潮汐通道系统动力地貌演变的数值模拟研究进展

潮汐通道系统在我国及世界都有广泛分布,其动力地貌演变过程具有较强的特殊性和复杂性.本文从潮汐通道系统动力地貌演变数学模型的底床状态、水动力、泥沙输运和地形更新等模块方面,系统总结了国内外近几十年来主要研究进展,特别是对潮平均法、地貌快速判定法、联机法和并行联机法等几种不同的地形更新方法及其动力地貌模拟效果进行了重点分析与探讨,指出波流共同作用下的泥沙运动与不同时空尺度的动力沉积过程的耦合是未来研究的重点和方向.

长江口南北支分流口江心洲动力地貌变化过程研究

地处径潮流汇合处的河口分流口江心洲在河口河势变迁中有着重要作用。本文利用1959-2022年长江北支入口段实测地形数据、长江入海水沙以及南北支分水分沙比等数据,对北支入口段新生江心洲动力地貌变化过程进行分析。研究结果表明:1959-2022年期间新生江心洲地貌演变经历了4个阶段:第一阶段(1959-1997年)北支主流位于崇头一侧,新生江心洲向海门港侧迁移;第二阶段(1997-2008年)崇头侧泥沙淤积,新生江心洲重新迁移至崇头侧;第三阶段(2008-2017年)新生江心洲形状与位置基本达到稳定状态,变化较小,但体积趋于增长态势;第四阶段(2017-2022年)新生江心洲经历冲刷且高程大幅降低,但形状位置没有明显改变。其中新生江心洲位置与形态的变化受白茆沙分流比以及北支主流变化影响较大,但沙洲的高程因洪水事件而出现强冲刷。

长江口扁担沙动力地貌变化过程研究

河口浅滩不仅为人类提供宝贵湿地资源,而且是调控河势演变的重要因素。研究河口浅滩动力地貌演变规律对航道整治、湿地生态开发及岸堤防护等具有重要价值。本文利用最近150多年的长江口历史海图资料、实测水深与水文泥沙数据,分析长江口南支最大的浅滩-扁担沙动力地貌演变格局及其变化机制。结果表明:(1) 1860-2016年期间,扁担沙反复历经淤积-冲刷-淤积,浅滩由最初水下阴滩发育出露而形成纺锤状沙体,随后演变为细长扁担状,沙尾切滩成爪状沙体,下扁担沙则伴随爪状缝隙被不断填充而淤长;(2)自1954年洪水到目前,扁担沙-2 m、-5 m等深线包络的面积与体积整体上均呈现增长态势,其中面积年均增长率分别为0.88 km^2/a和0.81 km^2/a,体积年均增长率分别为1.3×10~6 m^3/a和5×10~6 m^3/a;扁担沙浅滩在不同时期冲淤变化不同,其中1998年出现大幅度冲刷,平均冲刷厚度达到1.4 m;(3)扁担沙体积变化和长江入海泥沙的增减无直接联系,但与入海径流量的变化密切相关;(4)白茆沙"南强北弱"的河势、南北港分流工程以及东风西沙水库的建立导致扁担沙向北推移。

长江口新桥水道动力地貌变化过程研究

利用1958—2020年实测地形数据与长江入海水沙数据,分析长江口南支最大的涨潮槽——新桥水道动力地貌变化及其驱动机制。结果表明:新桥水道在1958—2020年间的地貌演变可以分为3个阶段:第一阶段(1958—1997年)新桥水道受控于径流、潮流的耦合作用而经历“冲刷-淤积”的周期性变化,其中河槽主要展现上、下游迁移及河槽收缩交替等特征;第二阶段(1997—2003年)因1998和1999年大洪水造成新桥水道冲刷,新桥水道河槽向上游拓展延伸,河道拓宽明显;第三阶段(2003—2020年)则受人类活动干预和扁担沙北移及径流、潮流耦合作用,新桥水道向下游迁移束窄,并逐渐形成以河道上段为淤积中心的地貌演化格局。此外,随着东风西沙水库构建,拦蓄了部分应进入新桥水道的水体,致使河槽上段落潮动力减弱而加剧河槽淤积,导致新桥水道进一步淤浅。

长江口北支上段滩槽演变过程研究

滩槽系统是河口普遍存在的地貌单元,其演变过程直接关乎航槽稳定与滩涂资源利用。利用1992年—2022年长江口北支上段实测地形资料、Landsat遥感影像及长江入海水沙、南北支分流比等数据,分析北支上段滩槽演变过程及可能的影响因素。结果表明,崇头边滩淤涨速率为0.32 km^(2)/a,新跃沙为0.25 km^(2)/a,其中超过50%的研究区边滩淤涨发生在2000年—2003年。同时,崇头河槽在2000年—2008年发生明显侵蚀,容积扩大超过50%。崇头边滩与新跃沙淤涨泥沙来源主要由潮流带入,受上游来沙影响较小。由于北支青龙港河道弯曲及涌潮现象,引起新跃沙快速淤涨。崇头边滩在洪季受径潮流顶托造成泥沙落淤;在枯季因科氏力与淤涨滩涂扩展,形成涨潮冲刷槽,构成北支“槽冲滩淤”的特点。