长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化

1、与、易发表团vww 论文发表菱家 长江口潮滩水动力过程、泥沙输移与冲淤变化【摘要】：长江口滨岸潮滩环境在咸淡水交替、出露和淹没交替、冲 淤交替等海陆交互作用的影响下，波潮流水动力作用强烈，泥沙输移 和物质交换频繁。长江每年携带巨量泥沙堆积于河口滨岸地区，形成 了大片宽阔的淤泥质潮滩，每年以数十米的淤涨速率不断向海推进， 为城市空间拓展提供了丰富的后备土地资源。但随着人类对潮滩大规 模围垦等经济活动的加剧，导致生物多样性减少，生态环境质量降低， 产生了对该地区可持续发展的潜在威胁。河口潮滩水沙过程及冲淤变 化研究，引起了国内外学者的重视，分别从地貌、沉积、水文、生物、 地球化学等不同角度进行了大

2、量有益的探索。但对潮滩水动力过程的 实地观测十分有限，阻碍了完整潮流泥沙运动模型的建立，影响了泥 沙输移规律和冲淤变化研究的进展。本文依托国家自然科学基金重点 项目“长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研究”（批准号： 40131020），选择了长江口崇明东滩敞开型潮滩为研究对象，设置典 型断面，在平静天气条件下，实测了水文要素，获得了水位、流向、 流速、泥沙含量及粒径等指标4000多个实测数据，着重对长江口潮 滩水动力过程、泥沙输移规律及冲淤变化进行研究。得到如下结论： 1.分析得到了潮滩不同部位水动力基本特征：光滩水位涨潮和落潮 时间基本相等，而盐沼前缘带水位涨潮时间略短；光滩流速过程线在

3、 涨潮初和落潮末出现峰值，呈现“双峰型”特征，盐沼前缘带仅在冬、 春季节呈现“双峰型”，夏、秋季节落潮峰值消失，盐沼带四季呈现单峰特征，潮沟过程线为“双峰型”；各测点流向均具回转流特征，在高 水位时流向迅速改变，不存在明显的憩流。滩面各测点的水位资料与 横沙水文站同期资料具有一致性，为水文资料系列展延提供有利条 件。2.根据实测数据构建了系列潮滩水动力模型：1）水深预报模型， 以横沙水文站为参证站，预报各测点的瞬时水深；2）流速模型，以最 大水深为参数，分别预测测点涨潮和落潮期间的最大流速、平均流速； 3）滩面测点垂岸流速模型，以瞬时水深为参数，预测瞬时流速，得到 各潮次流速过程线；4）总水通

4、量模型，以各潮次最大水深为参数，估 算大潮潮次的总水通量。经过F检验，模型2）的置信度优于0.05,其 它都优于0.01。各类水动力模型预测的数据，与后期实测数华东帅范 人学博上学位论文摘要据吻合良好。3.潮滩悬沙浓度随时间变化规律 与水动力特征一致:光滩悬沙浓度在涨潮初和落潮末出现峰值，呈现 “双峰型，特征;欲沼前缘带和潮沟冬、春季节呈现“双峰型”，夏、秋季 节落潮末峰值没有出现，呈现单峰特征;盐沼带四季呈现单峰特征。 潮滩悬沙浓度季节变化明显，秋季最大，冬季最小，春夏两季次之。 光滩和盐沼前缘带悬沙平均浓度相当，而盐沼仅为同期光滩和盐沼前 缘带的1/4左右。由于测点位置和泥沙来源不同，悬沙

5、时空分布存在 差异:潮滩悬沙浓度盐沼前缘带北侧远远大于南侧，同期潮次中北侧 平均盐度高于南侧7倍:冬、秋两个季节北侧悬沙浓度比南侧大10多 倍。4.潮滩悬浮泥沙通量变化取决于水动力特征，光滩在涨潮初和落 潮末都出现峰值，具有“双峰型”特征，涨潮流从光滩向上传递时，沿 程通量有所下降:由于植物和归槽水量的影响，落潮流从盐沼流向光 滩的过程中，盐沼和盐沼前缘带落潮末峰值不明显。根据实测资料和 水动力数据整理的基础上，建立了垂岸泥沙总通量汤模型和净泥沙通 量纵模型，经过F检验，模型的置信度优于0.01。模型显示泥沙总通 量不仅与最大水深指数和平均流速等水动力因子有关，还与泥沙浓度 有关;净泥沙通量不

6、仅与水动力因子和泥沙浓度有关，还与优势流特 征有关。由于崇明东滩受涨潮优势流控制，从光滩到盐沼优势流指数 从52.7%增加到84.0%，导致潮滩泥沙长期净向岸输移。5.从各潮次 泥沙净通量累积计算，分析得到潮滩冲淤变化，由泥沙输移率的时间 积分获得潮滩泥沙净通量。参考国外有关潮位变率的研究成果，提出 了光滩泥沙输移率模型和考虑植物影响的盐沼泥沙输移率模型，经过 F检验，模型的置信度优于0.01。模型显示泥沙输移率与潮位变率、 水动力因子成正比，与滩面坡度成反比。按照772个潮次的泥沙净通 量计算，潮滩各带年淤积厚度分别为:光滩8.70耐a，盐沼带6.73c而 a，芦苇带1.30c而a;月淤积量

7、的季节变化分别为:光滩7月最大，达 1.86cm，n月冲淤平衡;盐沼带9月最大，为1.31cm，12月最小，为 0.06cm;芦苇带分布较均匀，8月最大，为0.13cm，l月最小，为0.07cm。 根据滩坡平衡原理，求出滩面各带的淤涨速率，平均为100 120n 口 a，符合利用地形图分析得到的结论。华东师范人学博士学位论文 摘要6.借鉴乔木生态价值评估方法，采用生物量相当原则，分析了潮 滩生态价值，并估算了围垦土地开发的收入，显示短期内土地开发收 入超过生态价值，但长远期生态价值远大于围垦开发收入。目前，崇 明东滩已被围垦到盐沼外缘，直接导致潮滩生态价值降低。而潮滩牧论文发表坦家 牛将降低淤

8、涨速度17%,造成潮滩生态价值和土地收入双重损失。通 过综合计算，崇明东滩宜于20年后再进行围垦，一次得到30km2 土 地，这样可以最大限度地保护潮滩的生态【关键词】：潮滩水动力泥 沙冲淤变化长江口【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2004【分类号】：P731.2【目录】：摘要6-9Abstract9-131绪论13-181.1研究意义13-141.2研 究综述14-161.3研究内容及技术路线16-182潮滩水动力过程18-762.1 概述18-242.1.1研究区域与测点设置19-222.1.2测验方法22-242.2实 测数据分析24-432.2.1滩面

9、24-332.2.2潮沟33-372.2.3潮流优势流计 算37-432.3潮滩水深时空分布43-552.3.1水深时空分布43-492.3.2潮 滩水深相关分析49-552.4潮滩流速与水深关系分析55-682.4.1最大水 深和潮滩流速关系55-602.4.2垂岸潮流和水深关系分析60-682.5潮滩 单宽流量时空分布68-762.5.1单宽流量68-692.5.2单宽流量过程 69-763潮滩悬浮泥沙输移过程76-1253.1概述76-793.2实测数据整理 和分析79-933.2.1滩面悬沙浓度79-863.2.2潮沟悬沙浓度86-903.2.3 悬沙浓度统计90-933.3悬沙浓度时

10、空分布93-1003.3.1南侧剖面论文发表亏彖 93-943.3.2南北剖面94-953.3.3大小潮次95-983.3.4滩面和潮沟比较 98-1003.4“潮锋作用”与悬沙浓度100-1043.4.1概述100-1013.4.2实测 潮锋101-1023.4.3潮锋对悬沙影响102-1043.5悬沙与流速关系 104-1103.5.1实测悬沙与流速104-1073.5.2悬沙浓度和流速分析 107-1103.6潮滩悬沙通量110-1253.6.1概述110-1123.6.2平均泥沙通 量和残余泥沙通量计算112-1153.6.3泥沙通量与动力因子关系115-1183.6.4垂岸泥沙通量计算118-1254潮滩冲淤变化125-1544.1概 述125-1264.2泥沙冲淤时空分布126-1304.3泥沙冲淤量月估算值 130-1394.3.1根据净通量与最大水深关系估算泥沙月通量 130-1324.3.2根据泥沙输移率估算泥沙月通量132-1384.3.3放牧对泥 沙通量影响138-1394.4潮滩沉积物淤积速率139-1424.5植物群落对 潮滩冲淤变化影响142-1504.5.1潮滩植物群落对水动力过程影响 142-