长江口12.5 m深水航道回淤特征

针对长江口12.5 m深水航道的回淤问题,收集整理了2010—2012年的航道回淤资料和水文测验资料,研究了航道回淤的时空变化特征及其与径流、潮流和含沙量的关系。结果表明:航道回淤呈洪季大、枯季小的年内变化特征,大风骤淤明显;航道回淤沿程主要集中在南港—圆圆沙段和北槽中下段,其回淤量占全航道的80%以上。南港—圆圆沙段回淤的泥沙颗粒以细砂为主,回淤强度与径流的关系不密切,与潮流的关系表现为大潮大、小潮小。北槽航道回淤泥沙颗粒以粉砂为主,回淤部位随径、潮流变化而变化,表现为径流增大,回淤部位下移;潮动力减弱,回淤部位上提。长江口拦门沙水域泥沙的再悬浮,可能是航道淤积最主要的泥沙来源。     

长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响

潮汐河口泥沙运动复杂多变,科学划分泥沙运动形式并评估其对航道淤积的影响,是厘清航道淤积泥沙来源、制定有效减淤措施的关键。基于长江口深水航道所处南港—北槽河段2015年和2018年洪季、枯季表层沉积物和近底悬沙的现场采样数据,分析提出潮汐条件下推移质、悬移质和时推时悬泥沙3类泥沙运动形式的粒径划分方法,量化3类泥沙对深水航道淤积的贡献比例。结果表明：近底悬沙级配曲线上拐点粒径对泥沙由推移质向悬移质转化具有较好的指示意义;长江口南港—北槽悬沙、底沙交换显著,深水航道淤积物中除仅做推移质或悬移质运动的泥沙外,还包括大量的时推时悬泥沙,其在航道淤积泥沙中的占比最高,约达50%～60%;南港段航道洪季、枯季推移质淤积占比分别为36%和26%,高于悬移质的6%和13%;北槽段航道悬移质落淤泥沙占比为44%～48%,明显较推移质3%～6%的占比高。3类泥沙运动形式粒径划分方法为深化潮汐河口泥沙运动规律认识、判别航道淤积泥沙来源提供了新途径。     

台风浪作用下长江口深水航道骤淤数值模拟

极端天气条件下,波浪引起的高含沙水体会引起航道骤淤,增大航道回淤量。以"马勒卡"台风期间现场水文资料为基础,建立了波流共同作用下的长江口三维潮流泥沙数学模型,研究北槽航道骤淤问题。数学模型验证了"马勒卡"台风期间的北槽水沙过程,相似性较好,通过分离波浪,探讨了潮流与波流共同作用下的含沙量及航道淤积分布差异,研究了台风浪对航道骤淤的影响。研究表明,台风浪对-15 m等深线以浅水域含沙量影响较大,北槽含沙量自上游至口外逐渐增大,改变了常态天气北槽"中间高、两头低"的含沙量分布趋势。台风浪对北槽口内航道回淤分布影响较小,北槽口外航道淤积量剧增,即航道骤淤主要发生在北槽口外。     

流域减沙对长江口典型河槽及邻近海域演变的影响

基于2001-2015年长江口系列的水下地形和水文测验等资料,研究了流域减沙对长江口典型河槽及邻近海域演变的影响。结果表明:三峡工程建成后的近10多年,流域年均输沙量处于1.35亿t左右的较低水平。受其影响,长江口口内的南支、南港和北港上段的含沙量2008年之后明显下降,河槽冲刷、容积扩大,河槽形态向相对窄深方向演化。而拦门沙河槽的上游侧和口外侧近年来亦有所冲刷,拦门沙浅滩长度缩短。长江口水下三角洲前沿位于北港口外和南北槽口外有两个冲刷区,2007年之后年平均冲刷厚度达0.1 m左右,年侵蚀沙量达0.71亿m3。流域减沙对长江口河槽演变的影响尚在进行中,可能改变长江口水下三角洲向海淤涨的历史演变模式。     

长江口深水航道治理工程实施后南北槽分汊段河床演变

利用1998-2006年的水深测图和南北槽分流、分沙比测量资料,研究了长江口深水航道治理工程实施后南、北槽分流比的变化过程、原因及其与分汊口河床冲淤演变的关系。结果表明,随着长江口深水航道治理工程的实施,北槽落潮分流比总体呈减小的趋势,南槽落潮分流比呈增加的趋势。伴随着南、北槽落潮分流比的南增、北减,南槽进口段(长约18 km)的主槽发生了冲刷,北槽进口段(长约12 km)的主槽发生了淤积,南、北槽进口段河槽总过水断面面积呈下降趋势。北槽落潮分流比与北槽河槽总容积、南北槽落潮分流比与各自进口段的河槽断面平均水深之间均具有较好的相关性,据此,预测了未来南、北槽的落潮分流比和进口段河槽冲淤的平衡量值。     

GIS支持下长江口深水航道治理一、二期工程对北槽拦门沙的影响分析

将1995～2003年间10幅不同时期的长江口海图资料数字化,利用地理信息系统（ArcInfo8．3）相应的模块进行处理,建立起不同时期的长江口水下数字高程模型。以此作为基础资料,从横断面、深泓线纵剖面以及平面变化等不同角度,对长江口北槽航道水下地形变化进行定量分析。结果表明：整治一期工程完成后,增加了主槽流速,减少了航道回淤,北槽形成了一条深8～10m的微弯深槽,水深基本稳定。二期工程基本保持了一期工程的河势,河床断面未发生重大调整。     

1959—2018年九段沙地貌演化特征及动力机制

基于近60年（1959—2018年）系列水下地形资料，研究九段沙成形以来的地貌演化特征和动力成因。结果表明:九段沙1959—1990年处于稳速淤涨、以低滩为主的自然演化状态；近30年（1990—2018年），0 m及以上高滩受植被生长和长江口深水航道治理工程作用快速淤涨，-1~-2 m滩面受干扰程度小、稳速淤涨；近20年（1998—2018年），-3 m及以下低滩受流域减沙和临近的大型涉水工程影响淤涨放缓并由淤积转冲刷，期间流域减沙使得九段沙淤积放缓滩地由低到高向上延伸。未来流域来沙可能进一步下降并维持在较低水平，九段沙将面临-3 m及以下低滩进一步冲蚀，-3 m以上滩地淤积放缓并由低到高逐渐转冲的风险。     

1959—2018年九段沙地貌演化特征及动力机制

基于近60年（1959—2018年）系列水下地形资料，研究九段沙成形以来的地貌演化特征和动力成因。结果表明：九段沙1959—1990年处于稳速淤涨、以低滩为主的自然演化状态；近30年（1990—2018年），0 m及以上高滩受植被生长和长江口深水航道治理工程作用快速淤涨，-1~-2 m滩面受干扰程度小、稳速淤涨；近20年（1998—2018年），-3 m及以下低滩受流域减沙和临近的大型涉水工程影响淤涨放缓并由淤积转冲刷，期间流域减沙使得九段沙淤积放缓滩地由低到高向上延伸。未来流域来沙可能进一步下降并维持在较低水平，九段沙将面临-3 m及以下低滩进一步冲蚀，-3 m以上滩地淤积放缓并由低到高逐渐转冲的风险。     

近三十年长江口横沙岛潮滩湿地地貌演变对河口工程的响应

由于人类活动的不断加剧和入海泥沙的日益减少,我国部分河口潮滩湿地已面临严重的侵蚀退化风险,给沿岸城市发展带来巨大威胁,实现河口潮滩湿地的科学管理和合理利用极为紧迫。本研究利用1990—2017年多期长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程前后区域海图地形数据,使用ArcGIS地理配准、等深线数字化、数字高程模型建立和叠加分析等功能分析长江口横沙岛潮滩湿地地貌、等深线形态与地形冲刷-淤积厚度的时空变化过程。研究结果表明,长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施,改变了横沙岛潮滩湿地周边水域的水文泥沙动力条件,使得地貌冲淤时空特征发生变化：1）深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施极大地推动了特征等深线的向外延伸,其中0、2和5 m等深线包络面积年均最大增长率（2009—2013年）分别是工程前（1990—1998年）的42.13、280.73和235.65倍,0~1、1~2、2~3、3~4及4~5 m等深线包络体积整体呈现1990—1998年、1998—2009年、2009—2013年增加,2013—2017年较为明显减少,潮滩湿地"长高不长大"的趋势;2）冲刷-淤积频率特征表现为工程前微淤（1990—1998年）、工程后微淤（1998—2009年）、淤积增加明显（2009—2013年）及微冲（2013—2017年）,长江入海泥沙通量的减少对2 m等深线以深区域的潮滩发育可能产生一定影响。     

巨型人工采砂坑对伶仃洋自然演变的影响

伶仃洋内建有华南最大的两个主枢纽港及相连的深水航道,长期保持"三滩两槽"稳定格局是广州港选择西槽开发深水航道并取得成功的关键基础。2008年以后,由于在中滩上人工采砂,现已形成了容积达7×108m3的巨型采砂坑,直接影响了伶仃洋的滩槽演变。采用现场调查和数值模拟等方法,分析了采砂活动过程中对周围水体及地形的影响,指出采砂区域水体含沙量为1.5~2.8kg/m3,最大可达5kg/m3以上,远大于采砂前0.2kg/m3,可引起附近海床淤积,对港珠澳大桥桥区的海床稳定也会产生影响。同时,采砂坑形成后潮位、潮流、潮量出现较大改变的区域主要在采砂坑及其附近水域,表现为潮位下降（小于1cm）,潮流减小,采砂坑内以泥沙回淤为主（33cm/a）,坑周围海床呈侵蚀冲刷状态,南侧冲刷较大。此外,现状条件下采砂坑以回淤为主,回淤时间预计20年,但在2#、3#采砂坑或2#、4#采砂坑连通等不利状况下,有可能形成新的潮流通道,改变现有"三滩二槽"的格局,对目前已有航道维护和港口生产造成不利影响。     

径潮动力对长江河口滞流点的影响

为研究三峡蓄水后滞流点的时空变化规律,应用ECOMSED模型模拟长江河口在不同径流、潮流作用下的水流动态过程。结果表明:北支大洪水期下移幅度大,涨潮动力强劲,随潮流变化大;南侧变化幅度整体较北支小,随径流的变化幅度自大至小依次为北港、南槽、北槽;随潮流的变化幅度自大至小依次为南槽、北港、北槽。滞流点随径、潮条件变化时,受地形影响明显,三峡蓄水后,径流变化范围缩小,引起不同地貌单元滞流点范围不同程度的缩小,可据此认为,与滞流点位置一致的最大浑浊带范围呈现减小的趋势,由此可能引起最大浑浊带和地貌调整。     

长江口表层沉积物粒度时空分布特征

结合近期长江口558个表层沉积物采样资料，分析了长江口表层沉积物时空分布特性，得到了近期长江口表层沉积物中值粒径和沉积物类型分布特征。横沙以上海域表层沉积物粒径洪枯季变化较小；浑浊带海域洪季粗，枯季细；口外海域则枯季粗，洪季细。横沙以上和口外海域沉积物类型洪枯季变化较小，浑浊带海域沉积物类型变化较复杂。无论洪枯季北港表层沉积物最粗，北槽次之，南槽最小。表层沉积物大小潮变化较小，两次采样平均差别为9.7％；沉积物年际变化随大通流量和输沙量的变化而变化。近十五年来，长江口表层沉积物类型变化较大的区域主要是北支上段、南北港分流口、北槽和南槽浑浊带海域，主要与河槽的自然演变和人类活动有关。结合Pejrup新三角图对长江口各沉积动力环境进行分区，对比各沉积环境亚区的粒度特征，并对黄河口、长江口、珠江口表层沉积物粒度参数进行对比。     

Late Quaternary fluctuations of the Leeuwin Current and palaeoclimates on the adjacent land masses: Clay mineral evidence

Clay minerals eroded from soils by rivers and wind action become entrained in shallow‐ as well as deep‐water masses of the surrounding seas. Their pattern on the sea floor gives clues to their propagation by ocean currents. Clay mineral assemblages in sediment cores can be used as a useful proxy to decipher past changes in the intensity of ocean currents or in the nature of the palaeoclimatic processes on the adjacent landmasses. Three cores taken from beneath the path of the present‐day Leeuwin Current in the Timor Passage, from off the Australian North West Shelf and off the North West Cape of Western Australia are investigated. They provide a Late Quaternary record of environmental changes. Kaolinite and chlorite are transported into the Timor Passage today by the Indonesian Throughflow, while illite is provided locally from Timor. The Leeuwin Current leaves the Timor Passage with a characteristic clay mineral signature acquired in the Indonesian Archipelago (kaolinite, chlorite and illite). Uptake of clay minerals along its way through the Timor Sea, e.g. illite from the Kimberley area, changes this signature. South of North West Cape chlorite, injected by the rivers of the Pilbara region into the path of the Leeuwin Current, is prominent in surface sediments in less than 1000 m water depth and outlines the flow of the current today. During the last glacial period, the volume of the Indonesian Throughflow decreased and less kaolinite and chlorite reached the Timor Passage. Offshore from North West Cape, a reduction in chlorite during the last glacial may indicate a decrease or absence of the Leeuwin Current and/or a reduction in the input of chlorite due to drier conditions on land. A maximum of illite in recent sediments and the Holocene offshore from North West Cape results from the input of material from rivers periodically draining the adjacent hinterland. Again, a reduction in illite points to a drier climate in the area during the last glacial.     

烂沙洋稳定性研究*

文章对烂沙洋海区的3个钻孔进行的沉积学、古生物学和年代学的分析,就烂沙洋的稳定性进行了研究。在千年尺度上,研究区一直处在相对稳定的环境,钻孔所揭示的沉积速率为2.16~4.67mm/a,水深变化幅度不大;在C孔所在的深槽区,有12m的以包卷层理、扰动层理为特征的淤积层,颗石的特点显示其来源于水深较浅处,通过1992年、1994年和2003年共3个时段的海图对比,该淤积层形成于近年,结合其沉积结构分析,该淤积层应为与事件相伴的事件沉积,工作区的整体冲淤基本平衡。     

长江口南支河段盐水入侵规律的研究

依据实测资料分析和数学模型计算分析了上游径流、外海潮流以及河势变化对长江口南支河段盐水入侵的，同时着重研究了长江口北支以及南支下游的南、北港三个盐水入侵源对南支河段盐水入侵的影响。研究表明：徐六泾水域基本不受盐水入侵的影响；浏河口以上主要为北支倒灌盐水所控制；钱泾、七丫口河段受北支倒灌的影响；宝钢水域受到三个人入侵源的共同影响，其含氯度峰值一般发生在中、小潮期，主要取决于北支倒灌南支的过境盐水。综