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本文依托国家973项目、国家自然科学基金和上海市重点科技项目的有关课题,选取长江口冲淤复杂性作为研究题材,以期对河口演变规律的认识有所加深,同时对研究区的开发和保护规划决策的制定或修改有所借鉴。
长江口自徐六泾以下三级分汊,由北支、北港、北槽和南槽四口分流入海。在它们的口门有一个宽阔的拦门沙系统,由滩槽相间组成,在其口外有一个巨大的水下三角洲,其前缘最远处可及东经123°附近。本文以上述各分汊河槽(由于北支地形测量资料较少,未纳入)、河口拦门沙及口外水下三角洲为研究对象,采用GIS技术、DEM技术与地貌学、泥沙动力学、数理统计学相结合的方法,对上述河口体系半个世纪以来的冲淤演变复杂性及其相关问题进行探讨。
GIS技术具有强大的数据处理与空间分析能力,其在河口地貌研究中越来越多地得到人们的重视。本文采用了多套GIS软件,通过各软件数据间的无损转换,更有效地利用各GIS软件的功能组件进行数据的处理与GIS模型分析,在具体应用中,采用GIS技术进行了海岸地貌的平面建模、剖面分析、冲淤速率分析、冲淤量计算及相应的空间统计分析与相关分析。以上实践证明,上述方法是进行海岸地貌模拟与研究最有效的途径之一。本文在使用上述方法过程中,详细地介绍了该方法的技术流程及适用范围,以期为后人的研究或使用提供一些参考。
本文用近50年的长江口海图及相应的水沙资料,以南北港和南北槽为例对长江口河槽的演变进行了动态建模,以期揭示长江口各分汊河槽、河槽深槽与浅滩以及河槽不同河段的冲淤规律。研究结果表明,从1970年到2001年,南北港计算区域河槽呈淤积之势,泥沙淤积量为3.03亿m3,平均每年淤积0.1亿m3,从南北港的分配来看,南港淤积强度较大,占总淤积量的87.8%,北港只淤积了0.37亿m3的泥沙,基本处于冲刷平衡状态。从冲淤的过程来看,南北港的冲淤具有相反的趋势:南港冲则北港淤,南港淤则北港冲,而且冲淤量也具有一定的负相关性,既北港大淤则南港大冲,北港大冲则南港大淤,北港小冲则南港小淤。南北槽的演变与九段沙的发育密切相关,由于九段沙沙尾持续向东淤进及1980年代中后期江亚南沙的并入,1970-2004年南北槽的长度增加了约20km,九段沙-5m线的南北摆动也造成了南北槽河槽形态的一定变化,使南北槽均有向南摆动的趋势,摆动的幅度南槽大于北槽。从河槽的冲淤形势上来看,北槽略呈扩张之势,河面扩大,深度增加;南槽在整体上呈缩小的趋势,河面萎缩,深度减小,计算结果表明,1970-2004年,北槽河面面积扩大约13km2,平均深度增加55cm,南槽河面面积减少约27km2,河床平均淤浅73cm。南港河槽外高桥新港区岸段复式河槽近20年的演变表明:新港区河段具有明显的槽淤滩冲的特点,瑞丰沙咀冲刷剧烈,20年间平均冲刷近5m,年冲刷速率达25cm,从而造成瑞丰沙两侧的南港主槽和长兴水道南侧的强烈淤积,20年时间里南港主槽普遍淤高了3~5m,河床内部出现两个淤积带和两个冲刷带。
本文的研究表明,在流域和河口人类活动的干扰以及河口自身演变规律的支配下,大河口的冲淤演变存在显著的时空差异性。由于大河口地形测量需要巨大的投入,资料在时空密度上存在一定的局限,加之本文工作量较大,对理论问题的探讨尚待深入。进一步的研究应当建立在地形资料完善(测量的时空密度和精度的提高)的基础上,加强典型的局部地形的个体理论“解剖”,同时结合国内外先进的研究“案例”分析,上升到具有普遍意义的理论高度。