基于遥感信息的杭州湾表层悬沙浓度变化趋势研究

采用杭州湾1988-2014年的Landsat-TM/OLI遥感影像,结合实测水体光谱和同步悬沙取样数据,构建表层悬沙浓度遥感定量反演模式,开展表层悬沙浓度反演并讨论其时空变化特征。结果表明：构建的定量反演模式精度良好,揭示了杭州湾表层悬沙浓度的时空多变性;年际趋势显示,洪季近二三十年来杭州湾湾口北部水域表层悬沙浓度减少约40%～50%,其他水域相对较稳定;与洪季不同,枯季表层悬沙整体呈现减小态势,减小幅度为30%～40%;长江入海泥沙减少、滩涂围垦、沿岸水流以及长江口外泥沙源的共同作用是表层悬沙浓度年际变化的主要影响因素。     

长江口深水航道三期工程前后北槽中上段水动力及含沙量变化特征

基于长江口北槽深水航道长期定点观测的2006,2008和2011年洪季大潮、2006,2009和2013年枯季大潮水沙数据以及2006和2013年6—8月横沙和北槽中的潮位资料,分析三期工程前后北槽中上段潮汐、潮流及含沙量变化特征。分析结果表明:①中上段浅水分潮性质增强,且M_4分潮和M_2分潮的振幅变化幅度远大于M_2分潮;中段洪、枯季大潮平均潮差均减小;②中段M_2分潮流垂线平均长轴洪季大潮增大、枯季减小,长轴向均向北偏转且椭率减少;洪、枯季大潮涨、落潮平均流速均减小,优势流减小;③余流为中段含沙量贡献最主要的驱动力,其次是M_4分潮,随后为M_2分潮;中段洪、枯季涨落潮平均含沙量均增多,优势沙减小;④中上段潮动力非线性特征加强主要受三期工程中上段缩窄加深工程的影响;南导堤加高工程是中段流速减小的主要原因;洪、枯季优势流、优势沙的差异主要受上游来水来沙的影响;泥沙再悬浮是中段悬沙的主要来源,且洪、枯季含沙量差别主要受上游来水来沙及潮流动力强度控制。     

长江口深水航道(一、二期工程)回淤变化

利用长江口深水航道回淤资料,研究了北槽航道回淤的时空变化特征及其对流域来水来沙、河槽地形的关系.长江口深水航道治理一、二期工程实施后,北槽航道年淤积强度明显下降,工程治理效果得以显现.从空间上看,一、二期工程航道回淤的峰值位置和重心位置经历了下移和上提的过程.从时间上看,一、二期工程后北槽航道回淤年内呈现洪季多淤、枯季少淤;洪季淤积位置下移,枯季淤积位置上提的变化特点,季节性上、下移动约7～11km.深水航道淤积的泥沙来源有多种,仅流域悬沙输沙量减小并不能明显降低深水航道的回淤量.     

珠江磨刀门河口悬沙浓度变化特征分析

根据2011年枯季和2012年洪季在大、中、小潮期间的多点同步现场观测资料,分析研究了磨刀门河口悬沙浓度变化特征。结果表明:磨刀门口悬沙浓度纵向分布呈近岸高,远岸低的趋势;横向分布具有季节性差异,洪季主槽大于滩地,枯季滩地大于主槽;垂向分布洪季主要以斜线型分布为主,枯季主要以抛物线型分布为主。潮周期平均含沙量大潮普遍大于中、小潮;洪、枯季磨刀门口外落潮含沙量普遍大于涨潮含沙量。洪季含沙量混合较为均匀,落潮时含沙量增大,涨潮时含沙量减小,枯季含沙量分层明显,。受波浪潮汐作用,一个周期内有多次明显的再悬浮过程,涨潮时增大,落潮时减小。     

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)。     

长江口浑浊带水沙特性研究

结合2011年枯季与2013年洪季长江口浑浊带水域多测点水文数据,分析了长江口最大浑浊带及邻近海域的洪枯季水沙分布特征,计算了各测点的单宽悬沙通量。研究发现在长江口最大浑浊带水域,位于浑浊带核心的流速和悬沙浓度最大,且最大浑浊带浓度远高于其他区域;从最大浑浊带到口门外,测点流速逐渐减小,悬沙浓度逐渐降低;悬沙浓度随涨落潮呈现周期性的变化,最大悬沙浓度一般出现在急流时刻。通量计算显示,最大浑浊带核心区的悬沙通量较外缘要大,北港通量有向东输送的趋势,北槽通量向东南输送,南汇嘴外侧靠口内测点悬沙主要在南北方向往复输送,口外悬沙通量向东南方向输运。     

新入海水沙情势下黄河口的地貌演变

近年来,受流域气候变化和强烈的人类活动干预,黄河入海水沙情势出现了新的变化,河口区地貌演变也随之改变。为了解新入海水沙情势下现行黄河口地貌演变特征,基于利津站水沙数据和现行河口实测水下地形资料,运用统计学方法进行分析研究。结果表明:黄河入海水沙情势由"水少沙多"向"枯水少沙"转变,入海泥沙持续减少,悬沙浓度降低,泥沙颗粒粗化;2002-2015年持续调水调沙的14年间入海泥沙共19.79亿t,其中有8.34亿m~3(13.09亿t)泥沙沉积在现行河口滨海区,而2016年由于水量极枯调水调沙首次中断,河口滨海区大面积蚀退,净蚀退量达0.72亿m~3(1.13亿t),现行河口2～5 m水深平均侵蚀厚度为0.38 m,对入海水沙锐减的响应最为突出;维持现行河口滨海区冲淤平衡的入海泥沙通量临界值为1.3亿t/a,黄河入海水沙情势的改变使河口地貌演变将出现新的态势。     

长江口北槽悬沙来源的观测与分析

为掌握长江口12.5m深水航道北槽段回淤的泥沙来源,2011-2012年采用固定观测站和ADCP与动船取沙结合的方法,对北槽四侧边界进行了3次水文观测,并收集了同期的北槽水文测验数据。基于上述资料,对北槽四侧边界的泥沙输移情况进行了分析。结果表明:北槽四侧边界均存在明显的水沙交换,水沙交换量呈大潮强于小潮,洪季强于枯季的特点;跨越南导堤进入北槽的泥沙最多,是北槽主要的泥沙来源;南导堤越堤输沙主要集中在南导堤的中下段,其来源应为含沙浓度相对较高的南槽和九段沙滩面水域。     

椒江河口悬沙浓度时空变化特征分析

2013年12月和2014年6月,在椒江河口各布设6个水文观测站,进行洪枯2季大小潮水文观测,以此实测资料为基础,分析了椒江河口悬沙浓度的时空分布变化特征。结果表明:(1)椒江河口悬沙浓度一般而言枯季高于洪季,大潮高于小潮;(2)纵向分布上,从上游椒江河道向下游椒江口门,再至台州湾海域,悬沙浓度逐渐降低;(3)垂向分布上,椒江河口最大浑浊带内发育有泥跃层是其垂向分布的最显著特点。泥跃层的发育受潮流速、悬沙浓度、盐度的共同影响,枯季较洪季发育显著,枯季小潮时最为发育。     

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。     

长江河口絮凝泥沙颗粒粒径与浮泥形成现场观测

分别于2006年枯(2月)和洪(8月)季利用较先进又较实用的现场观测仪器,对长江河口絮凝泥沙颗粒粒径、浮泥体及变化过程,以及与此相关的动力因子进行了现场现测,获得一批最新原始观测数据.观测数据显示:长江河口悬沙主要来源于长江流域的细颗粒冲泻质,小于32μm的细颗粒泥沙占80%以上,悬沙单颗粒粒径均值为3.6～6.8μm.在洪季流域来沙集中期,悬沙颗粒较细,均值为3.6～5.5μm,而枯季流域来沙少,悬沙颗粒略粗,均值为5.9～6.8μm;长江河口细颗粒泥沙絮凝环境良好,实测平均絮凝颗粒粒径为61.5μm,是分散单颗粒粒径的10倍多,最小絮凝颗粒粒径为27.4μm,最大为107μm,最大絮凝颗粒出现在0.4～0.7m/s的中等流速时段.在盐水到达的上界线徐六泾区域实测絮凝颗粒粒径相对较小,均值为32.6～60.4μm,而南北槽最大浑浊带区域絮凝颗粒粒径最大,均值为57.3～79.2μm,实测洪季絮凝颗粒粒径比枯季大,洪季均值为60.4～79.2μm,枯季均值为42.5～66.6μm.此外,长江河口浮泥发育与细颗粒泥沙絮凝快速沉降有关,而最大浮泥层常常发生在最大絮凝颗粒粒径出现的后期时段,故长江河口细颗粒絮凝沉降是浮泥形成的主要物质来源.     

长江口浑浊带洪季悬沙粒度分布特征

根据长江口2013年浑浊带洪季悬沙粒度的实测数据,分析了长江口浑浊带区域悬沙粒度的分布特性,并与2011年枯季和历史数据进行了对比分析。研究发现,长江口浑浊带洪季悬沙垂线平均中值粒径变化范围在3.9～6.7μm之间;和枯季悬沙垂线平均中值粒径相比,洪季粒径的绝对值和变幅均小;且主要体现在大潮时段,核心区和过渡区的洪枯差别要甚于外缘区。近20年浑浊带核心区的悬沙中值粒径经历了"小-大-小"的变化过程。洪季长江口浑浊带悬沙中值粒径的全潮平均值为5.0μm,其中浑浊带核心区为5.4μm,浑浊带外缘区为4.7μm;垂向上变化幅度较小。浑浊带平均悬沙组分为46%的黏土和54%的粉砂;核心区大潮期间黏土组分沿水深向下从48%减小到32%,粉砂组分从52%增加到63%;小潮期间垂向组分变化较小。河口纵向粒径分布特性分析表明,浑浊带核心区的悬沙受河口外部来源的补充显著。     

长江河口悬沙输移特性

长江来水来沙具有水量沙量大,有明显的季节变化。水量与沙量时而相应时而不相应、流量最大月后的沙量比流量最大月前大等特点.口门附近的悬沙浓度和净输沙量在时间上有明显的涨落潮、大小潮和洪枯季变化。在空间上,三条汉道各异,同一汊道拦门沙内外也有较大差异。北港是目前长江输水输沙的主要通道。流域来沙约有50％以上在南支口门附近沉积,南港口外的水下三角洲是主要淤积区。122°30′E～123°E间是悬沙向东扩散的一条重要界线,入海泥沙主要向东偏南方向扩散。     

长江河口北槽近期盐淡水混合与悬沙输运研究

基于2013年枯季大潮期间在长江口北槽河道现场定点观测数据(包括潮流、悬沙浓度、盐度),通过对盐水入侵影响水流结构及泥沙运动过程的分析,对北槽河道盐淡水混合与悬沙输运进行了研究。结果表明:观测期间,北槽河道纵向及垂向受不同程度的盐度梯度影响,涨落潮过程中垂线流速不再保持无潮河流的分布规律,河口水流结构发生改变,促使出现上层水流向海、下层水流向陆的河口环流。在多重因素作用下,特别是环流阻碍了河流泥沙的正常下泄,并有利于底层泥沙上溯,出现上层输沙向海、下层输沙向陆的现象。各段河道中,垂向净环流项均向陆输沙,但向海的平流输沙及潮泵输沙作用更强,所以观测期间悬沙表现均为向海净输移。     

长江口悬沙有效沉速时空变化规律

通过长江口肖山—口外实测资料研究悬沙有效沉速的变化规律,结果表明:整个水域悬沙垂向分布近似符合指数型分布,采用Rouse公式计算悬沙有效沉速变化,洪季和枯季悬沙沉速自肖山—南、北港河段为减小趋势,且涨潮悬沙有效沉速小于落潮;无论洪季或枯季,大潮与小潮的涨潮悬沙沉速均接近,落潮悬沙沉速则大潮大于小潮;平面分布上,北槽悬沙有效沉速大于南槽,两者均存在1个悬沙沉速较大区域,恰为滞流点和滞沙点活动区域,即最大浑浊带发育区域;计算得到肖山—口外洪季悬沙有效沉速变化范围为1.60～7.94 mm/s,枯季悬沙有效沉速变化范围为2.40～6.38 mm/s.     

三峡工程后长江口徐六泾入海水沙特征变化研究

基于2004-2019年长江口徐六泾断面观测数据，分析了三峡工程修建以来长江入海水沙特征和变化过程。结果表明，三峡水库修建后入海流量年内分配在2010年后出现显著改变，洪季期间的7月流量增大17%,9月减小22%,枯季各月流量升高15%以上。徐六泾多年垂线平均含沙量为0.09 g/L;2010年是徐六泾表层含沙量减少的拐点，减少幅度达50%。2014年以后，徐六泾表中层含沙量呈新一轮下降进一步减少，底层含沙量从2016年开始有所升高，入海含沙量减少趋势放缓。入海泥沙多年平均中值粒径为6.5μm, 2016年以前黏土与粉砂含量之比约为4∶6,砂含量低，之后含砂量平均占比由2%上升到10%,入海悬沙粗化。建坝对入海水通量的年内分配有重要影响，入海泥沙特征变化则受建坝与中下游河流自适应调整的双重影响。     

长江口悬沙浓度时空变化研究——以2012年和2013年洪季为例

河口悬沙浓度及其变化具有重要的生态学、地貌学和工程学意义。2012和2013年7月,在长江口南支、南港、北港、南槽、北槽、口外海滨共10个观测点进行了双潮准同步观测,分析了洪季悬沙浓度的平面、垂向变化特点以及大、小潮和年际差异。结果表明：测点平均悬沙浓度沿口内河槽变化不大;大潮悬沙浓度的纵向差异明显大于小潮;2013年洪季悬沙浓度纵向差异大于2012年;最大浑浊带的位置与最小水深（拦门沙）、最大潮差、盐度锋和砂到泥底质的突变带相吻合。长江口悬沙浓度的平面格局存在显著的时间变化和空间垂向变化,反映了径流（及其悬沙浓度）、潮汐、波浪等因素的不同组合对河口泥沙运动的复杂影响。     

珠江磨刀门河口洪季悬沙与沉积物颗粒度分布及交换过程

基于洪季磨刀门河口实测水沙观测资料和河床表层沉积物数据,通过对不同区域不同时刻悬沙浓度和粒度、沉积物粒径组成分析,运用因子分析和粒度谱等统计计算方法,重点研究近期洪季磨刀门河口及滨海水域悬沙与河床沙交换过程及其动力机制。结果表明:磨刀门河口拦门沙内河道及汊道口区域的动力以径流为主的涨落潮流流系,悬沙与河床沙交换过程较弱;拦门沙浅滩区域泥沙运动表现为"波浪掀沙,潮流输沙"特性,再悬浮泥沙平均量占实测悬沙浓度的32%;拦门沙外滨海水域悬沙组成受径流与潮汐相对强度影响显著,构成上大潮时以再悬浮泥沙为主,小潮时则以径流下泄悬沙沉积为主,而悬沙输运方向受到东南向波浪和沿岸流控制。     

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。     

三峡水库库区支流磨刀溪河口泥沙淤积特性及成因研究

三峡水库库区支流众多,水库蓄水后大部分支流河口段淤积明显,少数形成类似拦门沙的淤积体,对水库库容及支流航运会造成一定影响。以磨刀溪为例,分析其河口泥沙淤积特性及成因。结果表明,2006-2011年磨刀溪河口段约10 km范围内河床淤积泥沙247万m~3,2002-2015年河口段深泓平均抬高7 m以上,口门断面最大抬高约14.4 m,淤积幅度大于干流河段。2002-2011年磨刀溪河口段淤积的泥沙以干流倒灌来沙为主,支流来沙占淤积量的比例不超过32%;随着干支流来沙量减少,其河口泥沙淤积将趋缓。