长江口北港河势演变及趋势分析

根据长江口1977-2013年海图及2011-2012年北港洪枯季实测水沙、流速数据,结合历史资料对北港上、中、下三段南北港分流口、北港主槽、拦门沙河段的河势演变进行分析。结果表明:20世纪70至80年代南北港分流口河道更迭演变是导致北港河势变化的主要原因;1977-2001年为北港主河槽的调整期,河槽上段北偏,下段南偏;涨潮流导致北港北沙淤涨,且北港北汊分流比增多;目前北港洪、枯季落潮优势明显;洪季落潮输沙明显,枯季涨潮输沙较强;由于大量河口工程的建设,北港河势进入稳定期,适宜航道开发。     

长江口北支演变及治理的探讨

长江口是分汊河口,在徐六泾以下,由崇明岛分干流为南北两支;南支在吴淞口以下又被长兴、横沙等岛分隔为南港和北港,南港以下江道再次被九段沙分为南槽和北槽. 现在长江口北支日益淤浅,河槽容积减小,正处于自然衰亡过程中,如何根据长江口河床演变规律治理好北支,发挥它应用的作用,是急待解决的问题.     

关于长江口近期河床演变的若干问题

长江水利委员会科学技术委员会组织的长江口河道查勘和综合治理调研活动.根据调查的情况,结合以往收集的资料,概要分析了长江口徐六泾节点附近、扁担沙束窄段、南北港分流口、南港与北港、南槽与北槽、横沙通道以及北支近期河床冲淤变化,认为稳定南北港分流是长江口整治的关键,提出徐六泾与扁担沙节点控制作用和各汊中滩与槽相互关系方面存在的问题,对长江口河床演变的某些趋势阐述了作者的初步看法.     

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。     

近期长江口北港冲淤变化与微地貌特征

2014年7月11-18日和10月29-31日以多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器对长江口北港河槽进行走航测量,结合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口北港河槽冲淤变化与微地貌特征。结果表明:在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,近年来长江口河口段中上游河槽整体上处于微冲刷环境,而青草沙水库工程的实施导致北港中段河槽的冲刷程度更甚且冲刷态势向下延伸。2002-2012年北港泥沙净冲刷量为6.54亿m3,平均每年冲刷0.65亿m3。在其冲刷环境的影响下,近期北港河槽底床上除发育平滑床底外,还广泛发育冲沟和凹坑等侵蚀性微地貌,而河槽受到冲刷将导致底沙推移质运动增强,同样有利于沙波微地貌的发育。沙波主要分布在河槽沉积物为细砂的北港中上段底床的大部分区域和拦门沙河段的局部区域。     

长江河口河槽水沙特性及其输移机制研究

基于2007年1、7月长江口大潮实测流速及悬沙量资料,运用数据统计和机制分解法分析各河槽水沙输移特性,结果表明:枯季优势流小于洪季,枯季北支、南支北侧、北港中下段、南槽南边滩为涨潮优势,其他河槽为落潮优势,洪季北槽口外为涨潮优势,其他河槽为落潮优势;悬沙输移主要驱动力为欧拉余流、潮泵效应、垂向环流和斯托克斯余流,欧拉余流在平流输沙中占主导地位,潮泵效应在潮流输沙中占主导地位,欧拉余流指向海,垂向环流和斯托克斯余流指向陆,潮泵效应除北港口外、南槽口外随季节变化外其余河槽指向海;不同汊道各输沙项的贡献随径流与潮汐潮流的相对重要性而变化。     

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。     

长江口北港近期河床演变分析与治理对策

根据20世纪70年代以来北港实测水下地形资料,全面分析了北港河段近期河床演变特征。分析表明,近期北港随着河宽的缩窄,河槽表现为淤滩冲槽,河道水深呈持续增大之势。长兴岛头护滩与圈围工程的实施,稳定了北港分流鱼嘴,但进口上游扁担沙尾时有沙体被切割下移,给北港稳定分流造成了极大的隐患。为了维护目前南、北港良好的河势条件,应及时加强扁担沙南缘及下边缘的固滩整治工程。     

长江口南北港分汊口控制工程对北港河势的影响

为识别长江口南北港分汊口控制工程对长江口南支北港河势的影响,利用控制长江口北港的两条固定监测断面在2002-2015年间9个年份实测的高分辨率、高精度水下地形数据,通过叠加对比分析,准确识别了剖面的水下地形变化特征。并通过"相邻年份剖面切面面积差值/剖面长度"的比值计算了不同年份间剖面地形的平均变化量,作为指示不同年份间剖面地形变化总体特征的指标,反映了剖面地形随时间变化的总体规律。结果表明:近十年来北港河势变化主要受到长江口南北港分汊口控制工程的影响,其影响特征在空间上差异显著,对北港上段(尤其南岸)河势影响明显,而对下段的影响有限(微弱变化主要发生在北岸);在时间上,北港上段和下段分别在工程竣工4年后和2年后达到稳定状态;2013年后北港河势趋于稳定,南北港分汊口控制工程已发挥显著作用,有利于北港航道开发。     

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。     

数值分析长江口深水航道上段淤积的原因

目前,长江口北槽深水航道上段淤积较为严重,对航运产生了不利的影响.本文利用Delft3D-FLOW建立了长江口二维潮流的数学模型,并利用实测潮位、流速及流向资料对模型进行了率定和验证,模型计算结果与实测数据符合较好,该模型较好地反应了深水航道工程后长江口的水动力情况.根据模型计算结果,特别是南、北槽上河段主河道流速沿程变化过程、横沙通道涨落潮流量、南北槽分流比,对北槽深水航道上段淤积原因进行了分析,北槽沿程流速远小于南槽沿程流速,尤其横沙通道以上北槽河段流速更小,而且横沙通道涨、落潮量均较大,削弱了北槽和南港之间的水体交换,从而加强了泥沙在北槽深水航道上段进口段的落淤.     

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。     

1984年以来长江口北支演变分析

根据1984~2005年实测长江口水下地形图,采用数字地形模型技术,从河势变化、河床纵横向调整、河槽容积变化等方面,分析了1984年以来长江口北支河床演变.围垦缩窄工程(尤其是口门处的围垦)对北支河床演变影响很大,削弱了径流量,改变了入流路线.北支主流线虽反复多变、滩槽变化频繁,但随着人工控导工程的实施,部分水域的主流线将在较长时间内保持稳定.北支已逐渐演变为涨潮流占优势的河道,河床总体演变以淤积萎缩为主,但其衰亡过程将经历较长时期.     

地下水的合理开发利用在南水北调中的作用

在系统阐述地下水资源概念和地下水含水层特点的基础上，分析了南水北调受水区地下水开采现状，探讨了解决城市和农村地下水超采的措施，利用地下水超采形成的地下库容调蓄当地降雨径流和引江水、合理开发利用地下水提高水资源利用率和利用改造咸水、防止土壤盐碱化等在南水北调中的作用。     

长江河口悬沙浓度变化特征分析

2003年2、7月在长江口进行了枯、洪季大规模综合水文观测,本文以此次观测资料为基础,采用数理统计、水文学等方法以江阴-南通-徐六泾-南支-南港-南槽(北槽)的格局对长江河口悬沙浓度的时空变化特征进行了分析研究。分析结果表明:(1)徐六泾节点至江阴潮流界河段主要受径流影响,悬沙浓度比较稳定,而在徐六泾以下多级分汊区段,由于各汊道的分流比等因素的不同,悬沙浓度的分布也存在着差异;(2)悬沙浓度受径流、潮流作用影响具有明显的季节变化,潮周期变化;(3)涨、落潮悬沙浓度大小与流速大小密切相关,但存在着一定的滞后性;(4)单宽输沙量在时空上存在着复杂的变化;(5)在长江口南北槽拦门沙最大浑浊带中,泥沙的再悬浮过程比其他河段复杂多变,同时也存在着一定的规律性、周期性。     

长江口北支平面改善方案对咸潮倒灌的控制效果

为了分析长江口北支外顾园沙3种不同围圈方案对咸潮倒灌的控制效果,基于EFDC二维水盐模型,模拟出方案实施前后南北支流场、盐度场分布以及重要水源地盐度变化。结果表明:(1)工程后北支口连兴港处潮流量减小,且单独圈围方案(方案一)进潮总量最小;(2)方案一流场变化最小,并北岸方案(方案二)、并南岸方案(方案三)导堤内侧深槽流速明显增大;(3)方案三北支高盐水上溯范围最大,而南支水源地盐度下降,陈行水库、青草沙水库、东风西沙盐度值分别下降32.16%,27.90%和13.38%;(4)方案二北支盐度通量与现状最接近,方案三盐度通量减幅最大;(5)南支盐度的整体变幅明显小于北支。3种方案下北支口潮动力有所减弱,且潮流量越大减弱效果越明显,但该削弱作用很有限,故对北支咸潮倒灌控制效果并不显著,还需结合其他工程措施。     

长江中下游鹅头型汊道演变规律的分析

鹅头型分汊是长江中下游城陵机至江阴分汊河段中形最复杂、放宽率最大，分汊数量多，占汊道总长度最大（达40％）的一种分汊形式。其演变主要于本身的河床形态，边界条件及水流条件的变化，基本上遵循新生汊道－产生、扩大、平移、衰亡而完成它一个完整的演变周期。由于汊道的弯曲引起滩地的大面积坍失，主流线大幅度摆动，各汊道水沙的重新分配及纵横剖面的调整，是一种最不稳定的分汊型式，对鹅头型分汊河道的形成条件及演变特征的研究是制订相应的规划整治措施，稳定河势，使其朝着有利的方向发展的前提条件，也是实际工程迫切要求解决的问题。     

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。     

水资源优化配置多目标风险分析方法研究

在分析水资源配置风险内涵及其可能存在风险因素的基础上,识别了水资源优化配置的主要风险因子,建立了水资源优化配置多目标风险分析模型,提出了基于随机模拟技术的水资源优化配置多目标风险评估方法,通过该方法对南水北调中线凋水后汉江中下游地区水资源配置风险值的分析,得出引江济汉补偿工程可显著提升南水北调中线调水后汉江中下游地区枯水年、平水年水资源配置方案的综合效益,降低中线调水对汉江中下游地区缺水等不利影响的风险.