河口是部分封闭的、存在咸淡水混合的水体。河口具有重要的生态功能,这些功能受到河口水动力、泥沙动力、以及人类活动干预的强烈影响。因此,实现河口区域的可持续发展及有效管理,需要对水动力、泥沙动力、与人类活动影响之间的相互作用有深刻的理解。然而,河口通常又是极为复杂的系统,它受到径流、海岸动力（风、浪、潮）的影响,二者都与人类活动存在不同时间、空间尺度上的相互作用。其中,对于受工程结构重要影响的系统而言,关于其对人类活动与自然要素变化的响应,我们还没有充分的认识。世界范围内许多河口都受到人类活动的一系列重要影响,包括工程结构建设、航道疏浚、土地围垦等。中国的长江河口就是一个高度工程化河口的示例。长江河口上游建有三峡工程,包含一座集优化洪峰控制、灌溉、发电等目的为一体的大坝,对长江河口的水沙通量产生了显著影响。北槽作为长江河口的重要入海口及主要通航水道,其内实施了深水航道工程以提高通航能力。深水航道工程包括导堤、丁坝的建设以及泥沙疏浚工作。诸如此类的人类干预深刻影响着河口的水沙动力条件,并且这些影响是同时产生的,难以对其进行单独评估。想要更好地理解这些人类活动的影响需要对人类活动干预下的水动力与泥沙输运过程进行系统分析。本研究目标之一在于揭示丁坝对滩槽系统内侧向流及泥沙输运的影响。坝田区域可以提供一个缓冲区,使得其中的盐度与主槽中的盐度相比具有潮周期内的相位差。由此产生的滩槽之间的盐度梯度,可能驱动形成侧向流,产生盐度的侧向交换,并可能进一步改变主槽内纵向上的盐度梯度。由盐度梯度驱动的侧向流对滩槽间的泥沙交换也会产生重要影响。而例如导堤、丁坝等工程结构能够影响侧向流结构,进而对滩槽系统中的泥沙输运、分布格局产生重要影响。如前文所述,不同于河流、海岸等环境,河口区域具有咸淡水交汇的特点（即盐度梯度广泛存在）,这一背景下导堤、丁坝等工程结构的应用问题值得探究。本研究以长江河口北槽为研究区域,探究北槽内滩槽间泥沙输移与交换模式,着重关注（1）近底高浓度泥沙输移,（2）憩流时段水沙动力特征,与（3）河口区域导堤、丁坝的作用机制。借助高精度三维悬沙输移数值模型,本研究揭示了近底高浓度泥沙在潮周期内的输移、分布规律。研究发现在北槽深水航道附近会形成条带状近底高浓度悬沙带,这一近底高浓度悬沙带在滩槽间摆动,在涨憩时刻被输移至南边边滩,结合憩流时刻弱水动力特征,大量悬浮泥沙具有沉积于边滩的趋势,这是影响滩槽间泥沙交换与分布格局的重要机制。导堤、丁坝将对侧向流与滩槽泥沙输移产生重要影响,通过数值模型对比计算得出,北部丁坝对泥沙由北部边滩向主槽输运起到重要作用,相关结论对重新评估河口区域工程影响具有启示意义。床面高度变化是水动力、泥沙动力共同作用于河床床面的综合结果,是泥沙侵蚀淤积过程的直接体现。较为准确地计算、预测床面高度变化对例如极端天气条件下航道骤淤等问题具有重要意义。Krone-Partheniades（K-P）框架已被广泛应用于床面高度变化计算与模拟中。K-P模型的主要输入参数有剪切应力()、临界启动切应力(（80）)、侵蚀参数（8）0))、沉速（）、含沙量（）。这些参数可由现场观测或室内试验获得,但在确定参数时常常仅针对单一参数逐一测定,无法顾及不同参数间的关联与影响。例如与之间的相互影响,即由室内试验测得的颗粒沉速,在制约沉降等效应的影响下可能与真实环境中的颗粒（或絮团）沉速有较大出入。另一方面,在K-P模型的应用中,（80）,8)0),通常均为常数参数,这与实际物理过程不一致。例如,床面泥沙的易侵蚀性常会随时间、深度变化而变化（第一型侵蚀）。常数参数组合能否较好地反演出床面高度变化?如何确定有效的常数参数组合?如果不存在满足条件的常数参数组合,如何改进参数化方案以反演出床面高度变化?这些问题对于更好地认识床面动力过程以及应用K-P模型具有重要意义。通过对长江河口内两组由三脚架系统所观测的数据进行分析,本研究还对床面与水体间的泥沙交换过程进行探究。使用实测的流速与悬浮泥沙浓度数据,将实测的床面数据与Krone-Partheniades侵蚀淤积模型进行半自动化拟合。该方法能得到泥沙沉降、侵蚀过程中主要参数的连续时间序列。研究表明泥沙的侵蚀参数是显著波动的,区别于通常在数值模型中所采用的常数参数设定。本文所提出的半自动拟合方法,可用以获取随时间变化的侵蚀、淤积参数并估算侵蚀、淤积通量。在此基础上,寻求能够有效计算床面高度变化的常数参数组合并通过参数空间的方式予以体现。该参数空间较好地覆盖了符合条件的参数范围,对数值计算具有应用价值。在特定的床面泥沙特性与水沙动力条件下,常数参数组合可能无法有效地反演出床面高度变化。此时,需要在K-P模型中引入更精细的过程（例如固结模型）,或采用随时间变化的侵蚀、淤积相关参数,以反映出床面泥沙特性的变化。为了进一步量化丁坝对水沙动力的影响,本文建立了一个单一汊道、具有导堤丁坝结构的理想化模型进行分析。该理想化模型系统有着与北槽相当的空间尺度与地形特征,但同时,该模型的设定具备便于改变丁坝布置的纵横比（相邻丁坝间距与丁坝长度之间的比值）以对其进行系统性研究的特征。模型结果显示,更大的纵横比,有利于形成坝田内水平涡旋并增强其所导致的跨截面水体交换,反之则有利于坝田区域与主槽之间由侧向环流所导致的水体交换。丁坝能够显著影响航道内水动力条件与局地垂向混合强度,其对航道水动力的影响可以通过航道内潮汐传播受影响程度来体现。在建有丁坝的位置,等效于航道突然束窄,因此局部水流流速会增加,由此会导致水体混合强度在沿航道方向上的周期性变化,并进一步影响径流方向上的盐水入侵程度。研究发现,大潮、小潮中都有一致规律,即中等纵横比的丁坝布局下,盐水入侵最为显著,极大或极小纵横比情况下的盐水入侵较弱。这些结果强调了在河口这一特定的咸淡水交汇区域,水动力的复杂性,以及在此基础上人类活动所产生的多方面重要影响,这对于加深理解工程活动与自然响应之间的联系具有重要意义。