小型河口沉积动力过程对人类活动的响应以射阳河口为例

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1、Responseofsedimentdynamicprocessesinthesmallestuarytohumanactivities：acasefromtheSheyangestuaryByXiaoyanHeForMasterDegreeinMarineGeologyADesertationSubmittedtotheSchoolofGeographicandOceanographicSciencesNanjingUniversityMay，2011望竺兰型盟塑堡挫哒毕业论二=丛射阻逦旦凶倒2008指导教师(姓名、职称)：蓬垩壬熬援摘要“射阳河13”属小型河口，位处辐射沙脊群淤涨及

2、黄河口噬退而成的海岸淤蚀的分界点，在江苏海岸冲淤演化的空间格局中具有重要的位置。近年来，人类活动对河口环境的影响日益显著。例如，在射阳河口上游建有江苏沿海最大的挡潮闸——射阳河闸；在河口潮滩不断有持续向海扩展的围垦工程。本文以射阳河口为例，旨在研究小型河口沉积动力过程对上述两种人类活动的响应，包括人类活动影响下的河口区的潮汐特征、海流的变化，以及海底冲淤演化等。本文利用近年来在国内外获得广泛运用的FVCOM和Delft3D模型，对射阳河13海域的水动力、沉积物输运进行模拟，并使用2007年在河口区获得的实测水位、流速、流向和悬沙浓度进行模型验证。在此基础上，比较了两种模型在本项研究中的

3、适用性，表明Delft3D模型在海底冲淤演化方面可获得更合理的结果。在敏感性分析中，主要考虑了地形(水深)、波浪对流场和泥沙的影响。结果显示，流场受地形影响较大，但对波浪的变化不敏感；而悬沙浓度受地形和波浪的影响均较大，尤其是在河口口门附近。可见，地形数据的可靠性及是否考虑波浪效应，对于射阳河口的沉积物输运和地貌演化模拟至关重要。针对在河13修建挡潮闸和围垦这两种人类活动，设计了四种模拟方案：无闸、建闸(关闸)、开关闸(关闸、开闸在涨、落潮期交替)、围垦；分别进行模拟计算，并比较各方案中的流场、悬沙和海底冲淤演化特征。结果表明，与无闸时相比，建闸和围垦造成河道及河口区水位、流速、流向和

4、悬沙浓度不同程度的变化。(1)建闸导致闸下河道中的水位略有降低，相位也略有推迟，而离闸稍远处水位略有升高，潮波产生一定程度的变形。由于建闸使闸前潮波反射，流速与水位有明显的相位差，潮波由无闸时的前进波转变成驻波。在闸下流速明显减小，最堕兰兰竺一2川硪⋯⋯黻一———————————————___——__●-—●_●_---—-____●____--_-____-__●I●_-’___●_____-●_-_____-__●_-__--___-_-一大流速只有建闸前的14％。(2)围垦使得河道内高潮位变得更高，低潮位变的更低，而在河口口门处正好相反，水位振幅变小。围垦后，由于海岸线向海推进，

5、潮问带纳潮量减小甚至消失，使得河道和河口流速均发生较大变化，在闸下流速相位延迟，且最大流速增大，比围垦前增加31％。离闸较远河道处，围垦造成流速整体偏小，最大流速只有围垦前的50％。河口口门处，涨潮时流速变小，最大流速约为围垦前的57．1％；落潮流速基本不变。围垦区外海域，落潮最大流速略减小。此外，河口口门及围垦区外海域悬沙浓度整体变低，主要与流速减小导致再悬浮效应减弱有关。(3)开关闸方案是实际的河闸运行中常常采用的方法。此方案的模拟结果表明，在闸下第一个弯道处，落潮流速变大；而离闸较远的河道，流速比建闸前整体变小，最大流速只有建闸前的48％。在河口口门处，流速变化不大。河道内，悬沙

6、浓度普遍变小，特别是第一个弯道上游最大悬沙浓度只有建闸前的57％。采用2007年7月5日至2008年5月6日实测深泓高程数据了对模型的地貌演化模拟进行验证，发现模型计算的海底冲淤变化与实测地形变化基本一致。在此基础上，分别进行上述四种方案的模拟，进而分析了不同方案下研究区底床冲淤变化的时空分布特征。模拟结果显示，河流弯道使得急弯凹面冲刷，凸面淤积，也造成了河道的淤积和排水不畅。(1)建闸极易造成河道尤其是闸下的淤积。闸下区实测断面深泓点冲淤速率由建闸前的．1．3Im／a变成0．22m／a，由冲刷变为淤积。在建闸前，河口口门海域的冲淤速率为1．22m／a，建闸后变成2．08m／a，淤积程

7、度显著增大。(2)在开关I障-J方案中，由于涨潮关闸、落潮开闸，有利于落潮期的海底冲刷效应的增强，闸下冲淤速率约为．0．31m／a，实现了闸下减淤。(3)潮间带围垦后，围堤近岸海域呈现一定程度的淤积；近河闸区域及河道的冲刷能力有所减弱，闸下冲淤速率由围垦前的．1．31m／a减小至-1．19m／a。在河口口门处，淤积程度减马马，淤积速率由围垦前1．22m／a减小到围垦后0．64m／a。数值模型和历史资料的分析表明，建闸、围垦等人类活动都将对小型河