河口潮灘是近岸海洋和陸地相互作用的敏感地帶,不僅是水沙輸移和生物地球化學循環(huán)的重要載體,而且提供重要的國土資源和城市空間保障。然而,近年來因世界大部分河流入海泥沙劇減,及河口中高潮灘高強度圍墾與河槽水運工程的建設,河口潮灘很可能出現(xiàn)新的變化過程。如何從沉積動力學視角刻畫區(qū)域水平尤其是微觀尺度的潮灘地貌變化過程,成為理解潮灘宏觀和長期地形沖淤機制與模式的關鍵。本文通過選擇長江河口最大的陸緣潮灘—南匯邊灘為研究對象,通過采集2016年4月到2017年5月逐月大潮低潮期間南匯南灘灘面橫向表層沉積物,并借助三維激光掃描儀(LiDAR)獲取同時段灘面地貌高精度點云數(shù)據(jù)。通過沉積物組分含量和粒度參數(shù)分析以及灘面高程模型的構(gòu)建,研究南匯南灘月際、季節(jié)性和年內(nèi)表層沉積物和潮間帶不同分帶地貌的沖淤演變規(guī)律,以探討影響南灘沉積動力過程的多重因素及邊灘地貌的發(fā)育趨勢。主要結(jié)果包括:(1)南匯南灘潮間帶呈現(xiàn)出顯著漲潮優(yōu)勢流和優(yōu)勢沙的動力環(huán)境。南匯邊灘地處河口最大渾濁帶邊緣,南匯南灘潮間帶平均小潮低水位線附近水域有效波高為0.3 m,有效波周期為3-4 s,近底20 cm處懸沙濃度大小潮周期平均為9.74kg/m~3。漲落潮流方向大致與岸線平行,且潮周期內(nèi)流速和懸沙濃度在漲潮期間大于落潮,有利于泥沙向岸凈輸運。波浪以風浪和涌浪變形體為主,同時冬季和夏季分別受離岸風和向岸風的控制;事件性(臺風和寒潮)的風作用力過程會明顯增加波高和近底層懸沙濃度。南灘圈圍工程后近岸潮流流態(tài)和輸沙環(huán)境得到恢復。半世紀以來長江入海輸沙量顯著減少,枯季輸沙年內(nèi)占比逐漸增加,而河口口門和南匯邊灘臨近水體的懸沙濃度并未出現(xiàn)明顯下降,仍枯季大于洪季。(2)表層沉積物組分含量和粒度參數(shù)具有明顯的月際、季節(jié)性和年內(nèi)時空分異。近堤側(cè)潮間帶上部沉積物顆粒粗、砂含量占優(yōu)(80%),潮間帶中下部顆粒較細、粉砂占優(yōu)(70%);上部-中部過渡帶沉積物粒度表現(xiàn)出兩側(cè)混合特征、黏土含量較高、完成優(yōu)勢含量轉(zhuǎn)化。逐月尺度上、從冬季到夏季沉積物月平均砂和粉砂含量分別增加和減少,夏季灘面沉積物顆粒普遍變粗,冬季逐漸變細;而黏土含量相對穩(wěn)定,高值主要出在處于海堤護腳拋石積水帶及潮間帶上部-中過渡區(qū)域。研究時段起末在上部-中部沉積物占優(yōu)組分轉(zhuǎn)換區(qū)間逐漸向海堤側(cè)移動,造成近堤側(cè)粗顆粒采樣點持續(xù)減少;表現(xiàn)出近堤0-100 m沉積物中值粒徑變細,100-480 m粒徑變粗。沉積動力環(huán)境分區(qū)圖指示總體上邊灘水動力環(huán)境強、潮流和波浪的聯(lián)合作用顯著。(3)南灘潮間帶地貌具有夏秋季弱侵蝕調(diào)整、冬春季強淤積推進的季節(jié)性特征,在整體淤長的灘面上發(fā)育自潮間帶上部中側(cè)到中部西側(cè)貫通的沖刷帶。從2016年4月到2017年1月南灘灘面平均高程在1.88-1.94 m范圍波動,而在2017年2月突然增加到2.01 m、之后又小幅度降低。研究時段內(nèi)年整體垂向淤積速率達10 cm,同時潮灘上部面積占比較小且持續(xù)縮減,中部面積先減小、后大幅增加并保持穩(wěn)定。逐月尺度上灘面高程、體積和等高線的變化均說明夏秋季灘面處于弱侵蝕調(diào)整、冬春季發(fā)生較強淤積的變化過程,其中在2016年8-9月和2017年1-2月灘面地貌調(diào)整過程最顯著�？臻g上在近堤側(cè)和高潮灘邊緣坡度較大處發(fā)育自潮間帶上部中側(cè)-中部西側(cè)貫通的強侵蝕區(qū)(厚約10-80 cm),上部沿海堤西側(cè)出現(xiàn)強淤積帶(厚約20-85 cm),較弱的淤積區(qū)(厚約5-30 cm)則主要出現(xiàn)在大面積的中-東部潮灘。研究起末中側(cè)橫剖面近堤0-100 m灘面侵蝕、100-480 m淤積,同時潮灘高程的增加與砂、粉砂含量的變化分別呈現(xiàn)顯著的正、負相關。(4)近岸水域保持穩(wěn)定的潮流和懸沙空間輸移模式為南灘繼續(xù)淤長提供有利條件,枯季潮間帶懸沙濃度、凈向岸輸沙量增加和較低潮位造成灘面冬春季明顯淤積。近年來伴隨著長江入海泥沙減少和及河口深水航道工程的修建,南槽分流分沙比逐漸增大且南匯邊灘“搖頭沙”持續(xù)發(fā)育,由于海緣泥沙補給和局地泥沙再懸浮,河口口門及最大渾濁帶懸沙濃度保持基本穩(wěn)定。同時圈圍工程后依舊保持穩(wěn)定的水沙環(huán)流、余流輸沙和漲落潮優(yōu)勢流/沙,潮間帶泥沙捕獲效果顯著,促進灘面繼續(xù)淤長。南灘水域枯季懸沙濃度高、潮位較低,且受離岸風影響波浪掀沙較弱,有利于灘面在冬春季明顯淤積,而夏秋季相反(亦受臺風強影響)。整體上潮灘植被區(qū)淤積速率較高、光灘速率較弱,在張落潮流和海堤相互作用較強和潮間帶上-中過渡坡度較大區(qū)發(fā)育強侵蝕帶。研究發(fā)現(xiàn)在入海泥沙減少和南匯圈圍工程后南匯南灘仍處于淤積狀態(tài),其沉積動力仍受鄰近水域穩(wěn)定水沙動力環(huán)境控制、而與上游入海泥沙變異相關弱。需要盡早弄清入海輸沙量減弱下河口懸沙濃度變化的特征與機制。
【學位單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TV148
【部分圖文】：

圖 1-1 潮灘潮間帶分區(qū)圖（據(jù)惲才興，2005）Figure 1-1 Intertidal zone partition map of tidal flat近年來隨著全球環(huán)境變化和河口海岸區(qū)域人類社會開發(fā)活動的增強，地統(tǒng)及其過程發(fā)生顯著變化，世界許多大型河口區(qū)域河流入海泥沙的持續(xù)

10圖 1-2 長江河口潮灘分布（據(jù)茅志昌等，2014）Figure 1-2 Tidal flat distribution in Changjiang Estuary

長江河口圈圍面積Figure1-3ReclamationareainChangjiangEstuary
【參考文獻】

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本文編號：2845872