近百余年来长江口南支水下地形演变特征分析

长江口是我国最大的河口,监测数据有限且水沙变化和水下地形演变复杂,开展长江口各分区演变规律、演化趋势和影响因素研究至关重要。利用长江口南支1861～2013年间7个年份地形数据,建立了近百余年来长江口南支的水下地形数字高程模型(DEM),探究长江口南支整体冲淤演变规律、不同子研究区冲淤变化时空差异、典型断面发展演变特点,并从自然演化和人为活动干预角度分析了特大洪水、径流输沙、人类活动等因素对研究区水下地形演变的影响。结果表明:①长江口南支在1861～2013年间整体处于冲刷状态,呈现淤积-冲刷-淤积-冲刷的变化过程,各子研究区的冲淤变化存在明显的时空差异特征,只有崇明浅滩淤涨不断。②1861～2013年间,南支上段沙洲、槽沟摆动频繁,冲淤变化较为复杂;南、北港经历了一系列主次更替的变化过程;横沙东滩呈现上段冲淤变化不定、中段先冲后淤、下段相对稳定的演变特点;九段沙表现为不断淤高扩宽且下延的趋势。③长江口南支的演变是自然演化和人类活动共同作用的结果,1861～1958年,南支水道的冲淤变化主要以自然演化过程为主;1958～2013年,流域人类活动引起的长江来沙减少及口内工程建设对南支冲淤演变的影响显著。研究成果可为长江口的治理规划提供技术支撑。     

近期长江河口主槽冲淤过程与沉积物分布及变化特征

利用长江口人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料,探讨近期长江河口主槽冲淤变化与沉积物分布特征,研究结果表明,在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,长江河口段中上游主槽整体上处于微冲刷环境。而又受深水航道治理工程的影响,局部河段主槽出现淤积,沉积物粒径也发生相应的变化。其中,南支下段宝山水道总体上受到冲刷,沉积物枯季变细,洪季变粗;南槽航道上段、北港航道和横沙通道均受到冲刷,沉积物均逐渐变粗;南港航道、与北槽过渡河段的圆圆沙航槽和北槽航道主槽淤积,沉积物均逐渐变细,且三者的淤积均由航道回淤造成,南港航道回淤的沉积物粒径最粗(0.12mm左右),圆圆沙次之(0.07mm左右),北槽最小(0.02mm左右)。     

黄河源弯曲河流的河段尺度横向冲淤特征研究

弯道横向迁移是弯曲河流周期性演变的主要特征,也是横向冲淤的累积性结果。为认识弯曲河流年际时间尺度下的河岸迁移规律,2018—2020年在黄河源麦曲和兰木错曲河段开展了连续3年的无人机航测。通过影像后处理技术生成高精度地形,对河段尺度的河岸迁移和弯道冲淤特征进行探讨。结果表明:边滩的淤积外延驱动边滩-凹岸宽度的变化,所以弯道河宽变化值超过0.1B（B为河宽）的河段总是位于弯顶段。两个弯曲河段凹冲凸淤特征明显,凹岸侵蚀峰值与凸岸淤积峰值在弯道出口段呈对称分布。麦曲河段的凸岸边滩冲淤共存,但整体淤长,凹岸岸线的冲退宽度反映了河岸侵蚀状况。     

长江口口内河段冲淤演变特征及控制因子分析

基于1958-2015年间多个年份实测地形资料,定量分析了长江口口内河段的冲淤演变过程,结果表明:该河段经历了剧烈的河势调整,深槽冲刷、浅滩淤积为主要特征,其中20世纪80年代尤为显著,之后整体河势趋于相对稳定。冲淤量从净淤积向净冲刷转换,与河流来沙量的变化趋势一致,5～15 m水深范围内对来沙量的变化最敏感。洪水事件和特枯水文年对河槽冲淤量的影响同样显著,包括20世纪90年代的连续洪水年、2010年大洪水及2006年特枯水年。     

黄河巴彦高勒-头道拐河段泥沙冲淤调整特点

通过实测资料分析,阐明黄河上游宁蒙河道巴彦高勒-头道拐河段不同粒径泥沙来源及冲淤调整特点:长时期（1952—2012 年）河段来沙组成以细泥沙为主,占总沙量的52.7%,且来源与中泥沙和较粗泥沙相同,主要来自巴彦高勒以上;特粗泥沙是淤积的主体,占总淤积量的56.2%,且来源比例在巴彦高勒以上、十大孔兑和沿河沙漠三个地区比较相近。不同粒径泥沙的普遍冲淤调整规律为:细泥沙、中泥沙和较粗泥沙随来水来沙发生冲淤调整,特粗泥沙持续累积淤积。因此,不同粒径泥沙在不同时期的年内调整特点有较大差别,汛期1986 年以前特粗泥沙是淤积的主体,细泥沙和中泥沙冲刷;1986 年后细泥沙和中泥沙转冲为淤,细泥沙成为淤积的主体。非汛期泥沙由1986 年前的冲刷转为1986 年后的淤积,主要在于细泥沙和中泥沙由冲转淤及较粗泥沙的增淤。初步分析表明,河段各时期泥沙的冲淤调整取决于干流来水来沙量及水流过程,十大孔兑的来沙量也有较大影响。研究结果可为宁蒙河道悬河治理提供基础支撑。     

流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响

基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料,研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明:近20年长江口滩槽格局总体稳定,但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变,口内的河槽冲刷、容积扩大,口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定,而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点,河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来,长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平,长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。     

基于GIS技术的西江干流(肇庆—思贤滘段)河道地形变化分析

利用西江干流(肇庆—思贤滘段)河段1997—2012年的固定大断面的实测资料和思贤滘附近地形测量资料,采用GIS技术,构建了用于河床变化分析的水下断面地形数据库和思贤滘附近水下地形三维模型,用以分析该段河道深泓变化、断面形态特征变化、单断面的时空冲淤变化和河道冲淤变化情况。结果表明:GIS技术是研究河道地形变化的一种行之有效的方法。西江干流(肇庆—思贤滘段)河床在1999—2007年间主槽地形平均下切深度10.5 m,2007—2012年间呈现轻微淤积之势,平均淤积厚度1.3 m,河道地形变化主要集中在羚羊峡至砚洲岛和砚洲岛下游河道,航道疏浚工程成为该段河道地形变化的主要因素。     

流域水沙变化和人类活动对长江口河槽演变的影响

基于1998—2016年长江口系列水下地形等有关资料,研究了流域减沙和人类活动对长江口河槽冲淤演变的影响趋势。结果表明:近20年长江口滩槽格局总体稳定,但南支以下河槽呈现由净淤积向净冲刷转变,口内的河槽冲刷、容积扩大,口外的航道拦门沙浅滩长度缩短。河口边滩圈围、江中沙洲人工守护及三峡工程的拦洪消峰作用促使长江口滩槽格局的稳定,而流域来沙减少与河口促淤圏围则促进南支以下河槽由净淤积向净冲刷转变。2002—2003年基本为长江口南支以下河槽冲淤转变的分界点,河口冲淤转变对应的流域年输沙量临界值约2.54亿t。未来,长江流域来沙量可能长期维持在临界值以下的较低水平,长江口将呈现岸滩槽地貌格局稳定条件下的缓慢冲刷趋势。     

藕池河形态变化与冲淤过程研究

藕池河是长江中游荆江河段向南洞庭湖和东洞庭湖分水分沙的三口河道之一,1950年代以来藕池河分流分沙量逐年减少,河道沿程淤积,2003-2016期间的年均断流达到185天,对荆江-洞庭湖关系调整产生重要影响。利用遥感影像、水文和地形数据分析藕池河的水沙变化,口门区、尾闾河段和分流、汇流的形态与冲淤变化,运用网格地形法和断面地形法分别计算其河槽局部冲淤量变化。1951-1980年藕池河输沙量和径流量分别减少63.4%和64.8%,1980年之后整体仍呈递减趋势,但径流量递减有所减缓。1984-2000年藕池口门区的散乱洲滩逐渐淤积发展为整体沙洲,随后往北斜长发展;东支尾闾段南北两分支封堵之后,尾闾段不断淤积发展且逐年递增。藕池口与尾闾河段的河宽逐年缩窄,递减速率分别为3.70 m/a和3.60 m/a。     

青草沙水库工程对河床冲淤演变的影响

为了探究长江口青草沙水库建设前后工程周边的水动力环境和河床泥沙冲淤变化,通过平面二维潮流悬沙数值模拟,结合改进后可以同时计算淤积和冲刷强度的王义刚公式进行冲淤计算。研究结果表明,水库建成后,长兴岛北侧航道的分流比和流速下降,南侧航道的分流比和流速上升;水库南侧航道整体呈冲刷状态,而北侧航道整体呈淤积状态,南侧航道变化量小于北侧航道,工程的实施对北侧航道水下地形的影响较南侧大;改进后的王义刚公式对水库周边冲淤的计算结果与工程建设后实测地形和数值模型结果吻合较好。     

2002-2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。     

复杂河口汊道封堵水沙问题研究

摘 要：对复杂分汊河口次要汊道进行封堵围垦可以获得土地资源。以瓯江口南口封堵为例研究了复杂河口汊道封堵问题。首先对复杂的瓯江口的自然条件和冲淤演变进行了分析；其次，使用二维波浪潮流泥沙数学模型、波浪潮流泥沙物理模型及三维潮流数学模型等研究手段，对瓯江南口现潜堤加高进行了封堵后的二维潮流场、泥沙场、地形冲淤变化和三维潮流场进行了模拟研究，对瓯江泄洪排涝的影响进行了计算和分析。研究结果表明，从对周围水沙环境和瓯江泄洪排涝的影响角度考虑，将现潜堤加高进行南口封堵的方案是可行的。     

长江口深水航道治理一期工程实施对南槽冲淤演变的影响

根据长江口深水航道治理一期工程开工以来南槽的多次地形资料和分流比资料,详细分析了一期工程实施以来南槽河床的冲淤变化。结果表明:随着一期工程的实施,南槽上段的水流动力不断增强,河床刷深,深槽展宽。南槽中、下段受南槽上段冲刷、底沙下泄的影响,曾出现阶段性的淤积,但随后河床水深便得以恢复。1998-2003年南槽上段共冲刷近0.85亿m3泥沙。一期工程完成后,南槽上段和中、下段季节性冲淤规律不同,上段洪冲枯淤,中、下段洪淤枯冲,季节性冲淤幅度通常都在0.7m以内。南槽南、北两侧的南汇东滩和江亚南沙在淤涨的同时,也分别呈现出洪冲枯淤和洪淤枯冲的季节性变化规律。     

长江中下游——河口河道采砂管理的进展、问题与对策

本文回顾了长江中下游河道采砂业的发展过程及其社会经济背景;综述了河道采砂对社会经济与河流生态环境的负面影响;论述和评价了长江中下游河道采砂管理的成绩与进展。在此基础上,本文重点探索了未来长江中下游河道采砂管理问题及其对策,指出由于三峡水库的蓄水运行,长江中下游河道泥沙收支状况产生了巨大的变化,从泥沙汇变成了泥沙源,从淤积向冲刷方向发展,长江中下游河道已无多余的河床沙可供开采。因此,长江中下游河道采砂管理的指导思想必须有根本性的转变,从"河道采砂管理规划"变为"河道砂资源保护规划"。未来有限的采砂也必须结合国家与地方的重大工程。同时,长江口的采砂管理亟待进一步加强,必须与长江口综合整治工程相结合。     

Impact of water and sediment discharges on subaqueous delta evolution in Yangtze Estuary from 1950 to 2010

In order to determine how the subaqueous delta evolution depends on the water and sediment processes in the Yangtze Estuary, the amounts of water and sediment discharged into the estuary were studied. The results show that, during the period from 1950 to 2010, there was no significant change in the annual water discharge, and the multi-annual mean water discharge increased in dry seasons and decreased in flood seasons. However, the annual sediment discharge and the multi-annual mean sediment discharge in flood and dry seasons took on a decreasing trend, and the intra-annual distribution of water and sediment discharges tended to be uniform. The evolution process from deposition to erosion occurred at the -10 m and -20 m isobaths of the subaqueous delta. The enhanced annual water and sediment discharges had a silting-up effect on the delta, and the effect of sediment was greater than that of water. Based on data analysis, empirical curves were built to present the relationships between the water and sediment discharges over a year or in dry and flood seasons and the erosion/deposition rates in typical regions of the suhaqueous delta, whose evolution followed the pattern of silting in flood seasons and scouring in dry seasons. Notably, the Three Gorges Dam has changed the distribution processes of water and sediment discharges, and the dam＇s regulating and reserving functions can benefit the subaqueous delta deposition when the annual water and sediment discharges are not affected.     

长江口河势近15年变化特征及其对河口治理的启示

1998年长江口深水航道治理工程实施以来,开展了常年定期的长江口河势跟踪监测分析工作。基于此,从宏观角度系统分析和总结了长江口河势近15 a来的总体变化特征,并探讨了河势演变特征对后续河口治理开发的若干启示。结果表明:近15 a来长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式;长江口深水航道治理工程、青草沙水库等重大涉水工程建设对稳定“三级分汊、四口入海”的河势格局起到了重要作用;在2007年之后长江口河床冲淤调整程度总体趋于放缓,年内冲淤变化受径流过程影响仍较明显。从河势发展的角度看,未来长江河口的治理开发,须继续遵循河口向东南方向的演化趋势,综合考虑河口开发的相互影响,以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。     

Associations between riparian plant morphological guilds and fluvial sediment dynamics along the regulated Colorado River in Grand Canyon

Effects of riparian vegetation on fluvial sediment dynamics depend on morphological traits of the constituent species. Determining the effects of different morphological guilds on sedimentation rates, as influenced by multiple aspects of dam operations, can help identify viable strategies for streamflow and vegetation management to achieve riparian resource goals. Plants of increasing size and branching density or complexity have been found to have greater effects on sedimentation in free‐flowing systems; however, this relationship could differ in regulated rivers. We tested the hypothesis that plant guilds of increasing height and branching complexity would be positively associated with sedimentation rates on 23 sandbars deposited in zones of recirculating flow (eddies) along the Colorado River in Grand Canyon. We used an image‐based vegetation classification and digital elevation models from annual topographic surveys to track associations between six plant morphological guilds and topographic change over 5 years. Vegetation had significant associations with deposition after accounting for geomorphic setting, but the ordinal guild scale was not positively correlated with deposition magnitude. Instead, low‐statured rhizomatous and herbaceous guilds were particularly effective at capturing sediment in the separation zone of sandbars, whereas tall herbs and large shrubs were most effective at capturing sediment in reattachment zones. These nuanced interactions between geomorphic position and morphological guild may be a direct consequence of flow regulation through modifications to physical deposition and erosion processes. Flow regulation may also select for a narrow subset of morphological guilds, reducing the diversity of vegetation feedbacks on sedimentation and emphasizing geomorphic drivers.     

浙江沿海海域泥沙变化及其对滩涂变化的影响

采用实测资料分析和数学模型等方法深入探讨浙江沿海泥沙量变化及其对滩涂的影响。分析表明浙江沿海滩涂塑造的泥沙来源包括长江口来沙和浙江沿海主要河流输沙量等,长江口来沙是其主要沙源,近20a来具有明显减少的趋势。长江口来沙、长江口三角洲和浙东海域大量的沉积泥沙对维持浙江滩涂的塑造与可持续性具有重要作用。长江来沙量的持续减少,将会影响浙江沿海滩涂自然淤涨速率和人工塑造的规模,但将有30余年的滞后效应。