长江感潮河段河床演变对流域水沙和潮汐变化的响应

发布时间：2020-07-13 07:50

【摘要】：长江感潮河段地处地球四大圈层的交汇地带,是地球、海洋、大气各种过程相互作用最活跃的地带,也是人类生活和各种经济活动最活跃的地区和环境脆弱地带。深入探讨减沙背景下的长江感潮河段从上向下沿程的地貌及冲淤变化特点、水沙动力变化特性水沙变化和地貌变化的相互关系,不但能深入认识减沙背景下的典型大河口区动力地貌的变化规律,还能对河口地区的航运、防洪、滩地开发和湿地保护等有着积极的作用,为河口区经济和社会布局、规划提供科学基础。基于以上考虑,本文收集了长江感潮河段长期径流、泥沙、沿程潮汐和4个年份的河道地形等资料,通过分析长江感潮河段的河道地形变化、流域来水来沙变化和潮汐沿程及年代际变化,研究长江感潮河段长距离、长时间段的河床演变特征;研究感潮河段水文、泥沙和沿程潮汐变化特征;以此来探讨长江感潮河段河床演变对流域来水来沙变化和潮汐沿程及年代际变化的响应机制。本论文主要得到以下结论。近50多年来,流域减沙导致感潮河段河槽冲淤速率呈现不断减小的趋势,并且呈现“淤积—微弱淤积—冲刷”的年代际演变特征,冲淤速率和冲淤量分别由1963-1972年的8.78 cm/yr、15.68亿m~3减少至1972-2002年的1.08 cm/yr、2.98亿m~3,再减少至2002-2013年的-5.03 cm/yr、-6.02亿m~3。同时,流域减沙对不同河型的河段冲淤的影响有显著差异,尤其是三峡建坝后,感潮河段的冲刷主要集中在弯曲分汊河道(冲淤速率为-6.46 cm/yr)和顺直分汊河道(冲淤速率为-3.08 cm/yr),淤积主要集中在微弯分汊河道(冲淤速率为0.59 cm/yr)。输沙量减小是导致长江感潮河段冲淤调整的主要原因。长江感潮河段大部分河段以及整体的冲淤速率均与输沙量呈高度正相关,冲淤速率随着输沙量的减小而减小,本文由拟合出的相关性曲线推算出,当大通站年均输沙量为3.0亿吨左右时,整个感潮河段总体上处于冲淤平衡状态。另外,各时间段的大通站平均输沙量与三种不同类型河道的冲淤速率相关性表明,不同类型河道的冲淤对流域减沙的响应也表现出不同特征,流域减沙对弯曲分汊河段的影响最大,其次是顺直分汊河段,对微弯分汊河段的影响最小。三峡建坝后镇江枯季潮流界的上下段潮汐变化显著,建坝后,长江感潮河段下段潮差和涨潮历时明显增大,导致河槽沿程冲淤速率下段较上段冲刷增强。三峡水库的“洪季拦洪,枯季放水”的运行模式,导致建坝后洪枯季造床流量减小,且频率分别增加了13.36%和11.62%,造床流量的减小导致了支汊分流比增大再加上流域输沙量的持续减少,改变了主、支汊演变“彼此消长”的关系,导致了建坝后感潮河段江心洲分汊河段的“主、支汊同步冲刷为主,而且支汊冲刷速率大于主汊”的演变模式。主、支汊的平均淤积速率由1950-1972年的14.49cm/yr和24.14 cm/yr,变为2002-2013年的-1.60 cm/yr和-4.83 cm/yr。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV147;P731.23
【图文】：

河口,示意图,潮流界,潮区界

河段及其独特性河段概念：河口是河流与海洋相互交汇、相互作用的区域闭状，河水与海水交汇成为淡咸水；受海洋潮汐影响每天明显周期变化，涨潮流上溯达到的上界称为潮流界(涨潮波影响的河流水位涨落的上界称为潮区界(海流引起径流)。从潮区界至潮流界为近口段，以该段受潮汐影响明显，地貌以单一河道为主，因此人们又称之为感潮河段。从潮具有双向水流，即下泄的河川径流和上溯的潮流；河面展河口沙岛和河道分汊。狭义的或者习惯意义上的河口就三角洲前缘坡折为口外海滨段，以海流作用为主，波浪和次；地貌以水下三角洲或浅滩为主（图 1-1）。

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华东师范大学硕士学位论文根据上述定义，长江河口段从江阴潮流界（平均位置距离口门 260km）至口门拦门沙浅滩外边界（平均位置在水深-10 m 线处，大致为佘山-牛皮礁-大戟山一线）。但是，习惯上人们将徐六泾至入海口 50 号灯浮之间的河段称为长江口，全长 167km，口门从苏北嘴迄南至南汇嘴，宽 90km。鉴于习惯，本文将从大通潮区界（平均位置在安徽省大通以下 20km 处，距离口门 672km）至徐六经（平均位置距离口门 80 km）作为长江感潮河段，全长 537 km。根据流向和水位变化，长江河口感潮河段可细分为枯季潮区界（大通）、洪季潮区界（芜湖）、枯季潮流界（镇江）、洪季潮流界（江阴）、枯季盐水入侵界（徐六泾）五个界面（图1- 2，沈焕庭和张超，2000；沈焕庭等，2001）。

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华东师范大学硕士学位论文间上，受流域和海洋水文的周期性影响，感潮河段水文既有流域的周期性海洋水文的周期性。其流域周期性主要表现为径流量、水位、流速、悬沙浓年际和季节变化，其海洋水文的周期性主要表现为流量、水位、流速、悬沙的每天涨落潮、每月大小潮等周期变化。二是空间上，从上游向下游，水文期性变化受流域的影响由强变弱，受海洋的影响由弱变强。以长江感潮河段为例，从上游向下游的大通、芜湖、南京、镇江等 4 个站的动力明显呈现出上述两个特征。第一，四个站水位都有季节性的变化，也有潮、大小潮周期变化（图 1-3）。第二，从上向下，水文的季节变化幅度减小，潮、大小潮变化幅度增加。比如大通站多年月平均水位 8.46m（1950-2014），水位一般在 7 月份，最高水位 14.79 m（1954 年 8 月 1 日），最低水位在（1961 年 2 月 3 日），为 1.29 m（表 1-1）。

【参考文献】