长江三角洲体系百年尺度的物质平衡与河口系统状态转变的悬沙动力学机制

       长江是东海沉积物之陆源物质的最大来源，在现代东海沉积物源—汇体系中，长江来源的物质占70%~90%。早在20世纪60年代，以秦蕴珊为代表的中国学者已经认识到，分布于浙闽沿岸的狭长泥质沉积在物源与沉积动力上与长江水下三角洲具有一致性。这一认识促成了中国海洋沉积动力学者对三角洲沉积体系的新见解：长江三角洲体系包括陆上三角洲、水下三角洲及其远端泥（即“浙闽沿岸泥”）。由此带来的问题是，长江沉积物在上述各个子系统的“留下”与“出走”各有多少，这关系到长江陆上三角洲的淤进、水下三角洲的稳定及浙闽沿岸潮滩生长发育等地貌动力学问题，及沿岸围垦的可持续性和围垦工程的稳定性等实践应用问题。
       回答上述问题有宏观和微观两条技术路线可行。宏观上，可以沉积物滞留系数为抓手，统计、分析和估算每个子系统沉积物的输入量、沉积量和输出量。研究人员进行了覆盖流域—河口—浅海的大范围沉积物采样，结合文献收集，获得260个百年尺度沉积速率站点，经过插值计算（附图Ⅰ-1），发现：（1）研究区百年尺度的沉积物收支基本平衡（附图Ⅰ-2），大陆河流(长江及浙闽沿岸中小河流)、台湾西海岸河流、南黄海等来源的沉积物总量为645 Mt/yr (535–725 Mt/yr)，同期沉积通量为683 Mt/yr(390–976 Mt/yr)。（2）百年尺度内，长江水下三角洲、浙江沿岸泥和福建沿岸泥的沉积物滞留系数分别为0.35、0.86和1.00。由于考虑了南黄海对东海内陆架的供应，该研究得到长江水下三角洲滞留系数较以往的认识略低。这项工作将丰富全球变化和人类活动影响的科学认识，加深河口—水下三角洲—内陆架沉积体系的物质转运与沉积过程的了解，有利于在人口密度高、人类活动强、经济密集的区域评估海岸带资源，进行可持续开发利用战略评估和防灾减灾的应对措施优选。
       微观上，可以评估悬沙的平流输运与再悬浮作用，对河口区的悬沙输运过程和地貌演化进行解释。研究人员在长江口南槽口外三个站位进行现场观测，获得了潮周期内的水位、流速、悬沙浓度、盐度、海底切应力等数据；在此基础上，建立了一个理想化的箱式模型（附图Ⅱ-1），并基于海底冲淤测量验证了模型的可靠性（附图Ⅱ-2）。该模型的价值在于：（1）突破了水体悬沙浓度定量分离为平流输运组分与再悬浮组分的技术难点；（2）进一步分析表明，由于长江入海泥沙通量大幅减少，来自径流平流输运的泥沙已经难以补充河口区向外海搬运的损失量，导致长江口“洪淤枯冲”的格局改变为“洪淤不再、枯冲依旧”。这个认识对于长江三角洲发生系统状态转变给出了沉积动力学和地貌动力学的解释。
上述研究成果发表于海洋地质学领域优秀期刊Marine Geology，分别：Ⅰ“Sediment accumulation and retention of the Changjiang (Yangtze River) subaqueous delta and its distal muds over the last century”（贾建军研究员为第一作者兼通讯作者，共同作者还包括杨阳博士、汪亚平教授和高抒教授）；Ⅱ“Differentiating the effects of advection and resuspension on suspended sediment concentrations in a turbid estuary”（汪亚平教授为通讯作者，共同作者还包括贾建军研究员和高抒教授）。
 
       Ⅰ：Sediment accumulation and retention of the Changjiang (Yangtze River) subaqueous delta and its distal muds over the last century, 2018. Jia J J*, Gao J H, Cai T L, Li Y, Yang Y, Wang Y P, Li J, Wang A J, Xia X M, Gao S*, Marine Geology, 401: 2-16.
       Ⅱ：Differentiating the effects of advection and resuspension on suspended sediment concentrations in a turbid estuary, 2018. Li Y, Jia J J, Zhu Q G, Cheng P, Gao S, Wang Y P*, Marine Geology, 2018, 403: 179-190.