近期长江口南支扁担沙洲演变特性

河口沙洲演变直接关系到港口设施和航运的安全,河口沙洲治理是航道整治的关键。基于近30年来长江口南支历史水深数据资料,分析了扁担沙洲的演变过程及特征。结合多波束数据,进一步讨论了扁担沙洲的演变对周边河床演变的影响。结果表明:1986-2015年扁担沙洲-2 m和-5 m等深线以内的面积基本不变,0 m等深线以上沙体在2002年后快速增长,沙洲体的质心下移。南北港分流口工程的修建,在一定程度限制了其向下游延伸。1998-2013年南支河段槽冲滩淤,主槽冲刷下泄泥沙是扁担沙洲淤积量增大的重要泥沙来源。扁担沙洲的淤积量增大不仅抑制南支主槽与新桥水道的水量交换,也造成南支河槽深泓线的摆动。扁担沙洲的南移是加剧南北港分流口新浏河沙滩头局部冲刷的重要原因。     

1974年以来长江口北支沙洲演变过程遥感监测

1974年以来,长江口北支沙洲处于快速演变中。应用1974~2013年逐年的卫星遥感影像,对长江口北支主要沙洲的演变过程进行了分析。结果表明:长江口北支沙洲在40 a间处于不断地发育和消失过程中,以永隆沙和兴隆沙逐步并入崇明岛、新村沙发育形成并不断壮大为典型。此外,周围还有一些沙洲处于不断地形成、壮大和消失过程中。研究成果可为长江口北支沙洲的开发利用、生态保护等提供数据支撑。     

长江口南港河槽容积变化特征分析

根据长江口南港河段历史地形资料和1997—2011年4次固定断面水深测量资料,分析了南港河槽整体及分区域容积变化过程,重点分析了中潮位、5 m以深河槽容积变化特征。分析研究表明:瑞丰沙中部串沟和人类无序采砂导致2001—2004年河槽容积季节性变化剧烈,长兴水道深槽和南港主槽深槽均淤积。2001—2007年南港河槽基本处于洪淤枯冲状态。2001年前及2008年后季节性变化均为洪冲枯淤,2008年后季节性变化减弱;南港河槽容积长期处于增大趋势,2001年开始,由于瑞丰沙中部串沟,长兴水道由涨潮占优转变为落潮占优,不断淤积,一直持续到2008年。南港主槽上段北淤南冲,中下段南淤,主泓北偏,由于瑞丰沙的冲刷,河槽总容积仍呈增大趋势。2008年后河槽进入发展期;南港河槽上段深淤浅冲,幅度较小,中段串沟导致水流挟带大量泥沙在下游瑞丰沙嘴淤积;三峡工程运行后瑞丰沙嘴冲刷较为剧烈。     

地形变异条件下长江口南港河段水动力变化

1958—2010年,长江口南港河段河槽断面形态呈“U”型和“W”型交替变化。基于二维潮流数学模型,模拟了1958,1973,1997和2010年长江口地形条件下的水动力变化,进而分析了地形变化对潮波传递和潮流运动的影响。研究表明,南港河段水动力与地形变化密切相关。自1958年以来,南港河段潮差逐渐减小,潮波变形逐渐加剧;潮流与瑞丰沙发展变化联系紧密;1997年,瑞丰沙范围最大时,南港流速平面上呈复式分布,长兴水道为涨潮占优,其他年份,落潮占优,南港主槽始终为落潮占优;南港落潮分流比自1958至1973年明显降低,1973年后趋于稳定,为50%左右,随地形变化较小。     

长江口南港瑞丰沙整治工程对周边河势的影响

长江口南港河段近期河势发生了一些不利的变化,南港中下段河床出现深槽向北拓宽、深泓北偏,尤其是瑞丰沙中部窜沟的发展及其中、下沙体的冲刷,对深水航道的建设维护和周边水域的稳定带来了较大的影响。为控制南港下段河势不利影响,应在瑞丰沙区域实施整治工程。通过潮流数学模型、清水局部动床物理模型及其研究成果,结合河床演变分析,对瑞丰沙整治方案的治理效果及其对周边河势的影响进行分析。结果表明:瑞丰沙总体整治改进方案RFS10能够起到防护瑞丰沙、改善南港主槽航道维护条件、减少北槽底沙来量、改善南港南岸码头前沿水深维护条件、稳定长兴水道中下段码头前沿水深的效果,对圆圆沙航道维护条件基本无不利影响,对周边河势亦基本无不利影响。     

黄河尾闾沙洲及河口形态对水沙变化的响应

基于多源高分辨率卫星数据和实测地形资料对黄河尾闾河道沙洲、河口沙嘴及滨海区对水沙变化的响应过程进行多尺度分析.结果表明:2013-2015年,黄河水沙逐年减少,河口沙嘴横向淤长,拦门沙形态由长条形逐渐转为类似圆形;2016-2017年,水沙锐减,调水调沙中断,河口沙嘴及滨海区遭受冲刷;2018-2020年重启调水调沙工...     

长江口南港及南北槽分汊口河床形态特征研究

分析了1958～2005年不同时期长江口南港及南北槽分汉口的河床形态特征,以及河床U形断面与W形断面的相互转化．在此基础上,提出了以南港自身治理工程改善南港河道稳定性的建议．并认为,南北槽分汉口的治理经验可为南北港分汉口治理提供有益的借鉴．     

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。     

长江水沙变化对河口水下沙洲发育影响的研究

根据1950～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,对比分析了长江来水和来沙量变化对长江口水下沙洲发育的影响.自20世纪60年代开始,长江上游来沙量呈减少趋势,特别是90年代来沙量相对于60年代减少了34.3%.而近50 a来,长江入海径流量基本不变,90年代还略有增加.长江来沙量减少而径流量基本不变,使得径流冲刷力相对增强,导致河口区水下沙洲冲刷、河槽容积增加.将目前各沙体-5 m线以上面积与沙体发育面积最大时期相比,白茆沙-5 m线以上面积减少了46.6%;"三沙"减少了20.0%;南北港的青草沙和瑞丰沙减少了49.3%;同时期,长江口各河段河槽横断面在0 m等深线以下的面积不断增加.另外,从水下沙洲由淤转冲的时间来分析,长历时的上游来沙量减少将导致河口地区的溯源冲刷,河口下游受影响最早,然后逐渐波及上游.     

长江口生态环境变化及对河口治理的意见

近年来，长江流域及其河口日益加剧的人类活动和资源开发，使得河口地区的生态环境，包括水文泥沙条件，河势演变，盐水入侵，水质，生物物种和河口湿地等都发生了一系列的显著变化，最突出的变化有：南北港分流口出现了新的“三沙变动”，北支则持续萎缩，盐水倒灌日益加剧；长江口及其邻近海域污染严重，生物物种大量减少，在简要分析这些变化的基础上，着重就长江河口的治理，具体意见和建议，对于河口环流和界面过程这些基本问题在新的条件下需要进一步加强研究，河口湿地保护与围护造地需要协调发展，提出“长江河口及邻近海域的碧海计划”，长江口的发育和演变是自然适应和人工控制的结果，为了开发利用长江口南支水资源和稳定长江口河势，控制北支盐水倒灌和稳定南北港分流口是两项亟待开展的关键性河口治理工程，最后，就河口地形测量，水文网的建立，生态环境监测等基础性的现场资料获取工作提出几点建议。     

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。     

长江口北港分流通道近期演变及治理措施

南、北港分流口河段是长江口河势演变最为复杂、最为动荡的河段,也是长江口河势演变的控制性河段,而该河段演变的重点又在于北港分流主通道的演变。依据该河段多年实测水下地形资料,对北港分流通道的历史和近期演变机理、趋势进行了探讨。分析认为,近期随着上下游河段一系列涉水工程的实施,明显抑制了历史上北港分流主通道"上提下移"的循环演变模式,但洪水以及扁担沙体的活动性,仍使北港分流主通道的稳定存在较大隐患。结合长江口综合整治规划,综合考虑河势、航道、水土资源利用等因素,进一步提出了稳定北港分流通道的治理设想。     

长江河口南支河道近期演变与自动调整过程研究

基于长江河口1997年以来大量的数字地形图和水文泥沙实测资料,分析研究了工程影响下南支河段河床自动调整过程。结果表明：三峡水库蓄水以来,在来水量未变、来沙锐减背景下,南支河道水流流态较平稳,而河床持续冲刷,但2006年以后河床冲刷强度减小,现逐渐向冲淤平衡发展;河槽断面趋于窄深,白茆沙和新浏河沙沙体的变化对南支河段的稳定性影响较大,南北港分流口冲淤变化频繁,新浏河沙护滩工程起到了一定的“固滩、限流”作用,但并不能阻止新浏河沙和南沙头护堤前沿河床冲刷的势态。建议对扁担沙沙尾采取适当的工程整治措施。      

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。     

长江口北港河势演变趋势及工程影响分析

为研究20世纪末以来,长江口北港上口通道的河势变化及重大工程的影响,对北港历年-5 m和-10 m等深线变化、主泓线变化、典型断面形态变化进行分析。结果表明：北港主槽与其分流比存在一定程度的正相关性;20世纪末以来,北港上口分流通道相对稳定,但呈不断下移、逆时针偏转态势;北港逐步向单一河槽方向演变,主槽将恢复为上段偏北、下段偏南的微弯河道形态。分析结论说明：中央沙、青草沙工程的建成有利于继续维持北港这种发展态势,并使其在经过一段时间的调整后达到新的冲淤平衡。     

江苏辐射沙洲水道含沙量变化动力响应

以辐射沙洲海域两个潮周期的风速、水、沙实测资料为例,利用小波分析和最大熵功率谱分析结合的方法揭示了潮流水道流速、水深、风速、各层含沙量5个层次的小波分析信号的频谱关系和相位关系.对水体各层含沙量的潮过程中的各频段信号进行了分析,明确了其响应变化机制.潮流水道水体含沙量与风速、流速、水深的变化存在着复杂的响应关系.潮流水道悬沙含量的变化与风速(风浪)、流速、水深都有关系.涨落潮流的不对称性,水体背景含沙量,水流紊动,重力作用,响应延迟效用都影响着各层悬沙在潮动力过程中的悬浮与沉降过程.在不同的小波分析层次上的流速、水深、风速对水体含沙量变化所起的相对作用大小是不同的.在同一小波分析层次中的流速、水深、风速分别对不同水层的含沙量变化所起的相对作用大小也是不同的.含沙量的高频变化主要是水流流速的变化起作用.从风速和流速的频谱结构上来看,风速与水流之间有耦合响应关系,风速对含沙量变化起作用是通过影响潮流流速和产生波浪进行的.动力强迫与含沙量响应并不是线性对应的,而是具有非线性的特征.     

长江河口九段沙沙洲形成和演变过程研究

九段沙继崇明岛、长兴岛和横沙岛后成为长江河口第三代新生冲积沙洲(岛),为河口第三级分汊口沙洲,如今0m以上沙洲面积为126km2,5m水深包络的面积为448.7km2,平面外形成长椭圆沙洲。自从上世纪50年代中期九段沙成为独立沙体以来,在河口水流的作用下,不断地承接上游河道推移而来的底沙,沙洲持续淤涨,0m以上沙洲面积是原始面积的3.3倍,2m水深包络的平面面积是原始面积的2.5倍,5m水深包络的平面面积是原始面积的2.0倍多。与此同时,在陆海相互作用及南北槽分水分沙比值不断更替变化过程中,九段沙沙体本身也发生了较大变化,表现为沙头冲刷后退,沙尾淤涨延伸,南侧淤涨幅度大于北侧,而沙洲基座长轴位置移动不大。目前九段沙头部鱼嘴和北部导堤工程的建设改变了九段沙浅滩的水沙运动过程,因九段沙北侧边界基本固定,导致南侧边滩冲淤变化必将会增大,需采取相应的人工干预措施,才能使国家级生态保护区九段沙朝着健康的演变方向发展,同时减少对与沙洲相邻的南北槽通海航道水深的影响,确保通海航道畅通无阻。     

长江口北港河势演变分析

北港是长江河口的重要组成部分,近几十年来对北港的研究甚少。本文在前人研究的基础上,结合水文泥沙和地形资料,着重对北港中段(堡镇-团结沙水闸)近三十年来的河势变化进行分析。20世纪70年代以来,北港的河势变化经历了三个时期:(1)河势动荡时期(1972-1985年);(2)河势调整时期(1985-1996年);(3)河势相对稳定时期(1996年至今)。北港上口通道的变化是制约北港河势变化的主要原因。     

长江口南槽近期河床演变及航道淤浅原因分析

利用1998年以来的多次水下地形资料及现场水文观测资料,结合周边涉水工程情况,分析了长江口南槽近期的河床演变特点。结果表明:1南槽上段冲刷、下段淤积;2拦门沙浅段缩短淤高,年内"洪淤枯冲";3江亚南沙体积增大、沙尾下延。在此基础上,探讨了近期南槽下段航道局部区段的淤浅原因,结果表明,其原因主要是江亚南沙沙尾在南槽河段整体滩槽格局条件下的自然淤涨下延、侵入航槽。