长江口门附近海域潮周期内悬沙质量浓度变化及其动力机制探讨

为了探讨潮周期内悬沙质量浓度变化的动力机制,于2010-04和2011-01(正常风况条件下)在长江口门附近海域3个测点(水深8~20m)进行了全潮(1次/h)动力泥沙观测,计算了流剪切应力(τc)、浪剪切应力(τw)、流-浪联合剪切应力(τcw)、底床沉积物临界侵蚀应力(τcr),并进行了悬沙质量浓度变化和动力因子变化的关联分析。结果表明:τc与τcw之比值大于0.81,说明在非风暴天气条件下研究区的水动力以流为主;τc在潮周期内存在1~2个数量级的波动,说明研究区的水流动力主要受到潮流控制;τcw既有大于τcr的时间段(约60%),也有小于τcr的时间段(40%),说明研究区底床和水体之间存在频繁的泥沙交换过程;τcw与悬沙质量浓度之间的统计相关性不显著,说明基于每小时观测的悬沙质量浓度变化主要反映平流作用而不是受局地动力条件变化引起的沉降-再悬浮过程的影响。     

黄河三角洲飞雁滩沉积物颗粒度分布和粒度参数特征及水动力解释

黄河三角洲飞雁滩因入海河口改道而缺乏泥沙来源,导致海滩蚀退10余km。近30a来,蚀退后的浅滩在不同潮流和风浪的作用下,浅海滩沉积物颗粒在空间分布上出现明显的差异,表现为浅水区沉积物粗于深水区,来沙少的沉积区粗于来沙多的沉积区。根据2004年实测沉积物颗粒度参数和实测水流及风浪资料分析,该海滩可以分为三个沉积区:I号沉积区,水深较浅,泥沙补给较少,主要受不同风浪的影响,沉积物颗粒组成较粗,以细砂和粉砂为主,分选良好,目前抗冲能力较强;II号沉积区,水深较浅,水流较弱,常受来自高中低潮滩下泄水流携带的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粉砂质粘土为主,分选较差;III号沉积区,水深大,在潮流和风浪作用下,常有来自沿岸尤其I号沉积区的细颗粒泥沙影响,沉积物组成粗细混合,以粘土质粉砂为主,分选较差。黄河三角洲飞雁滩桩106海滩沉积物空间分布较好地反映了泥沙来源和沉积动力条件,该成果可为海岸海滩防护工程规划设计提供科学依据。     

60年来黄河流域径流量时空变化(英文)

Water discharge data of the Yellow River over the past 60 years was analyzed using the continuous wavelet transform (CWT) and Mann-Kendall (MK) test methods to identify spatial and temporal variation patterns. Potential connections between water discharge in the Yellow River Basin and El Ni o/Southern Oscillation (ENSO) were also examined by the cross wavelet and wavelet coherence methods. CWT results show that the periodic oscillations in water discharges had occurred at the temporal scales of 1-, 2to 4-, 6to 8and 10to 22-year. It was also found that at the annual timescale (1-year) the phase relations between water discharge and ENSO were indistinct probably due to the strong influence by human disturbances. However, over the longer time scales, the phase relation becomes much clearer with an anti-phase relation being found mainly at inter-annual scale (2to 8-year) and in-phase relation at decadal scale (16to 22-year). According to the MK test results water discharge at most stations except Tangnaihai have decreased significantly and the abrupt change occurred in the mid-1980s or the early 1990s. The changes in water discharge were found to be influenced by both climate changes and human activities. Before 1970 the change in water discharge was positively related to precipitation variations in the river basin, but after 1970 the decrease in water discharge has been largely caused by various human activities including constructions of reservoirs, water abstraction and water-soil conservation with water abstraction being the main cause.     

台风季节朱家尖岛砂、砾质岬湾海滩的不同沉积地貌动态变化

岬湾砂、砾质海岸是海岛、海岸带重要的旅游资源, 具有较高的社会经济和生态价值, 长期以来备受关注。本文以浙江朱家尖岛东岸的5个代表性岬湾海滩为例, 基于2019年台风季节早期、中期及晚期测量获得的海滩地形和沉积物数据, 结合海滩近岸的水动力数据, 分析了砂质海滩和砾石海滩这两种不同类型岬湾海滩的沉积地貌动态变化。结果表明, 朱家尖岛东岸5个海滩在台风季节出现了不同的体积变化, 大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩的单宽体积变化分别为11.93m³·m^-1、-54.41m³·m^-1、-19.75m³·m^-1、2.19m³·m^-1和-1.96m³·m^-1。砾石滩较砂质海滩更为稳定, 无人类活动干扰的砂质海滩在台风季节侵蚀更少、变化更小。台风季节大沙里、东沙、千沙、乌石塘和小乌石塘海滩表层沉积物的平均粒径分别为2.47Փ、2.24Փ、2.64Փ、-5.96Փ和-6.03Փ, 粒径粗化和离岸输运是5个海滩表层沉积物在台风季节的主要表现, 砂质海滩的沉积物粒度特征变化比砾石海滩要大。沉积物粒径、台风强度及台风期间的主要波向与海滩走向之间的关系、海岸工程这3种因素都可能对海滩在台风季节的沉积地貌动态变化产生影响。本文研究结果可为台风季节的海滩管理提供参考。     

长江口水域悬沙浓度时空变化与泥沙再悬浮

根据近年来长江河口及其邻近水域8个测站1年的表层悬沙浓度逐日观测资料,并结合水动力状况,对悬沙浓度的时空变化进行了分析。结果发现,长江口自徐六泾以下悬沙浓度不断增高,并呈现口内夏高冬低,而口外冬高夏低,且量值为口外大于口内,杭州湾大于长江口。表明长江入海泥沙在海洋动力作用下强烈再悬浮;悬沙浓度在时间上呈现明显的大小潮周期和季节性变化。进一步分析认为,海洋动力 (风浪和潮流) 是泥沙再悬浮的主导因素,制约悬沙浓度的年内变化,其中潮流控制悬沙浓度的大小潮周期变化,风浪引起悬沙浓度的季节性变化,河流径流和海洋动力的对比制约悬沙浓度的空间分布。     

长江口崇明东滩水域悬沙粒径组成和再悬浮作用特征

根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。     

基于无人机技术的潮滩动态监测研究

无人机具有快速高效、体积小和成本低等特点,不仅可以监测淤泥质潮滩不同区域的变化趋势,还可以观测到卫星难以捕获的潮滩短历时发育过程。文章基于无人机航拍测量技术,通过后期图像处理生成正射影像,获取临港新片区潮滩的沙滩和植被区域面积,分析潮滩短周期沙滩和植被时空分布特征和对不同事件的响应。研究结果表明：近年来临港潮滩潮上带从淤泥质海滩逐渐转变为沙质海滩;潮滩植被有明显季节性变化,秋冬季枯萎,春夏季生长茂盛,分布在潮滩西侧的植被变化最为显著;沙滩随着植被枯萎而裸露,易受波浪、潮汐冲刷;相比于季节性转化,沙滩在事件上的响应更为显著,洪水期淤积和台风冲刷导致潮滩变化剧烈。     

现行黄河口滨海区冲淤时空演变及其影响因素

自黄河入海流路人工改道清8汊后,受自然因素变化和人类活动干预影响,入海水沙出现新的情势,河口滨海区水下地形也发生相应调整。本文基于1997—2018年实测水深断面资料,建立水下地形数字高程模型(DEM),综合研究了黄河口滨海区冲淤的时空演变及其影响因素。结果表明,1997—2018年黄河口滨海区整体呈淤积状态,累积淤积量为5.36×10⁸m³。从时间上来看,水下地形演变经历3个阶段:缓慢冲刷(1997—2002年)、快速淤积(2002—2007年)、缓慢淤积(2007—2018年)。从空间上来看,现行河口区呈淤积状态,而孤东近岸和老河口区呈冲刷状态。在水下地形不同的发展阶段,维持冲淤平衡的临界输沙量也有所不同,调水调沙之前为1.65×10⁸t/a,调水调沙以来为1.09×10⁸t/a。来水来沙对河口滨海区的冲淤演变起着主导作用,2016—2017年调水调沙中断,河口滨海区大面积冲刷。2018年防洪调度的实施使水下地形迅速淤积。黄河口滨海区演变除了受来水来沙的直接影响,还受泥沙粒径和口门位置的影响。