长江口北支沉积动力变化及对人类活动的响应

人类围垦活动对长江口北支沉积动力环境的变化具有重要影响。从自然河势调整和人类围垦活动两个方面分析了长江口北支的演变情况。长江口北支于1970年修建的立新坝使得分流角几乎增大到90°,分水分沙比急剧下降,由1915年之前基本稳定的25%下降到目前的5%以下;涨潮流的含沙量远远大于落潮流,水沙倒灌,在大潮时更为明显。根据近百年来长江北支的演化过程,认为长江口的沉积动力环境变化可分为3阶段:①第一阶段(1931年以前)。自然河势调整过程,河势演变缓慢,水动力以径流作用为主。②第二阶段(1931～1970年)。受洪水造床作用和人类活动的共同影响,水动力以径流作用向潮流作用转变。③第三阶段(1970年后)。人类活动对北支沉积动力的变化过程起主导作用,涨潮流大于落潮流,净向上输沙,北支趋于淤废。     

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.     

长江口盐水入侵对海平面上升的响应特征

基于MIKE3软件建立了潮流作用下长江口三维水动力及盐度输运数学模型, 采用实测潮位、流速、流向以及盐度资料对模型进行了验证。运用验证好的数学模型对海平面上升后长江口枯季盐水入侵进行了模拟, 从而分析海平面上升条件下长江口枯季盐水入侵的响应特征, 得出以下结论:海平面上升1 m后, 北支上段、南支、南北港以及南北槽的盐度均上升, 南支平均盐度均超过0.45 psu, 北支中下段的盐度却明显减小;海平面上升后潮汐的作用更强, 北支下段底层层化现象减弱, 北支径流动力增强, 表层层化现象增强, 表层Richardson数达150;南槽Richardson数底部减小, 表层增大, 但垂直结构趋势变化不明显。     

长江口北支下段平面形态探讨

基于潮汐河口河相关系理论与北支近期河道演变分析结果,在长江口综合整治开发规划成果基础上,针对北支下段拟定了3种平面形态改善方案;基于长江口平面二维水沙盐数学模型,分析了3种方案减缓北支河道淤积与控制咸潮倒灌南支的效果。结果表明,方案一对减缓北支淤积萎缩较为有利,方案三对控制北支咸潮倒灌效果最明显。研究成果可为长江口综合整治提供参考。     

近年来长江口北支上段河床演变成因分析

通过分析1960-2006年所收集的水文、河道地形、人类活动影响等资料,详细研究了近年来长江口北支上段的河床演变特点和河势变化的成因,对北支上段河势变化进行了预测,并提出了治理建议.研究表明,通过上世纪90年代以来长江口北支的一系列人工圈围使北支上段和中段的渠化程度得到了提高,减少了河槽的摆动空问,这对增加北支上段主槽稳定性很有利,同时也增加了开辟北支上段航道的可能性,但由于北支进口段崇头边滩和青龙浅段的河床变化是北支上段河势变化的不稳定因素,因此需及时进行治理.     

长江口北支近期演变

本文详细分析了1958年以来的演变过程.说明1958～1978年间,北支河槽特性从受落潮流影响转为受涨潮流控制,使北支在河流动力、地貌、水文、沉积等方面起了一系列的变化,因此对其本身及南支产生了影响. 自1979年以来,南、北支会潮点进入北支河段内,北支上口段产生了一股较强的涨潮落潮流,对北支的淤积形态、河流地貌、水文等方面都起了新的变化,使北支河槽更加动荡不定.而北支的存在对南支仍产生不利影响. 文章并对今后发展趋势作了估计. 最后指出,为了切断南北支相互之间的干扰,有利于北支的综合利用和南支的整治,建议在北支上口建闸活堵,并将此工作纳入长江口综合治理规划中,进行通盘考虑.     

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.     

长江口北支沉积物粒径趋势及泥沙来源研究

本文以长江口北支沉积物的粒度分析资料为根据, 运用Gao-Collins粒径趋势分析模型对该区域进行分析处理, 获得采样区沉积物粒径趋势矢量分布. 结果表明: 长江口北支青龙港以上河段的沉积物有向下游搬运的趋势; 而青龙港以下的河段, 沉积物的搬运方向是从下游指向上游; 长江口北支口外海域的沉积物有向长江口北支运移的趋势. 在此基础上, 本文还探讨了导致长江口北支不断淤积的物质来源: 北支以口外海域来沙为主, 上游也有少量泥沙直接进入北支; 北支口外海域来沙以长江口南支入海泥沙扩散倒灌为主, 苏北沿岸泥沙供给很少.     

长江口北支水土资源开发综合治理研究

一、长江口北支规划整治工作的历史回顾 长江口北支历史上曾经是入海主泓,但自十八世纪以来逐渐地萎缩。特别是1958年通海沙和江心沙围垦,以及1970年江心沙北汊的封堵,使北支上游的徐六径河段由原先的13km缩窄至5.7km。长江口北支上段与长江的主泓呈90°交角,北支的入流条件明显恶化,径流作用     

长江口洪季水动力对海平面上升的响应特征

考虑到海平面上升对长江口水动力构成的严重威胁,该文基于MIKE21软件建立了长江口二维水动力数学模型,采用实测潮位、流速以及流向资料对模型进行了验证。对相关文献和IPCC报告进行总结归纳,得到2100年海平面保守上升值约为0.5 m。运用验证好的数学模型对海平面上升0.5 m后长江口洪季水动力进行了数值模拟。计算结果表明:海平面上升后,涨潮时间增长,落潮时间缩短;海平面上升0.5 m后,长江口南北支、南北港以及南北槽高潮位增加了0.43 m–0.46 m,高潮位增幅沿程向上减小,北支上段涨潮动力受阻较明显(潮位增幅较大);海平面上升0.5 m后,北支流速增幅比南支大,北支上段落潮流量增幅达82.8%,对北支水道的发展有利。总体而言,海平面上升对目前长江口沿岸的标准构成了一定威胁,但对已经衰退的北支水道有利。     

长江口北支段纳污能力分析

根据长江口北支水流、水质的特点和实际需要,建立二维非稳态水流-水质耦合模型,应用该模型模拟长江口北支的流场和浓度场,计算1000m污染带控制长度下长江北支自海门汤加镇至启东灯杆港江段的纳污能力,结果表明,该江段对COD的纳污能力为3659t/a,对NH3-N的纳污能力为265t/a。     

控制长江口北支咸潮倒灌支持南水北调

对上海市原水供应的形势和长江口咸潮入侵的态势进行分析.结果表明,在枯水季节,长江口水源地易受咸潮入侵影响,入侵路径为南支咸潮直接入侵和北支咸潮倒灌间接入侵(水文测验数据表明,后者影响较大);南水北调工程尤其是东线工程建成后,在枯水季节运行将减小长江口径流量,降低长江口水位,从而加剧咸潮入侵长江口水源地.为了既保护长江口南支河段淡水资源,又支持南水北调工程上马,上海市水务局已立项对控制北支咸潮倒灌的工程措施以及合理调度和配置长江水资源的非工程措施进行专题研究.     

近十年来台风诱发长江口航道骤淤的初步分析

台风诱发航道骤淤已成为长江口航道淤积的主要表现形式之一,一定程度上威胁长江口航道的安全运行和上海国际航运事业的发展。根据现场实测资料,初步分析了近十年来多次台风期长江口北槽航道骤淤变化特点和规律,探讨了台风诱发北槽航道骤淤的主要影响因素及其内在机理,并提出了防治航道骤淤的有关建议。结果表明,每年台风造成的航道骤淤量在200～800万m3左右,对航道年回淤总量的贡献率在4%～50%之间不等;航道骤淤程度会随航道维护水深的增加而有所增强;航道骤淤分布呈时间和空间均相对集中的特点。分析还表明,台风诱发北槽航道骤淤分布与长江口深水航道治理工程建设引起的水沙动力和河床环境变化是相适应的,而较大的航道骤淤量还与台风期间泥沙来源种类的增加有关。     

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。     

基于实测资料的长江口潮波演变规律研究

长江口三级分汊、四口入海,潮波作用强烈。特殊的动力地貌环境,使得长江口潮波的演变过程较一般河口更加复杂。采用频谱和调和分析方法对长江口枯、洪季实测潮位进行分析,得到了长江口潮汐能量的分布特征和主要分潮的沿程变化过程。研究成果表明:洪枯季各分潮沿河道的变化趋势基本相同;由于非线性作用,随着潮波从口门向上游传播,潮汐频谱更加丰富,且能量从低频向高频发生转移,使得天文分潮逐渐衰弱,而浅水分潮不断形成和发展。此外,从不同传播通道潮波特征的沿程变化可知,南港和北港的潮波特征存在较为明显的差异。     

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。     

长江口深水航道治理一期工程实施前后北槽最大浑浊带分布及对北槽淤积的影响

以长江口深水航道治理一期工程实施前后的水文同步测验资料、浮泥观测分析资料、水下地形测量资料以及航槽回淤统计资料等为依据,首次对北槽深水航道一期工程实施前后最大浑浊带的分布规律进行系统总结和分析,研究评价了北槽最大浑浊带的分布对北槽航槽淤积和拦门沙地形发育的影响,研究成果可为北槽深水航道治理二、三期工程的顺利实施提供参考,同时澄清一些认识。