长江口南支河段演变特征及趋势预测研究

长江口为海陆双向河口,其南支受洪潮共同影响,河道演变较为复杂。在分析南支河段河道演变特征的基础上,通过建立长江口南支河段河工模型,重点开展了南支演变趋势预测研究。河演分析表明:20世纪60年代之后,徐六泾人工节点基本形成,上游河势变化对南支河床演变的影响明显减弱,南支河段江岸基本稳定,滩槽位置相对稳定。定床模型试验结果表明:模拟河段最大涨急流速为2.26 m/s,最大落急流速为2.69 m/s。动床模型试验结果表明:2016~2020年(循环4次)+100 a一遇水沙年+300 a一遇水沙年试验条件作用后,典型断面最深点相对冲深约7.8 m。研究成果可为类似河段演变分析提供参考。

长江口北支上段岸滩侵蚀及保护实施效果分析

受上下游工程、来水来沙影响,长江口北支上段近期岸滩侵蚀后退严重。为揭示北支上段近期演变机理,控制河势变化和保护生态基底,收集2001年以来长江口北支全河道水下地形资料,并开展了2017-2020年工程区段水下地形精细实测,基于水动力数学模型研究了岸滩保护措施合理性,以分形理论评价了保护措施实施后效果。结果表明:(1)长江口北支进口江心洲发育,导致上段“S”形主轴弯曲度加大,加剧了暗沙、江心洲和岸滩动荡;(2)在冲刷最严重的岸滩采用丁坝群加护坎可有效阻止岸滩侵蚀后退;(3)多年水下地形实测和分形理论计算评价,岸滩趋于稳定,生态基底得以恢复。鉴于新江心沙洲发育和岸滩、深槽变化加剧了北支上段演变的复杂性,建议尽快成立综合协调部门,统筹提出满足水利、防洪、供水、航运、生态等多目标需求的综合整治方案。

1997—2019年长江口北槽地形演化特征及驱动机制

河口拦门沙位于河流和海洋的交界,具有弱动力、易沉积、水深浅的环境特征。打通拦门沙,建设深水航道一直是海洋学和工程学的一个难题,目前深水航道工程已经深刻地改变了拦门沙河槽的演化格局。本文根据北槽三期航道工程建设时间节点,收集了1997年、2002年、2007年和2019年北槽航道水下地形数据分析工程前后的地形演变特征,并结合航道工程建设、人为疏浚和外部环境变化等因素对北槽地形演变的驱动效应进行分析。结果表明:深水航道建设后长江口北槽主要出现了“槽冲滩淤”的河槽地形演化特征;空间上,北槽上段主要发生了北侧滩涂淤积,南侧航道侵蚀,而下段主要发生了南侧滩涂淤积,北侧航道侵蚀的演变格局。导堤和丁坝的建设是引起河槽“槽冲滩淤”的主要因素,而科氏力引起的涨、落潮流路变化也增加了河槽上下段的差异演化;深水航道工程建设是引起1997—2007年北槽淤积的主要驱动因素,而人为疏浚则是2007—2019年北槽侵蚀的主要影响因素;尽管人类活动已经成为北槽河槽演化的主要原因,但周围环境变化如流域来沙减少和海平面上升也加剧了近期的北槽侵蚀。

长江口南支长江江豚栖息地水生生物群落结构

为探究长江口长江江豚的栖息地选择偏好性,根据2022年夏季和秋季长江口南支长江江豚栖息地的水生生物调查数据,采用相对重要性指数、多样性指数以及丰度/生物量曲线(ABC曲线)等方法,研究分析了该水域水生生物多样性和群落结构特征。结果显示:(1)2022年夏季共采集水生生物9种,优势种为长吻鱼危(Leiocassis longirostris)、安氏白虾(Palaemon annandalei)和光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus),秋季共采集水生生物13种,优势种为河蚬(Corbicula fluminea)、长吻鱼危和安氏白虾;(2)通过多样性指数发现,秋季该水域的水生生物多样性水平整体高于夏季,夏季东风西沙水域的多样性水平高于青草沙水域,秋季则相反;(3)ABC曲线结果表明,夏季水生生物群落处于未干扰状态(W=0.196),秋季水生生物群落则处于严重干扰状态(W=-0.069)。结果表明:长江口南支长江江豚栖息地水域水生生物多样性水平仍较低,群落结构特征和优势种存在明显季节性差异,群落稳定性较低。水域内可供长江江豚选择的饵料种类较少且资源量较低,建议加强对该区域水生生物资源的养护管理。

长江口南北支浮游动物群落生态学研究

长江口特殊的生态环境使得浮游动物的种类组成、密度和时空分布等生态特征有别于其它水体。2005年秋季(丰水期)和2006年春季(枯水期)对长江口南北支浮游动物进行了2个航次的调查,沿南北支由西向东设立3个采样断面共20个采样点。共采集到浮游动物227种,其中轮虫65种,原生动物107种,枝角类15种,桡足类40种。优势种包括龟甲轮虫(Keratella)、刺簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、砂壳虫(Difflugia)、表壳虫(Arcella)、砂壳纤毛虫(Tintinnid)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)、广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)、象鼻溞(Bosmina)等。文章对南北两支浮游动物的种类组成和结构进行了比较,南支浮游动物的种类、数量及生物多样都高于北支,南北两支的浮游动物群落相似度很低。南北两支水域环境的不同造成其浮游动物群落结构的较大差异,文章分析了环境因子与浮游动物群落结构的相关性,其中水温是重要的影响因素,水温的季节性决定了浮游动物在时间分布上的变化。盐度对浮游动物群落结构的影响主要决定了其物种生态类型及空间分布。从整体上看,南北支主要受长江径流控制,浮游动物的种类组成以淡水种为主,咸水种在断面3出现较多。

长江口北支涌潮的形成条件及其初生地探讨

根据 2 0 0 1年 4月青龙港出现涌潮时的实测流速和水深 ,采用水跃原理 ,简明地揭示了涨潮流速大于潮波传速是北支涌潮的成因。通过影响流速和波速的因素分析 ,并经实例计算认为 :北支的喇叭形河势和水下沙坎是涌潮形成的必要条件 ;青龙港一潮的进潮量达到 1 5亿m3,或北支口门一潮进潮量达到 18亿m3是涌潮形成的充分条件。进而据沿程水深和潮汐等有关资料 ,经对比、试算 ,建立了沿程变化的进潮量、潮差等计算公式 ,并计算得到 :在口门最大进潮量 2 0 7亿m3的条件下 ,也只有当潮波上溯到距离口门约 5 0km的灵甸港时 ,才出现流速大于波速 ,初生涌潮。由此表明 。

长江口南北支浮游甲壳动物的比较及南水北调工程影响预测

南水北调东线、中线工程实施后将给长江口水生生物的生态环境带来影响。2005年秋季和2006年春季,对长江口南、北支浮游甲壳动物进行了2航次的调查。调查区域从长江口徐六径至河口50号灯标,全长181.8km,自西向东江面宽由约5.7km扩展为约90km,平面形态呈扇形分布,设立3个断面14个调查采集点。采集到浮游甲壳动物共23科37属54种,其中枝角类6科8属15种,桡足类17科29属39种;秋季种类数多于春季,北支桡足类种类数多于南支;平均总密度为9.10ind.L-1,平均总生物量为0.1179mg.L-1,以桡足类为主;北支III断面的现存量远远高于南、北支其他断面;长额象鼻溞、简弧象鼻溞为优势枝角类;中华华哲水蚤、汤匙华哲水蚤、球状许水蚤、广布中剑水蚤为优势桡足类。文中还对长江口南、北支浮游甲壳动物的总体水平及时空分布、南水北调对浮游甲壳动物的影响进行了分析。

长江口北支围垦对其水动力影响的数值模拟分析

20世纪50年代以来,上海市和江苏省两地对长江口北支实施了大规模围垦,使北支河宽大幅度缩窄,地形边界显著改变。在利用MIKE21_FM构建长江口—杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,并用实测数据对模型进行验证的基础上,对北支大规模围垦前后的潮流场进行了模拟分析。研究结果表明:大规模围垦后,北支全河段平均高潮潮位抬升,平均低潮潮位降低;中上游河段涨、落潮流速增大,下游入海河段涨、落潮流速减小;南北支涨潮流汇流点上提至南北支交汇的崇头,涨潮动力增强。

长江口深水航道治理一期工程实施后北槽冲淤分析

对长江口深水航道治理一期工程实施后北槽的地形资料进行分析计算 ,论述了北槽河床冲淤变化。结果表明 :一期工程实施后 ,整治工程段北槽河床普遍冲刷 ,平均水深增幅达 1 2m ,断面平均水深最大增幅超过2m ,坝田明显淤积 ,河床断面比较对称 ,航槽回淤减少。北槽进口段和北槽中段的深槽发生较为明显的淤积 ,北槽纵向河床断面面积和平均水深趋于均匀 ,形成了一条上、下段平顺衔接的微弯深泓线。工程实施后北槽的河床总容积基本保持不变。整治建筑物完成一年后河床基本达到冲淤平衡 ,工程引起河床大幅度冲淤调整完成后 ,北槽仍具有明显的洪淤枯冲规律 ,主槽季节性冲淤幅度平均在 30cm～ 5 0cm之间。

浅海悬沙浓度观测方法的对比研究

在动力和沉积条件复杂的浅海海域获取水-体的悬沙浓度有多种方法,目前较先进的主要是声学和光学浊度测量方法,但均需通过现场采集水样进行浊度标定;水样的分析方法主要有抽滤法和沉淀干燥法。根据2010年3—4月在厦门九龙江口获取的光学(OBS、LISST-100X)和声学(ADCP、ADP和ADV)浊度数据,以及现场同步水样,对这两种获取悬沙浓度的方法进行了比较;2011年2—3月在长江口北支获取水样,分别使用抽滤法和沉淀干燥法获取悬沙浓度数据进行比对分析。结果表明,声学和光学方法都具有较高的精度,在同一观测层位,光学与声学仪器的相对误差均较小;由于声波在水体中传播距离较远,声学方法可获得沿水深的整个剖面的信息,因而比光学仪器具有更高的空间分辨率和测量范围。对比发现,抽滤法获得的悬沙浓度数值略低于沉淀干燥法获得的结果,可能与沉淀干燥法难以洗净盐分有关。

长江口北槽深水航道工程对九段沙冲淤影响研究

根据1989～2003年长江口九段沙附近地形图,在地理信息系统软件MapInfo的支持下,分析了北槽深水航道工程对九段沙冲淤演变的影响.在长江来沙减少总的情势下,九段沙总的淤积速率在明显下降,但北槽深水航道工程使局部冲淤形势发生逆转:九段沙顶端到江亚南沙大片区域淤积速率显著增强,沿北槽深水航道南导堤外缘形成一个10 km长的淤积带;九段沙东侧水下三角洲受工程的影响不大,淤积速率持续降低并底端发生冲刷.

长江口2013年和2014年枯季盐水入侵分析

为研究长江口枯季盐水入侵及北支盐水倒灌特性,于2013年12月及2014年2月两次对长江口南北支分汊口处进行全潮同步水文测验,分析结果表明:受地形地貌因素影响,北支进口盐度比同期南支白茆沙水域的高出一个数量级。水域盐度与径流量大小呈负相关关系,与潮差大小呈正相关关系。径流较小、潮差较大时,北支盐水会发生倒灌。由于下泄径流的顶托,迫使倒灌盐水北偏,使得白茆沙北水道盐度大于南水道。风应力对盐水入侵的影响不可忽视,持续的南风会减弱长江口北支的盐水入侵。在枯季条件下,北支倒灌盐水一般沿白茆沙北水道南侧下泄。大潮时倒灌进入南支的盐水在白茆沙水域有一定时间的滞留,使得白茆沙水域盐度往往会在大潮后的中潮期达到最大。

近30年长江北支口门附近的冲淤演变及其对人类活动的响应

根据1981—2012年长江北支口门附近的海图以及遥感数据,利用Arc GIS技术进行计算分析,以了解近30年该区域的冲淤演变特点和规律,从而丰富海岸带陆海相互作用的研究案例.结果表明:1981—1997年潮间带围垦面积为13 km2,水域平均淤积速率为1.4 cm/a;1997—2012年,潮间带围垦面积为163 km2,水域平均冲刷速率为-7.1 cm/a.31年间,口门内、外水域的淤积速率分别为0.77 cm/a和-1.97 cm/a.结论包括:近30年研究区的冲淤演变受到北支衰亡趋势、口内滩涂促淤围垦和长江流域建坝等引起的入海泥沙通量下降的影响,其中人类活动是近15年研究区冲淤演变的控制性因子.

长江口深水航道治理与河床演变关系初探

简要分析了北槽具有优良河势的各种因素 ,并根据长江口深水航道治理工程一、二、三期及远景规划实施后北槽分流比的数模计算结果 ,初步研究了深水航道治理与河床演变之间的关系 .物理模型试验结果显示 ,在分流河口由于边界层脱离而产生一个立轴旋涡———兰金涡 (RankineVortex) ,因而引发横向流 ,藉此可以解释底沙偏向南槽的输移问题 .

长江口北支缩窄工程对水动力环境影响数值分析

为分析长江口北支缩窄工程对长江口南北支水动力环境的影响,建立了长江口-杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,对长江口北支缩窄工程前后的潮流场进行了数值模拟研究。研究表明:工程实施后新岸线的走向顺应了涨落潮流主流流向,南北支潮流特性基本不变;缩窄工程减小了北支入海口门的河宽,导致北支涨潮量明显减小,达到了减轻北支咸潮倒灌南支的目的;工程后整个河道的高潮位均有不同程度的降低,对北支两岸的防潮将产生积极影响;低潮位有增有减,但是变化幅度相对不明显,仅对北支中上段的排涝有略微影响;从全河段来看,工程后涨潮流速除了三条港河段增大外,其余河段均有不同的减小;而落潮流速总体增大。

长江口北支进入南支净盐通量的观测与计算

根据 2 0 0 1年 4月 1 0— 1 3日长江口大潮期 5个潮周期 3条测量船的同步连续观测资料 ,计算了长江口北支进入南支的净盐通量为 5 4 5× 1 0 6 t,这一结果为预测长江口南支及青草沙水源地的咸潮入侵强度和开发利用长江口淡水资源提供了重要数据。

长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究

中央沙位于长江口南北港分流口河段,这一河段集中了宝钢等一批重要码头,下游有长兴岛造船基地和长江口深水航道等重点工程,因此分流口保持稳定至关重要。以1870年中央沙出现雏形以来的海图为基础资料,利用ArcGIS等GIS软件,研究了中央沙发育演变的位移变化及其典型剖面特征,发现中央沙的变化特点是在长期径流作用下后退和承接上游底沙下泄发生上提的“下移-上提-再下移……”的周期性演变规律。再进一步对南北港分流口各个沙洲近10年来面积和体积进行计算,结合实测水文资料对通道演变进行了分析,认为现阶段长江口南北港分流口处于不稳定时期,应尽早实施分流口整治工程,稳定河势、滩势和减小底沙下泄对下游的威胁。

长江口北支沉积特征及北支河道演变

通过对长江口北支CY、XL1、XL2及表层沉积物的沉积特征分析,揭示长江口北支沉积沙体在垂直方向上沉积相序的演变规律,北支表层沉积特征及其分布规律,进而探讨长江口北支河道的演变趋势,为长江口北支的进一步开发整治提供科学依据。

长江口北槽黏性细颗粒泥沙特性的试验研究

选用长江口北槽黏性细颗粒泥沙，在不同盐度的人工海水中通过静水沉降、动水沉降等各种试验手段了解其基本特性。在静水沉降管中观测了胶粒的电化学絮凝过程和重力碰并过程，于不同盐度条件下找出最佳絮凝盐度；并通过黏性细颗粒泥沙在流动海水中絮凝的试验研究，揭示其在动水中絮凝的机理和规律，及不同条件下的起动流速、不淤流速、沉降速度等特征值，从而分析其落淤情况。研究结果表明，长江口北槽细颗粒黏性泥沙的最佳絮凝盐度约为15，起动流速为15～20cm／s，这与泥沙的淤积固结时间有关，而不淤流速约为60cm／s。并由试验得到了挟沙力与流速之间的经验关系，以及用于估算不同流速条件下泥沙沉降速度及淤积量的经验公式。这些结果可用于长江口航道的疏浚、整治工作中，具有一定的理论指导意义。

长江口北支异常强盐水入侵观测与分析

长江口北支由于径流分流比很小,盐水入侵较强,特别是枯季大潮期盐水甚至倒灌进入南支,影响上海市和江苏省的水源地水质。为了进一步研究北支盐水入侵的规律及影响因素,2014年1月1-9日在北支进行了大小潮同步水文观测。本次观测到了北支异常强盐水入侵:小潮期发生强盐水入侵,且强度大于大潮期。小潮期强盐水入侵导致中下游河段被高浓度盐水控制,盐度从下游B01到中游B02几乎没有变化,且盐度的涨落潮变化几乎消失。分析认为,小潮观测期间长江入河口流量较小、河口潮差不是太小,加上强偏北风,三者的叠加是导致强盐水入侵的主要原因。