长江输入河口段床沙粒径的变化及机制研究.pdf

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1、!第!"卷!第#期!#$$"年#月"&&长江输入河口段床沙粒径的变化及机制研究"陈西庆!""!!!"&!严以新!童朝锋!宋志尧!窦希萍!李键庸!#河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室!南京"!$$<%""#南京水利水电科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室"南京"!$$"<"&#长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局!南京"!$$!!摘要!!依据长期系统观测资料!研究了长江进入河口段床沙粒径的变化"原因及其未来发展趋势#研究揭示出大通断面!月份床沙粒径’’$#!$$--的百分含量较*

2、月份多!而$#!$$--%’’"#$$--之间的含量较*月份少#床沙与悬沙之间交换是导致这一季节变化的主要原因#!<*’年以来!长江进入河口段的床沙粒径#’$显示出显著的粗化趋势!与同期长江入海悬沙量下降密切相关#入海)$悬沙量下降增大本河段侵蚀能力"减少淤积量和促进粗细床沙交换#!<*’年以来最大床沙粒径没有出现相同的变化趋势!且变化幅度显著变小!这一现象与葛州坝有密切关系#未来人类活动对河流系统的影响将使长江输入河口段的床沙继续向粗化的方向发展#关键词!!床沙!泥沙粒径!三峡大坝!人类活动影响!长江

3、河口!!冲积河流中的泥沙通常被分成两类!即床沙同!形态各异江心洲与水下沙洲#狭义的长江口#徐#SDUUD-M67/-68U%与悬沙#M5MK68767M67/-68U%!六径以下%就以三级分汊!四口入海的河口地貌为后者又可分为床沙质#S67(0D.7%与冲泄质#W.MP(特征#长江口河床演变的历史表明!在许多情形下!0D.7%#在水动力作用下!床沙运动与床沙质的不断对河口地貌发育变化其关键作用的是床沙运动#侵交换!是导致河床演变的根本原因#人类探索床沙蚀*搬运*沉积%!而不是悬沙!尽管在长江入海的运动!

4、可以追溯到!%*<年R5FD3M的研究!其泥沙中!悬沙量远比床沙多#河口地貌研究表明!后!许多学者建立了一系列公式!试图去描述和估!<%%+"$$$年间长江口水下沙洲的运动速率可达&%’&<’算床沙的运动&!’#关于河流床沙运动的研究!至今!<’$--.#床沙质的粒径还与河床糙率!乃至&!$’与河型有密切的关系#还多限于水槽实验与理论计算!许多基础理论问题&"’近几十年来!人类活动对长江入海泥沙变化的影有待探索#在床沙质与冲泄质的划分这类基本问&&!+’响日益显著#过去国内学者曾对年际与年代际尺度长题上

5、仍在探讨中#自然环境中!床沙的运动状态江入海泥沙变化*成因及其趋势作了若干探索研的时空变化很大*并且取样和观测非常困难!远比&!!+!’’究!但其研究对象至今局限于悬沙变化!长江进&)’实验室环境复杂!所以亟待加强定量研究#我国入河口区底沙的变化特点至今仍然缺乏研究#本研究在"$世纪*$年代为葛洲坝工程开展的原型观测研利用长江大通站水文断面长系列系统取样分析资料!&’’究!至"$世纪%$+<$年代为建造三峡工程开展研究长江入河口底沙粒径的变化特点!探索自然过程&*’的原型观测研究!也从另一侧面反映了原型

6、观测与人类活动对长江输入河口底沙粒径变化的影响#在床沙运动研究中的重要性#长江潮区界#大通%以下为感潮河段!河流地貌!!研究区地理及其水沙背景以分汊河床为特征!河道内发育一系列的大小不大通水文站#图!%是长江干流河道上距海最近*!"$$’($&($*收稿!"$$’($%($*收修改稿!"国家自然科学基金资助项目#批准号)$&&<$!$!+$&*!!!+%!"",(-./0$2/a/814P68!H/K#M/8.#4D-!第!"卷!第#期!#$$"年#月"&+且有长期和系统水文泥沙观测资料的水文站#该站位

7、沙粒径主要是长江大通水文站#图!%的监测数据#于长江口的潮区界!是海洋动力对河口作用的上边资料来源为长江水文年鉴*泥沙公报或直接来自长界#长江每年的最大流量出现在*+%月份!最小流江水利委员会长江下游水文水资源勘测局#所以!量出现在!+"月份!月平均流量变动范围在’%$$+该站的地理*水文*河床地貌*床沙取样与和颗粒&-M之间#"$世纪)$年代以来!长江年平均分析方法需要给予特别的说明#%+$$$-入海流量为"%’$$-&-M#长江每年通过大通水文断面长江大通水文站位于安徽省池州市梅埂镇上游约的悬沙输移

8、量主要受到两方面的影响!一是洪季产流&$$-!距离长江口门约’+$Q-#大通水文剖面在大量!二是其区域分布!因而有不同的水沙组合!如多通水文站不远处#大通水文断面附近为顺直河床!河水少沙和少水多沙等#"$世纪)$年代至三峡水库开床地貌单一!无心滩#或江心洲%和深槽发育!床底地始对长江上游来沙量施加影响以前!长江入海悬沙量形变化平缓#图!%#历史资料表明!大通站平均水深的变化可以分为两个阶段$#!%!<)&+!<*’年!年平在洪季c!*#<-