河口潮滩是近岸海洋和陆地相互作用的敏感地带,不仅是水沙输移和生物地球化学循环的重要载体,而且提供重要的国土资源和城市空间保障。然而,近年来因世界大部分河流入海泥沙剧减,及河口中高潮滩高强度围垦与河槽水运工程的建设,河口潮滩很可能出现新的变化过程。如何从沉积动力学视角刻画区域水平尤其是微观尺度的潮滩地貌变化过程,成为理解潮滩宏观和长期地形冲淤机制与模式的关键。本文通过选择长江河口最大的陆缘潮滩—南汇边滩为研究对象,通过采集2016年4月到2017年5月逐月大潮低潮期间南汇南滩滩面横向表层沉积物,并借助三维激光扫描仪(LiDAR)获取同时段滩面地貌高精度点云数据。通过沉积物组分含量和粒度参数分析以及滩面高程模型的构建,研究南汇南滩月际、季节性和年内表层沉积物和潮间带不同分带地貌的冲淤演变规律,以探讨影响南滩沉积动力过程的多重因素及边滩地貌的发育趋势。主要结果包括:(1)南汇南滩潮间带呈现出显著涨潮优势流和优势沙的动力环境。南汇边滩地处河口最大浑浊带边缘,南汇南滩潮间带平均小潮低水位线附近水域有效波高为0.3 m,有效波周期为3-4 s,近底20 cm处悬沙浓度大小潮周期平均为9.74kg/m~3。涨落潮流方向大致与岸线平行,且潮周期内流速和悬沙浓度在涨潮期间大于落潮,有利于泥沙向岸净输运。波浪以风浪和涌浪变形体为主,同时冬季和夏季分别受离岸风和向岸风的控制;事件性(台风和寒潮)的风作用力过程会明显增加波高和近底层悬沙浓度。南滩圈围工程后近岸潮流流态和输沙环境得到恢复。半世纪以来长江入海输沙量显著减少,枯季输沙年内占比逐渐增加,而河口口门和南汇边滩临近水体的悬沙浓度并未出现明显下降,仍枯季大于洪季。(2)表层沉积物组分含量和粒度参数具有明显的月际、季节性和年内时空分异。近堤侧潮间带上部沉积物颗粒粗、砂含量占优(80%),潮间带中下部颗粒较细、粉砂占优(70%);上部-中部过渡带沉积物粒度表现出两侧混合特征、黏土含量较高、完成优势含量转化。逐月尺度上、从冬季到夏季沉积物月平均砂和粉砂含量分别增加和减少,夏季滩面沉积物颗粒普遍变粗,冬季逐渐变细;而黏土含量相对稳定,高值主要出在处于海堤护脚抛石积水带及潮间带上部-中过渡区域。研究时段起末在上部-中部沉积物占优组分转换区间逐渐向海堤侧移动,造成近堤侧粗颗粒采样点持续减少;表现出近堤0-100 m沉积物中值粒径变细,100-480 m粒径变粗。沉积动力环境分区图指示总体上边滩水动力环境强、潮流和波浪的联合作用显著。(3)南滩潮间带地貌具有夏秋季弱侵蚀调整、冬春季强淤积推进的季节性特征,在整体淤长的滩面上发育自潮间带上部中侧到中部西侧贯通的冲刷带。从2016年4月到2017年1月南滩滩面平均高程在1.88-1.94 m范围波动,而在2017年2月突然增加到2.01 m、之后又小幅度降低。研究时段内年整体垂向淤积速率达10 cm,同时潮滩上部面积占比较小且持续缩减,中部面积先减小、后大幅增加并保持稳定。逐月尺度上滩面高程、体积和等高线的变化均说明夏秋季滩面处于弱侵蚀调整、冬春季发生较强淤积的变化过程,其中在2016年8-9月和2017年1-2月滩面地貌调整过程最显著。空间上在近堤侧和高潮滩边缘坡度较大处发育自潮间带上部中侧-中部西侧贯通的强侵蚀区(厚约10-80 cm),上部沿海堤西侧出现强淤积带(厚约20-85 cm),较弱的淤积区(厚约5-30 cm)则主要出现在大面积的中-东部潮滩。研究起末中侧横剖面近堤0-100 m滩面侵蚀、100-480 m淤积,同时潮滩高程的增加与砂、粉砂含量的变化分别呈现显著的正、负相关。(4)近岸水域保持稳定的潮流和悬沙空间输移模式为南滩继续淤长提供有利条件,枯季潮间带悬沙浓度、净向岸输沙量增加和较低潮位造成滩面冬春季明显淤积。近年来伴随着长江入海泥沙减少和及河口深水航道工程的修建,南槽分流分沙比逐渐增大且南汇边滩“摇头沙”持续发育,由于海缘泥沙补给和局地泥沙再悬浮,河口口门及最大浑浊带悬沙浓度保持基本稳定。同时圈围工程后依旧保持稳定的水沙环流、余流输沙和涨落潮优势流/沙,潮间带泥沙捕获效果显著,促进滩面继续淤长。南滩水域枯季悬沙浓度高、潮位较低,且受离岸风影响波浪掀沙较弱,有利于滩面在冬春季明显淤积,而夏秋季相反(亦受台风强影响)。整体上潮滩植被区淤积速率较高、光滩速率较弱,在张落潮流和海堤相互作用较强和潮间带上-中过渡坡度较大区发育强侵蚀带。研究发现在入海泥沙减少和南汇圈围工程后南汇南滩仍处于淤积状态,其沉积动力仍受邻近水域稳定水沙动力环境控制、而与上游入海泥沙变异相关弱。需要尽早弄清入海输沙量减弱下河口悬沙浓度变化的特征与机制。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV148
【部分图文】：
图 1-1 潮滩潮间带分区图（据恽才兴，2005）Figure 1-1 Intertidal zone partition map of tidal flat近年来随着全球环境变化和河口海岸区域人类社会开发活动的增强，地统及其过程发生显著变化，世界许多大型河口区域河流入海泥沙的持续
10图 1-2 长江河口潮滩分布（据茅志昌等，2014）Figure 1-2 Tidal flat distribution in Changjiang Estuary
长江河口圈围面积Figure1-3ReclamationareainChangjiangEstuary
【参考文献】
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本文编号：
2845872
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