近30年来长江口典型岸滩动力、沉积及地貌演变特征研究

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长江三角洲是长江流域的终端,两千年来随着长江大量下泄泥沙在河口区淤积,三角洲岸滩持续向外推展,直至上世纪80年代仍处于持续快速淤涨状态。但是,随着近30年来上游泥沙补给减少和频繁的圈围工程,长江口岸滩淤涨速率减缓,部分岸段呈现侵蚀趋势,岸滩稳定性势必受到影响,直接关系到近岸工程、航运和人民财产安全。因此,在流域来沙持续减少,围垦、东海和长江大桥及青草沙水库等近岸工程增加,以及全球气候变化等多重原因的驱动下,长江口区自潮间带至水下岸坡发生了何种变化、演变趋势如何等问题亟待深入研究。本文对长江口岸滩水文泥沙、沉积物、地貌进行观测,并分析近30年不同时期的海图资料,在此基础上,探讨长江口岸滩动力沉积地貌演变特征及影响因素,为港口工程和今后岸滩稳定性防护工程建设提供参考依据。主要研究结果如下:1.北港近岸潮流呈明显往复流特性,落潮优势流明显,岸滩演变主要受到落潮流的控制:自2004年至2012年,北港河槽上段洪季涨、落潮垂线平均流速、含沙量持续减小,含沙量减少约0.2kg/m3;同一时间段,枯季涨、落潮垂线平均流速、含沙量经历了先减后增的变化过程,其中,2007年至2012年枯季涨、落潮垂线平均含沙量均增加1倍以上。南汇南滩地处开敞海域,潮汐潮流作用相对较强,洪、枯季实测水体含沙量均大于1.23kg/m3;2004年至2012年,南汇南滩洪季涨、落潮垂线平均流速增大;涨潮垂线平均含沙量减少;落潮垂线平均含沙量略有增大;枯季涨、落潮垂线平均流速、含沙量均大幅减小。2.近30年来,长江口岸滩表层沉积物中值粒径Dso与沉积物组分呈“向北变细、向南粗化”的变化特征,横沙东滩北岸、长江和东海大桥下等主要大型工程附近浅地层沉积物柱状样粒序向上显著变粗。3.目前,除崇明东滩和九段沙外,长江口潮滩普遍较窄、坡度较陡,大部分岸段海塘外潮滩宽度在30-150m,少数岸段无盐沼植被。近30年来,南北边滩0m等深线以浅潮滩无明显淤涨,崇明岛奚家港至东滩南侧沿岸岸滩Om等深线逐年蚀退;南汇嘴0m等深线内潮滩略有淤进,南滩0m等深线变化甚微。4.近30年来,北港南北岸多段水下岸滩剖面下凹形形态特征明显,坡度变陡,部分岸滩形态演变受岸外沙体变迁影响显著;值得注意的是,2009年青草沙大堤合龙工程后至今,北港岸滩整体恢复淤积格局,青草沙水库北岸冲刷由凸岸前缘有所下移,堡镇港凹岸、东海大桥下方以及横沙岛北沿均发生侵蚀冲刷。南汇南滩水下岸坡坡度近30年来明显增大,滩底发生冲刷,-7~-8m水深处滩底下蚀近1m;-5m水深以浅岸滩以净淤积为主,-5~-6m等深线为水下岸滩冲淤节点;特别是自南汇边滩圈围工程及东海大桥建设以来,南滩及大桥下方岸滩大幅冲刷。总体上,以北港为代表的“江岸型”水下岸坡具有宽度窄、坡度陡、年际变幅大以及岸坡剖面坡折明显的特点;而以南汇南滩为代表的“潮滩型”水下岸滩则具有岸滩宽阔平缓、剖面形态相对稳定等特点。5.影响近期岸滩演变的因子主要包括流域入海泥沙锐减、水动力条件差异、近岸大型工程建设、河槽沙体变迁以及盐沼植被覆盖。流域入海泥沙锐减是长江口水下岸坡坡度增大、潮滩淤涨速率减缓等侵蚀格局形成的全局性影响因素。鉴于水动力条件的差异性,受落潮流主控的“江岸型”水下岸滩与潮流作用为主的“潮滩型”水下岸滩发育与演变特点迥异;而且,长江口人工岸线新形势下的近岸水动力条件发生显著变化,势必影响岸滩塑造和调整。圈围及近岸大型工程是导致潮滩大面积损失,局部沉积物粗化的主要原因。河槽沙体变迁和盐沼植被覆盖对长江口局部岸滩演变起重要作用。
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