径流季节性变化对长时间尺度河口动力地貌影响的模拟研究

       长江河流的径流和输沙过程有很强的季节性特征,表现为冬季(枯季)径流小而夏季(洪季)径流和来沙量都大。为了研究径流季节性变化对河口动力地貌的作用,本研究基于Delft3D模型,建立了简化的一维理想河口动力地貌模型,模型在不同季节性变化的径流(图1a)和潮汐的驱动下,模拟了千年尺度的地貌演变。发现:(a) 径流季节性变化的情况下河口动力地貌平衡仍可以实现(图1b),不同径流过程驱动的1D平衡地貌差异不显著;(b) 平衡河口地貌条件下,河口表现出季节性交替的侵蚀和淤积,即洪淤枯冲(图2),而年均的泥沙余输运则趋于均匀,由此表明不同时间尺度上的水沙过程和地貌过程。(c) 1D模型测试也表明偶发的大洪水引起的地形变化、在长时间尺度下可以复原,由此表明中等径流及相应的年均泥沙余输运对河口长尺度动力地貌的控制作用。但对于涉及滩槽格局的2D地貌形态,则还需进一步研究。这些认识对于进一步认识类似长江河口的实际河口动力地貌控制因素具有启发意义。
图 1. (a) 本研究设计的三种年内径流过程变化; (b) 模拟得到的1D河口平衡水深变化. MH表示S/A/B三种径流过程按1:6:3得到的综合结果
 
图 2. (a)初始地形和(b)平衡地形下 A、B两种径流过程对应的河口河流边界(head)和河口边界(mouth)的年内输沙过程
        相关成果在Coastal Engineering上发表,全文见: