鄱阳湖水系沉积物分布特征与演变

鄱阳湖水系沉积物分布特征与演变

1湖泊体系及构造环境芜湖位于长江南岸，江西省北部。湖盆地势低平,四周丘陵环绕。鄱阳湖及赣江、抚河、信江、饶河、修河五大河流组成了鄱阳湖水系,它以一口通长江,是一个过水性、吞吐型湖泊,有其独特的变化规律。在地球历史上湖泊沉积大规模的发育和缺失都和一定的构造背景相关及受其所处的自然环境条件的控制。本区位处中国东部新华夏系第二巨型隆起带的西缘和秦岭巨型东西构造东段南缘。以北北东向压扭性断裂和近东西拗褶带分布。由于本区老构造与新构造形迹多被松散沉积物掩埋,因此内动力作用仅表现为新构造运动的差异升降,而影响现代沉积和冲刷的主要营力为其外动力作用,其中最活跃的是赣江、信江动力以及湖流、波浪和受长江顶托、倒灌等影响,它们对该区的冲淤变化起着决定作用。2湖体沉积物类型赣江等五河携带大量泥沙汇入鄱阳湖。表1为赣江、抚河、信江、潦河(1952～1984年)29年径流量和输沙量年平均值。从表1中可知,赣江入湖径流量、输沙量为最多,其次为信江;且有区间携带丰富的陆源物质入湖,形成以碎屑为现代沉积特征;湖岸既有剥蚀类型,又有现代堆积类型。沉积物分布特征是五河入湖河口普遍发育的三角洲沉积体系。这些以沙和粉沙为主的沙体,是五河尾闾三角洲平原表面与湖岸呈高角度展布的典型堆积地貌。如赣江四支(赣江自南昌大桥以下,分南支、中支、北支、主支(西支)入鄱阳湖)入湖河口发育不同的洲滩。湖体沉积物分为9种类型,见图1。从图1可知,表层沉积物以细颗粒为主,粒度分布略具有五河入湖河口、湖口水道粗,湖体细之特点。由于五河来沙进入湖体后,流速倍减,较粗的颗粒泥沙基本上沉降在五河尾闾入湖口,悬至湖中的颗粒较细。湖口水道受长江洪水倒灌影响,随江水带沙入湖,导致湖口水道泥沙粒度较粗。3多因素累积动力学特征3.1单月降水及水文赣江等五河水位及径流与降水情况相适应。每年4～9月为江西主汛期。4～7月为五河洪水期,7～9月为长江大汛期。五河3月下旬至4月初,雨水逐渐频繁,流量开始增加;5、6月间,雨量最多,占全年总量的34.2%,水位高,流量大。此间,暴雨量集中,强度大,出现较大洪峰。7月上旬以后,降雨量较少,五河流量逐渐减小。7～9月,湖水位受长江洪水顶托或倒灌影响。鄱阳湖10月至次年3月为河相,来水量小,比降小,流速快,这期间,出湖沙量大于入湖沙量。4月起,五河入湖水量增多,流量增大,湖水位升高,湖中洲滩逐渐淹没,比降小,流速慢,出湖沙量小于入湖沙量。3.2湖体流速和平均流速鄱阳湖枯水期,湖水落槽,洲滩裸露,呈河相,主流区(主航道)流速较大。洪水期,湖中洲滩被淹没,湖水面宽广,呈湖相景观,比降减小,湖体流速随之变慢(见表2)。流向一般为西北向或北向。湖区平均流速分布情况见表3。鄱阳湖湖流与一般湖泊不同,其特征是低水流速大,高水流速小。从形态上可分为重力型、倒灌型、顶托型3种类型。在风的作用下,还会产生风生流等各种类型的湖流,具有不同的特性。从表4可以看出,该区的北部流速大于中部、南部,主航道流速强于湖洲滩流速,强流区位于湖口水道。3.3湖体风力侵蚀鄱阳湖地处中纬度,季风明显,是江西省境内大风集中区域,每年6～8月为南风或偏南风,其他月均为北风或偏北风。年平均风速在3.0m/s以上,最大风速达31.0m/s。鄱阳湖的波浪以风浪为主。风浪主要出现在6～8月洪水期,平均南南东、南向风浪出现频率为71.4%。其次为北北东、北向的风浪,两者均于夏秋季出现。湖体水域平均波高为0.66m,最大波浪为2.0m。枯水期,星子水位12m以下(吴淞基面、下同),湖内洲滩显露,一般风速大于5.0m/s,洲滩上的沙粒就会移动。据星子县沙山水保站实测,1984年受风力侵蚀,从鄱阳湖吹上岸来的细沙33442t/km2,从湖中吹来的沙量大于沙山移走量。中水期(水位12～16m),湖中沙滩被淹没,漫滩水深不大。一遇风浪就荡涤洲滩上的淤泥,使湖区含沙量增大,全湖年平均含沙量为130g/m3,部分泥沙随着水流带入长江。鄱阳湖的波浪作用虽不强烈,却是影响鄱阳湖湖体泥沙动态的重要因素。当湖水水深不大时,出现5级以上风,湖体的波浪掀沙作用便十分明显。3.4湖域水体流速特征湖体水域含沙量的分布,不仅有区域性的差异,也有明显的季节性。湖流类型和随水位高低变化见表5、图2、图3。从表5、图2、图3可知,含沙量在区域上的分布差异与水位的变化有关。含沙量在区域上的分布,以湖口水道区为最大,一般依次向渚溪河口湖域、主湖域、南部湖域、东北湖湾区减小。倒灌期受长江较高含沙量影响,湖口水道含沙量陡增。上述湖域含沙量递减现象特别明显。含沙量在各湖域的分布,与湖域流速变化关系密切,在同一湖域,主航道含沙量大,离主航道越远,含沙量也相对减小。含沙量随水位而变化。星子水位12m时,全湖含沙量为最大(100～180g/m3);水位12m以上,含沙量随着水位升高而减小;水位12m以下,含沙量也随水位降低而减小;水位在20m以上时,全湖含沙量接近于零。水位在10m以下时,水位、流速变化不大,入湖沙量小,主要靠冲刷湖底泥沙和风沙吹入,含沙量变化不大;水位在10～14m时,流速随水位上升而增大,挟沙能力加强,冲刷加剧,“五河”来沙逐渐增加,同时水位12m之间时,正是漫滩之际,流速变化大,冲刷和荡涤加剧,使含沙量加大,达到最大值;水位在12m以上时,湖洲滩逐渐淹没,湖水面宽广,湖流急剧减小,并随水位升高或湖水受长江洪水顶托而接近零,使含沙量也相应地减小且趋于零。入湖河流含沙量以赣江、信江为最大,历年平均分别为180g/m3、140g/m3,其他河流均小于100g/m3。汛期(4～7月)含沙量从入湖河口向湖中递减。泥沙出湖集中于长江大汛期前的2～6月,占年总量的90.4%,3、4月占53%。江水倒灌致使鄱阳湖流态为顶托型、倒灌型。顶托型时泥沙以异重流方式入湖,倒灌型时随江水入湖。4泥沙沉积严重由于五河来水汇入鄱阳湖总是减小注入水流的动能,从而降低对沉积物的搬运能力。受注入水流的惯性力及伴生的湍流扩散、底床摩擦以及水质密度差产生的浮力的联合作用下,河流携带的泥沙按重力分异机制大范围扩散,粗粒级在入湖河口三角洲堆积,细粒级带入湖中水下洲滩堆积,形成入湖扩散区的沙堤体系。沉积物的分布与运移是水动力强弱的直接反映。赣江尾闾各支汊道两岸,因为受强河流径流影响,形成自然沙堤,将蚌湖、南湖伸入陆岸的湖湾与鄱阳湖主体分隔。由于水动力条件及泥沙供给的影响,赣江四支入湖河口淤积趋势将使湖西迅速淤浅,河口冲积平原迅速增高和向湖东推进,从而迫使湖泊水体日益向东迁移。抚河输沙量虽不如赣江,但由于改道直接汇入青岚湖,使其河口变窄,泥沙淤积较集中,淤速增大。据有关资料显示,塔城附近泥沙沉积率可达80mm/y。饶河、信江等河流输沙量较少,河口泥沙淤积不很发育,但少量的淤积仍然可以使湖盆保持淤浅趋势,其湖域的扩展也受到湖岸地形的阻滞。现代鄱阳湖的泥沙淤积并不是均匀发展的,它与入湖河流的输沙量以及湖区各地段的微地貌特征等因素密切相关。湖体水域因供淤沙源相对减小,故淤速小,年平均淤深约1.7mm。东北湖湾远离河口,每年只有一次浑水进入,供淤沙源更少,年平均淤深约1.6mm,但湾口有“拦门沙”现象。鄱阳湖水下河道一般表现为冲刷,年平均冲刷深度可达25mm左右。少数主航道不冲不淤。飘山至龙口、三江口等航道有淤积现象。总之,随着河流带来泥沙,使岸线不断向湖推进,湖体洲滩不断淤高,水深变小,湖水位抬升。5湖流成果资料(1)物质来源主要为河流、区间带来泥沙为主,河流、湖流是输沙的主要动力。(2)湖泊本身的演变受到构造运动、气候变化