【摘 要】
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河口是陆海相互作用的重要界面。河口航运便捷、资源丰富,为人类社会的发展提供良好的物质基础。长江口作为我国经济发达、人口密集的地区之一,其河槽演变深受人类活动的影响。涨潮槽作为有潮河口的重要地貌单元,在世界大部分河口普遍存在,是遭受人类活动作用最大的河口地貌单元之一。新桥水道作为长江口南支最大的涨潮槽,亦是长江口典型的涨潮槽,其径、潮流动力转换、演变过程关系到崇明岛岸滩与岸堤的稳定、居民取水安全及长
【基金项目】
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国家自然科学联合重点基金《长江口潮滩湿地动力地貌演变过程及其受损生态修复研究》(项目编号:U2040202); 国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项《中美大河河口滩涂稳定性及城市安全生态防护比较研究》(项目编号:2018YFE0109900); 上海市国际科技合作基金项目《长江口崇明生态岛滩涂消能机制及其生态堤防安全研究
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河口是陆海相互作用的重要界面。河口航运便捷、资源丰富,为人类社会的发展提供良好的物质基础。长江口作为我国经济发达、人口密集的地区之一,其河槽演变深受人类活动的影响。涨潮槽作为有潮河口的重要地貌单元,在世界大部分河口普遍存在,是遭受人类活动作用最大的河口地貌单元之一。新桥水道作为长江口南支最大的涨潮槽,亦是长江口典型的涨潮槽,其径、潮流动力转换、演变过程关系到崇明岛岸滩与岸堤的稳定、居民取水安全及长江口南支河势稳定。在当前入海泥沙急剧减少、环崇明岛构建绿色海堤及河口涨潮动力有所增强的情景下,新桥水道有可能会发生较大程度的改变。因此,研究人类活动和径、潮流转换影响下的新桥水道动力变化、沉积物分布格局以及地貌演变过程,有助于揭示在人类活动影响下涨潮槽地貌的演变规律,也为科学治理与利用涨潮槽提供部分理论与技术指导。本文基于1958-2020年长江入海水沙数据、2002年、2011年、2021年新桥水道定点水沙资料、2020年6月新桥水道河槽表层沉积物数据以及1958-2020年期间共计13期实测水深地形资料,结合数值模型研究新桥水道水沙特性与悬沙输运机制、动力沉积以及地貌演变过程,主要结论如下:(1)新桥水道内潮流以往复流为主且与河槽走势基本一致。因东海潮波在南支主槽与新桥水道内的传播差异、长江径流主要通过南门通道进入河槽中、下段以及涨潮流北偏等因素,新桥水道上段以涨潮优势为主,中、下段则反映出落潮优势,主要表现为上段涨潮潮量与输沙量均大于落潮,中下段则相反。同时,新桥水道上段欧拉余流向陆,中、下段向海,斯托克斯余流则均向陆,并且欧拉余流受径流的影响较大,而斯托克斯余流对径流的响应较为微弱。此外,河槽内的潮汐不对称性空间分布主要受控于余流与各分潮的相互作用,新桥水道上段以涨潮优势特性为主,中段为涨、落潮优势特性转换区,下段以落潮优势特性为主。(2)新桥水道可分为三个沉积区且具有明显的空间沉积分异,其中新桥水道上段的沉积物主要为粉砂质砂、黏土质粉砂,分选差;新桥水道中段沉积物以粉砂质砂为主并参混砂质粉砂、分选较好;新桥水道下游河段沉积物主要为粉砂质砂、砂以及砂质粉砂、分选差。(3)控制新桥水道沉积分异的影响因素较为复杂。新桥水道上段表现出明显涨潮优势,细颗粒泥沙随着涨潮流向河槽顶端输运从而在上段形成以砂质粉砂与黏土质粉砂为主的沉积格局;受长江入海水沙通过南门通道进入新桥水道影响,中段顶部河槽表层沉积物以砂为主。同时,受滩-槽侧向环流与扁担沙演化的影响,新桥水道中段形成以粉砂质砂为主的沉积格局。此外,洪季高径流通过新新桥通道与下扁担沙窜沟进入新桥水道下段,使得下段在洪季表现出明显的落潮优势,并且与北港上溯潮流在此相遇,从而形成以粉砂质砂和砂为主的沉积格局。(4)新桥水道在1958-2020年期间的地貌演变可以分为3个阶段。第一阶段(1958-1997年)表现为“冲刷-淤积”的迭现,伴随水道向上、下游迁移往复,河道拓宽、收缩交替,其中径流与潮流的耦合控制此阶段的变化;第二阶段(1997-2003年)因洪水造成新桥水道冲刷,新桥水道向上游迁移,河道拓宽明显,深泓线整体向岸移动;第三阶段(2003-2020年)其演变则受到人类活动干预和扁担沙北移以及径、潮流耦合作用的影响,新桥水道淤积并逐渐形成以河道上段为淤积中心的格局,深泓线维持相对稳定。此外,在本阶段随着东风西沙水库的建立,拦蓄了部分原本进入新桥水道的水体,加剧河槽上段淤积,导致新桥水道进一步淤浅。
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