河口形态是动态演变的系统,其稳定性取决于各种约束条件,包括潮汐、波浪和河流输水输沙。南支是长江口的第一级分支,在20世纪60年代大规模围垦前,南支河口长期处于自然演变状态。然而,近50年在长江口实施的大量人类工程,包括徐六径和长兴岛周缘围填海工程、青草沙水库建设工程、深水航道加深工程、堤防、筑坝和航道疏浚等对南支近期河势稳定性造成了巨大影响。因此,有学者认为人类活动(扰动)对长江口近期地貌演变的影响力可能比自然因素对河口地貌演变的影响更为显著。有必要评估一些重要工程项目对长江口近期河势稳定性的影响。
本文主要研究长江口南支的河势演变,用熵方法研究人类扰动下近五十年的形态稳定性。利用数值模型,研究了水下地形变化和海平面上升对南支能耗率变化的影响。成果将南支实测地形变化细分为下、中、上游三个部分。根据这三段实际状态相对于理论均衡态的变化来研究、归纳各自变化原因。结果表明(1)近半个世纪以来影响南支河势稳定性的工程,主要包括上游的徐六径节点围填海工程(80年代以前)和下游的长兴岛扩张(青水沙水库工程,2002~2007年),导致系统远离平衡态达2.5~3%,然而1987年至1997年的河势自然演化具有一定的恢复作用;(2)在大规模围海工程前,1958年长江大洪水导致系统脱离平衡达3~6%,但经过围垦治理工程制约了河道节点,加大潮下带体积,使系统略微趋向于平衡态达1~2%;(3)熵分析表明,徐六径围海工程起到节点约束作用,影响了下游近20公里的河道演变,而青草沙水库建设则引入了潮汐约束节点,影响上游近30公里的河道演变;(4)南支河势稳定性动态调整能力(一种自组织能力)使系统具有一定的抗外部扰动能力,实现受约束条件下新的动态平衡。本研究证明了一种在人类干预活动下诊断河势稳定性的新方法,该方法可应用于其他大规模人类扰动下河口的稳定性研究。
本文主要研究长江口南支的河势演变,用熵方法研究人类扰动下近五十年的形态稳定性。利用数值模型,研究了水下地形变化和海平面上升对南支能耗率变化的影响。成果将南支实测地形变化细分为下、中、上游三个部分。根据这三段实际状态相对于理论均衡态的变化来研究、归纳各自变化原因。结果表明(1)近半个世纪以来影响南支河势稳定性的工程,主要包括上游的徐六径节点围填海工程(80年代以前)和下游的长兴岛扩张(青水沙水库工程,2002~2007年),导致系统远离平衡态达2.5~3%,然而1987年至1997年的河势自然演化具有一定的恢复作用;(2)在大规模围海工程前,1958年长江大洪水导致系统脱离平衡达3~6%,但经过围垦治理工程制约了河道节点,加大潮下带体积,使系统略微趋向于平衡态达1~2%;(3)熵分析表明,徐六径围海工程起到节点约束作用,影响了下游近20公里的河道演变,而青草沙水库建设则引入了潮汐约束节点,影响上游近30公里的河道演变;(4)南支河势稳定性动态调整能力(一种自组织能力)使系统具有一定的抗外部扰动能力,实现受约束条件下新的动态平衡。本研究证明了一种在人类干预活动下诊断河势稳定性的新方法,该方法可应用于其他大规模人类扰动下河口的稳定性研究。
刊物名称:
Estuarine, Coastal and Shelf Science
年:
2019
卷期:
228
页码:
106383
论文原文: