouth, an intensive vertical stratification and horizontal inhomogeneity were found, with a higher concentration of sediment in the North Passage and a lower concentration in the North Channel and South Passage. Additionally, The North Passage is characterized by higher sediment concentration in the middle region and lower concentration in the entrance and outlet areas. The maximum sediment flux rate, occurred in the middle region, could reach 6.3×105 and 1.5×105 t/h during the spring and neap tide, respectively. Retrieved sediment fluxes in the middle region are significantly larger than that in the upstream and downstream region. This strong sediment imbalance along the main channel indicates potential secondary sediment supply from southern Jiuduansha Shoals.     

长江口南槽最大浑浊带潮周期内悬沙变化规律及其影响因素

最大浑浊带水体悬沙时空变化过程是河口沉积动力学研究的核心内容之一。利用2013年6月16—24日在长江口南槽最大浑浊带自小潮至大潮连续9天的逐时定点水文及悬沙观测资料,分析南槽最大浑浊带悬沙垂向变化特征及影响机制,由此加深对长江口最大浑浊带形成及变化的理解。主要结果包括：(1) 南槽最大浑浊带悬沙平均粒径为3.52～18.84 μm。从小潮到大潮、从表层水体到底层水体,悬沙粒径逐渐增大,水体含沙量逐渐增大,含沙量为0.12～2.29 g/L。(2)水体流速呈现自下而上、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙粒径的关联度较好;而水体盐度呈现自上而下、自小潮到大潮逐渐增大的态势,与悬沙含量的关联度较好。(3)南槽最大浑浊带水体悬沙垂向变化涵括两种控制机制：涨落潮作用引起的底沙再悬浮控制水体悬沙约7 h的周期性变化;涨潮流挟带的口外泥沙絮凝形成的絮团在涨潮流和重力作用的影响下引起水体悬沙出现约14 h的周期性变化特征。     

2004年春季长江河口水体与沉积物表层的叶绿素a浓度分布

2004年5月7日至12日在31°~31.8°N、122.5°E以西到海水上溯至0盐度的长江河口进行14个站位叶绿素a浓度的现场观测,其中N1~N3、M1~M3、S1~S3和R6这10个观测站用3条渔船在4天内进行潮周期的涨憩、落急、落憩、涨急、涨憩5个潮时的准同步周日采样观测;对S2、S3、R2、R3、M3、N2和N3这7个位于长江入海口门站位进行表层泥样的叶绿素a浓度观测。结果表明,观测海区表层海水叶绿素a浓度为0.230~11.500μg/dm3,平均值为(1.514±1.712)μg/dm3,高值出现在观测海区东北部的长江冲淡水稀释区,表层海水叶绿素a浓度平面分布从该区的东北部向西南方向逐渐降低,离岸越近叶绿素a浓度越低,低值出现在长江口门内和测区西南部的广阔浑水区域;底层叶绿素a浓度为0.291~2.620μg/dm3,平均值为(1.186±0.531)μg/dm3,其变化幅度与平均浓度均明显低于表层。在涨憩、落急、落憩、涨急和涨憩5个潮周期中水柱平均叶绿素a浓度为1.198~1.910μg/dm3,涨憩和落急潮时,叶绿素a浓度自表层向底层逐渐下降;落憩和涨急潮时,表层的平均叶绿素a浓度略低于中层和底层。2004年春季观测海区叶绿素a浓度与往年夏季和秋季的观测结果相近,但明显高于冬季。表层沉积物叶绿素a浓度为(0.089±0.052)μg/g(湿重),仅占其上方水体平均叶绿素a浓度的极少部分,两者具有良好的相关性。     

长江口前沿潮滩对来沙锐减和海面上升的响应

长江口前沿潮滩是上海市土地的重要来源,也是2个湿地自然保护区所在,其冲淤演变趋势与上述命运休戚相关。根据1970年代以来的地形资料,计算了河口口门地区潮滩面积在不同时期的自然增长速率;建立了潮滩面积增长速率同河流供沙条件之间的回归关系;探讨了河流来沙锐减和海平面上升共同作用下潮滩的冲淤趋势。结果表明:(1)近30a大通站输沙率和含沙量分别下降26%和31%,而河口前沿潮滩面积增长速率下降73%;(2)潮滩冲淤转换临界输沙率Qs和含沙量C(大通站)分别为2.6×108t/a和0.25g/L左右;(3)由于三峡工程等的影响,长江的输沙率和含沙量将下降到上述临界值之下,加之海平面的加速上升,今后几十年研究区潮滩将遭受侵蚀。     

长江口水体表层悬浮泥沙时空分布对环境演变的响应

基于1974-2009年15个时相的陆地卫星影像,采用Gordon模型在长江口地区开展了悬浮泥沙浓度反演研究。对反演结果的时空分布规律分析表明:近40 a来长江口悬浮泥沙浓度最大下降幅度达40%;悬浮泥沙浓度演化规律与长江口来沙量变化规律具有较好的相关性;曲线拐点与2003年的长江截流、2006年三峡水库蓄水等重大工程事件吻合良好。在忽略波浪、地形等影响因素的情况下,在长时间跨度范围内,遥感技术反演的长江口悬浮泥沙浓度对长江流域环境变迁与人类水利工程活动响应敏感,较好的揭示了环境的变迁。     

长江与黄河河口沉积物环境磁学特征及其对比研究

对采自长江现行主河道和黄河入海口处的表层沉积样品进行了环境磁学参数的测量和对比研究.结果表明:长江和黄河河口沉积物的磁性载体主要是亚铁磁性物质,亚铁磁性矿物晶粒以假单畴-多畴为主,同时亦有超顺磁晶粒的存在;长江河口沉积物的磁性明显强于黄河河口沉积物,特别是质量磁化率、非磁滞剩磁及饱和等温剩磁,两者相对偏差在40%以上;在粗粒级沉积物(>0.063 mm)中,长江河口沉积物的磁化率与全样磁化率平均值差别较小,在4%左右;黄河河口沉积物差别很大,可达34%.两者的差别反映了长江和黄河沉积物中磁性矿物赋存方式的差异;长江和黄河河口沉积物磁性特征的差异与两者粒度特征对比明显.长江和黄河河口沉积物的这些磁学方面的差别是源岩特征和气候环境差异上的反映,可以作为判别两者物源的有效示踪剂.