长江口南汇咀岸滩围垦工程潮流数值模拟研究

南汇咀岸滩地处长江河口最大浑浊带,是长江河口淤涨速度最快的岸滩,是上海市规划围垦的重点区域。目前上海在南汇咀岸滩上已实施了围垦工程,围垦工程改变了长江口南汇岸线,也改变了南汇咀的水动力条件。为了解围垦工程实施后的水动力条件的变化,本文利用Delft3D-flow建立了长江口-杭州湾垂向平均的二维水动力模型,在对现场实测资料验证良好的基础上,对南汇咀海域围垦工程前后的潮流场进行了数值模拟,就围垦工程对周边海域的影响进行了分析研究。同时,对比南汇咀围垦前后的海图,采用GIS方法分析地形变化,利用地形变化来进一步验证海域的水动力变化。结果表明:工程后,杭州湾北岸流速增强,地形冲刷加剧;南汇东滩流速减弱,地形淤涨。     

上海芦潮港岸滩冲淤动态及原因探究

本文从杭州湾北岸历史变迁和上海南汇新老海塘建塘史叙述了南汇嘴发育过程的间歇性特点。位于南汇嘴嘴尖的芦潮港岸滩近５０年也呈现冲淤交替的特征，且冲淤过程由东向西传递。诱发这种冲淤波动的直接原因是摇头沙的偏转，而其根源应追溯到长江口河势的变化。本文以近５０年来长江口的两个事件──北槽和江亚南泓的形成──阐述了它们对芦潮港岸滩动态的影响。     

长江口崇明东滩沉积物间隙水中营养盐剖面及其数学模拟

2005年410月,对长江口崇明东滩潮间带高潮滩站位沉积物间隙水中营养盐成分进行了每月一次的连续观测。结果表明,该站点间隙水中营养盐NH4+和S iO32-的浓度一般在200400μmol/L之间;NO2-+NO3-以及PO43-浓度一般在1μmol/L以下,但9月份后的3次采样得到的沉积柱表层（010 cm）NO2-+NO3-浓度则一般超过10μmol/L,甚至接近100μmol/L。沉积物中有机N含量以及受粘土矿物含量影响的蛋白石（BS i）的溶解度是决定间隙水中NH4+和S iO32-的浓度的主要因素。间隙水中S iO32-浓度和温度之间存在着显著的正相关关系（P<0.01）,说明其主要是受温度影响的溶解过程的控制;而NH4+浓度与温度之间没有明显的相关关系,说明与S iO32-相比,沉积物中NH4+产出的控制因素较为复杂。我们采用了经典的早期成岩方程对NH4+和S iO32-浓度剖面进行了数学模拟,在模型中考虑了扩散作用、埋藏作用以及营养盐的代谢作用等因素。模拟结果表明,通过改变扩散项系数基本可以模拟出营养盐剖面中间浓度高、上下浓度低的总体趋势。此外,沉积速率和代谢反应速率也在不同程度上对模拟结果产生影响。      

崇明东滩DT孔沉积特征及其环境意义

崇明东滩是典型的河口型沙岛边缘的潮滩地貌,2007年在崇明岛东滩采集了深50m的DT孔岩芯,对崇明东滩DT孔沉积物粒度组成及粒度参数特征分析,并参照该孔沉积物环境磁学参数和有孔虫组合特征,详细阐述了崇明东滩DT孔13.0kaB.P.以来的沉积特征,将DT孔划分出7个沉积层次: 该孔沉积水动力强弱变化,自层1→层7依次按较弱→较强→较强→最弱→最强→较强→较弱规律演变; 该孔沉积环境自层1→层3为还原环境,层4→层7为氧化环境,且氧化性自下而上逐渐增强。通过对该孔沉积环境综合分析,并与长江口北支CY孔及南汇鹤鸣孔(Hm)沉积环境进行对比分析,得出崇明东滩DT孔所反映的长江口沉积环境演变规律,自层1至层7依次为: 滨海沼泽-浅海→河口湾→三角洲前缘→前三角洲→河口沙坝→潮汐水道→潮滩。     

长江口崇明东滩沉积物地球化学记录及其环境意义

利用2002年在崇明东滩采得的CDS、CDM和CDN三个典型区域沉积物剖面样品,测定了其中的有机碳、活性铁、总磷以及粒度等特征参数,分析了地球化学元素的分布变化特征并对其沉积环境的变化进行了探讨。结果表明崇明东滩沉积物中有机碳的含量较大(0．3％～1．07％),垂向分布上,表层／亚表层含量高且变化复杂,中下层有机碳含量逐渐变小。Fe3 在整个研究区域均是从表层向下逐渐递减的,Fe2 含量逐渐增加。从实验结果判断,所研究区域沉积环境上层以氧化环境为主,呈弱氧化型,中下层以还原环境为主。总磷含量呈现自上而下减少的变化,CDS表现为波浪形变化。分析发现潮滩沉积物各地球化学元素之间不仅相互作用,并且受到沉积物颗粒大小和水动力、物源输入、物理扰动等因素的影响。崇明东滩沉积物氧化还原界面与中、高潮滩划分界大致相当。     

长江口南汇东滩近岸淡水资源的成因探讨

根据在南汇东滩进行多次观测的结果,阐述当地淡水资源分布情况.洪、枯季淡水机率分别达到了77.0%～82.9%、35.0%～42.7%.同时对近岸淡水的成因进行探讨,长江径流丰沛,是南汇东滩淡水形成的基础;柯氏力使淡水沿浅滩下泄,是南汇东滩淡水形成的另一个重要因素;枯季风速风向对淡水形成有较大影响,特别是西北风对淡水有促进作用.     

长江河口崇明东滩周期性淹水区域水流的基本特征

潮间带周期性淹水区域水深、流速的变化过程是潮滩水动力过程的基本组成部分,也是潮流与泥沙相互作用的基础。通过2002年4月至2003年1月4个季节的野外实测,获得了平静天气条件下,崇明东滩滩面潮流水深、流速与流向的变化过程数据。结果表明,崇明东滩盐沼和邻近光滩处涨潮历时均小于落潮历时,水深过程变化呈现出“陡涨缓落”的特点。光滩与盐沼交界处光滩一侧流速过程呈“双峰型”特征,涨落潮均出现流速峰值;盐沼（植物生长期）流速过程具有“单峰型”特点,仅在涨潮初出现峰值。研究区潮流不对称性明显,主要表现为涨潮优势,且由光滩向盐沼上部不断增强,潮沼植物和地形变化是加强盐沼区涨潮优势的主要原因。流速变化过程的差异和潮流不对称性使盐沼区域发生稳定的泥沙淤积,盐沼前缘光滩则会出现较频繁的冲淤变化,平静天气条件下,它们是控制崇明东滩泥沙输移和潮滩动力地貌过程的动力基础。     

长江口南汇东滩水动力条件变化的数值预测

南汇东滩紧邻长江口主要排沙通道南槽而成为泥沙沉降的一个重要部位,为促淤围垦提供了有利的滩地和来沙条件,是上海市规划围垦的重点区域。目前上海已在南汇东滩开始实施围垦工程,围垦工程改变了长江口南汇岸线,也改变了南汇东滩的水动力条件。为了解围垦工程实施后水动力条件的变化,采用二维潮流数学模型模拟南汇东滩促淤围垦工程实施前后流场的变化,探讨围垦工程对邻近水域水动力产生的影响,为预测圈围工程实施后南汇东滩变化提供水动力学依据。     

长江口崇明东滩水域悬沙粒径组成和再悬浮作用特征

根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。     

基于淤积量的崇明东滩促淤围垦合理性评价

精准围垦的生态预警研究,需要从较短的时间尺度上和较集中的空间尺度上及时精准地监测滩涂的淤积量和淤积位置,这是滩涂围垦工程规划和实施的参考依据。以崇明东滩为例,结合滩涂湿地淤积量的直接测定和滩涂微地貌调查,尝试基于淤积量长期累积的相对高程评价促淤围垦的合理性。淤积量的测定结果表明:1微地形下的植被群落分带差异大到足以掩盖高程逐渐下降的梯度趋势;2潮间带和高潮滩的年均淤积速度均不足1 cm,而低潮滩的年均淤积速度达到了7 cm左右;3微地貌高程与淤积量之间呈极显著的负相关关系,呈现出两种不同的淤积机制。在此基础上,对目前以"生物促淤+物理围垦"的模式治理互花米草外来种入侵的促淤围垦进行了评价:1在快速淤涨的崇明东滩湿地中,生态系统工程师效应起着重要作用;2尽管在本研究实验区的围垦边界高程选择是合理的,但在实验区以外的围垦边界高程甚至延展到了0 m线以下,这是滩涂湿地过度围垦的直接证据之一;3与过去几次大围垦所不同的是,本次围垦范围选择的留一半、围一半的模式,一方面可以有效治理互花米草,另一方面可以预留足够的生态栖息地保留区。总之,淤积量的长期定点观测,为长江三角洲滩涂资源的动态管理和科学围垦提供了参考依据,可更客观地协调滩涂湿地保护和开发利用之间的矛盾。