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。     

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。     

1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究

根据1958—2019年长江口实测地形数据,对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明,从1958年至2019年,南、北支河段河床演变具有一定规律性:(1)岸线边界变化趋势表现共性,均遵循岸线内缩延展,河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显,南支时间上整体趋于冲刷,分阶段冲淤交替,1998至2019年表现为持续冲刷;空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积,河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性,2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动,基本维持稳定,2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响,随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定,河床演变整体向平衡稳定方向发展。     

长江口第二、三代冲积岛浅滩演变特征分析

利用GIS对1879～2000年7幅长江口地区海图数字化，建立各时期长江口水下数字高程模型(DEM)，在此基础上，对长江口第二、三代冲积岛——长兴岛、横沙岛和九段沙浅滩的面积、体积、冲淤量、冲淤厚度和等深线水平推移速率进行计算。结果表明：近150年来，长江口第二、三代冲积岛浅滩总体上呈淤涨趋势，并沿东南方向向海推展。1879～2000年间共淤积泥沙19．48亿t，平均每年淤积0．161亿t，约占大通泥沙通量的3．72％，年均淤厚0．83cm。不同时期淤积速率不一样，有的时期甚至发生一定程度的冲刷。各个浅滩的冲淤状态不尽相同，长兴岛浅滩和横沙浅滩呈冲刷状态，横沙东滩和九段沙呈淤积状态。浅滩的自然演变是长江河口发育过程中重要的一环，受长江流域来沙量的制约。随着流域开发强度日益增大和河口工程日益增多，人类活动对冲积岛浅滩的影响越来越强烈，浅滩的自然演变过程甚至会发生改变。     

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。     

基于DEM的河道演变可视化表达和定量分析

 为了解长江口南支河道近百年来的演变特征,利用该河道1900-2001年的海图资料,建立河道水下数字高程模型(DEM),并对其1900年以来的冲淤演变进行可视化表达和定量分析。结果表明：①DEM是进行河道演变可视化分析和定量分析的有效手段。②1900-2001年间长江口南支河道槽蓄量略微增大,0 m以深槽蓄量年均增大0.027亿m3;整个河道区域表现为微冲,年均冲刷量为0.033亿m3,年均冲刷厚度为0.37cm(包括人工挖泥吹填、疏浚量在内)。③不同时段和不同河段的冲淤状态不同。1958年以前和1979年以后河道演变表现为冲刷和扩大,在1958-1979年间为淤积;位于南支河道入口处和出口处断面的冲淤变化比河道中段断面剧烈。     

近40年来长江口沉积物粒度变化及其对底床冲淤的响应

在全球变化和人类活动的双重驱动下,长江口的沉积物来源、输运和河床冲淤正在经历持续性调整。为了探索近40年长江口沉积物输运和海底冲淤时空变化趋势,基于1980—2020年长江口海底沉积物粒度和水下地形数据,采用沉积物粒径趋势模型和多种空间分辨率网格统计分析方法开展研究。结果表明,长江口北支沉积物总体向河道中下部汇聚,南支则在南、北港分流处靠近崇明岛区域形成沉积中心,该结果与基于2012—2020年地形计算的冲淤变化基本相符,沉积中心具有较大的淤积幅度。多年统计结果表明:1980—2003年为高强度输沙时期,整个河口区处于淤积状态,沉积物粒径变细但整体变幅较小;2003—2012年河流输沙量快速降低背景下,2009年前河口区整体依然处于淤积状态,粒径变化不显著;2009—2012年是由淤积转为冲刷的过渡期,口外区域首先出现了小范围侵蚀和沉积物粗化现象;2012—2020年,河口区整体出现大面积侵蚀和粒径粗化现象,粒径与侵蚀变化间呈显著相关。研究发现,高分辨统计网格可以更有效地捕捉到小范围地貌由淤转冲的信号。总体而言,近40年来,长江口已经由显著淤积转为局部侵蚀,未来可能面临持续性的海岸侵蚀灾害。     

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。     

长江口横沙通道冲淤变化与地形特征演变

长江口横沙通道是南北港航道的重要联络通道,研究该通道的冲淤及地形演变,对于掌握通道水动力条件及保证生产作业安全具有重要意义.采用2005～2020年长江口实测水下地形数据,利用ArcGIS建立精度为20 m×20 m的数字高程模型;通过绘制横沙通道地形图、冲淤变化图、等深线图和横断面图,对横沙通道整体地貌的演变特征和局...     

金沙江溪洛渡水库变动回水区冲淤分析

依据实测资料,对比了溪洛渡水库蓄水后变动回水区各年间冲淤变化情况,分析了影响该河段冲淤演变的相关因素,并比较了溪洛渡水库与三峡水库变动回水区冲淤情况的异同。结果表明:溪洛渡水库蓄水后,受上游水沙条件及坝前水位影响,变动回水区年际间以淤积为主,年内11月至次年5月变动回水区有少量淤积或冲刷,5～6月间有较明显冲刷,6～11月淤积;空间冲淤分布规律与三峡水库变动回水区相似,均表现为上段冲刷、下段淤积,且以防洪限制水位下淤积为主,但淤积程度明显大于三峡水库变动回水区。     

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。     

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。     

Hydrodynamic and morphological processes in Yangtze Estuary: State-of-the-art research and its applications by Hohai University

This paper presents a review of the state-of-the-art research and its applications developed at Hohai University relating to the hydrodynamic and morphological processes in the Yangtze Estuary.Longitudinal, lateral,and horizontal flow circulations have been revealed based on the measurements with acoustic Doppler current profilers (ADCP).The hydrodynamic mechanism at diversion points as well as the changing patterns of flow and sediment flux in the Yangtze Estuary has been investigated through long-term data analysis.A field survey has been carried out to detect the saltwater intrusion from the North Branch to South Branch. Different numerical models of flow motion, sediment transport, and saltwater intrusion have been developed to simulate the complicated processes and to evaluate the effects of engineering projects. The morphological processes of wetlands over a time scale of decades have been analyzed with an established database. Ideas for further research on the bio-geomorphological model system and long-term evolution mechanisms are put forward.     

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。     

长江口深水航道治理一期工程实施后北槽冲淤分析

对长江口深水航道治理一期工程实施后北槽的地形资料进行分析计算 ,论述了北槽河床冲淤变化。结果表明 :一期工程实施后 ,整治工程段北槽河床普遍冲刷 ,平均水深增幅达 1 2m ,断面平均水深最大增幅超过2m ,坝田明显淤积 ,河床断面比较对称 ,航槽回淤减少。北槽进口段和北槽中段的深槽发生较为明显的淤积 ,北槽纵向河床断面面积和平均水深趋于均匀 ,形成了一条上、下段平顺衔接的微弯深泓线。工程实施后北槽的河床总容积基本保持不变。整治建筑物完成一年后河床基本达到冲淤平衡 ,工程引起河床大幅度冲淤调整完成后 ,北槽仍具有明显的洪淤枯冲规律 ,主槽季节性冲淤幅度平均在 30cm～ 5 0cm之间。     

长江河口九段沙近期冲淤演变过程研究

1998年以前,九段沙是一个人类活动干预很小的天然河口江心沙洲。北槽深水航道治理工程建设,使九段沙头部和北边界基本固定,南北槽分流分沙比改变,水沙交换减少。同时,随着流域来沙和河口河道底沙来源减少,近期九段沙冲淤演变发生新的变化。如今的九段沙0m水深线包络体在不断地淤高扩宽。上沙沙头迅速淤涨,并越过南导堤向北偏伸入北槽,沙尾则快速向南槽延伸,并与南导堤和中沙之间形成新的涨潮沟通道;九段沙南北侧由于冲淤不均其水边线形态出现明显不规则变化,下沙尾部东南端冲蚀,东北端淤涨,沙洲长轴线逆时针转动,但洲体整体位置摆动极小。作为国家级自然保护区,其上沙沙尾的快速延伸和沙洲南侧局部冲淤不平衡须引起重视,确保九段沙沙洲整体稳定。     

长江河口南槽近期滩槽水沙输移特性分析

为了深刻认识近期长江河口演变趋势,依据2005,2006年和2010年长江口南槽滩槽洪枯季实测水文泥沙数据,分析了主槽与浅滩的水动力条件及悬沙浓度的时空分布特征。利用机制分解法,研究了河口滩槽间泥沙输移及交换机制。研究结果表明,长江口南槽主要以往复流为主,落潮流速大于涨潮流速。随着水深变浅,水流流速过程线存在差异,使不同区域的水流挟沙能力和输沙过程不同。输沙以平流项输沙通量为主,但潮泵作用在南槽地区泥沙输移中也占有重要地位,形成"主槽出沙、浅水进沙"的输沙模式,促使南汇边滩前缘缓慢淤涨。     

Comprehensive analysis on the sediment siltation in the upper reach of the deepwater navigation channel in the Yangtze Estuary

The results from both the field measurements and numerical simulation were reported to comprehensively analyze the sediment siltation in the upper reach of the Deepwater Navigation Channel Project in the Yangtze Estuary after the project has been implemented. In this research, firstly some basic information about the river evolution in the Yangtze Estuary is analyzed, including the variations of water depths in the Hengsha Passage and the inlet cross-sections of the North Passage and the South Passage, and changes of diversion ratios of ebb flow and sediment flux in the North Passage and the South Passage, Then the Delfl3D-FLOW model is applied to simulate the hydrodynamics and sediment transport in the Yangtze Estuary. This model has been calibrated and the simulated results agree well with the measured data of the tidal levels, flow velocities and suspended sediment concentration （SSC）, indicating that the model can well simulate the hydrodynamics and sediment transport of the Yangtze Estuary caused by the Deepwater Navigation Channel Project. The research results show that the development of the Hengsha Passage and decrease of diversion ratio of ebb flow and sediment flux in the North Passage are the main reasons of sediment siltation in the upper reach of the Deepwater Navigation Channel in the Yangtze Estuary.