GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算

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1、万方数据第24卷第2期200203海洋学报ACTAOCEANOLOGICASINICAv0124．No2March．2002GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计算吴华林1’2，沈焕庭2，胡辉2，张莉莉2，黄清辉2(1交通部科学院河口海岸科学研究中心．上海201201；2．华东师范大学河口海岸国家重点实验室．上海200062)摘要：依据1842～1997年10幅不同年代的长江口海图资料，利用地理信息系统和数字化仪进行处理，建立不同时期的长江口水下数字高程模型，以此作为基础资料，实现了从横剖面、深泓线纵剖面、

2、平面变化等不同角度对长江口拦门沙地区滩槽演变、岸线侵蚀、沙岛形成与变迁等进行研究．通过计算河槽容积．实现了对不同时段泥沙冲淤量的计算结果表明，155a来拦门沙总的趋势是不断淤积，但不同时期淤积速度大不一样，个别时期甚至会发生一定程度的坤刷，这主要与动力条件的波动有关1842～1997年，共淤积泥沙38．10亿t，平均每年磷积0．246亿t，约占长江来沙的5％．年均淤厚为1．1cm．泥沙磷积部位主要在九段沙、横沙及横沙东滩、崇明东滩三处．发生冲刷的范围较小，仅占总面积的21．4％．主要在北槽，北港上段和南槽局部

3、也有轻微的冲刷发生．关键词：长江口；拦门沙；GIS；泥沙冲淤；计算中圉分类号：TV8821文献标识码：A文章编号：0253—4193(2002)020084一101引言拦门沙是河流汇入大型受水体如陆架海、湖泊、水库后，由于水动力和生物化学条件的变化在口门处形成的泥沙堆积体，它是河口重要的地貌单元，在纵剖面上呈隆起的地貌形态该地貌单元在世界上各大小入海河口普遍存在，在泥沙供应丰富的河口发育更为典型它的冲淤演变对水工建筑、航运、环境、取水等造成影响，是国内外众多学者L1141感兴趣的研究课题长江口拦门沙有其自身的

4、演变特点，自20世纪50年代以来，国内外诸多学者对它进行了研究黄胜【61考虑盐水入侵对流速分布、流态和含沙量分布的影响，阐明了拦门沙淤积的原因和部位；陈吉余[7-81通过与国外河口拦门沙进行比较揭示了长江口拦门沙的特点，并对其形收藕日期：2000—07—28；修订日期：20000125基叠璜目：国家自然科学基金重点项目“长江河口通量研究”资助项目(49736220)；高等学校博士学科专项科研基金资助项目(200026914)作者简介：吴华林(1970)，男．湖北省大冶市人．博士，从事河口海岸动力过程研究万方数

5、据2期吴华林等：GIS支持下的长江口拦门沙泥沙冲淤定量计并态和沉积结构进行了研究；沈焕庭L9“¨研究了泥沙输移和晟大浑浊带对拦门沙的影响，并初步估算了拦门沙地区的淤积量；林承坤1121、张志忠¨3]等从盐、淡水混合引起的密度环流及泥沙絮凝沉降等角度研究了长江151拦门沙形成及发育演变；黄卫凯“4l应用经验特征函数(EOF)模型描述了长江口南槽与北槽的变化这些研究成果极大地丰富了我们对长江口拦门沙的认识，但由于问题的复杂性和当时研究手段的局限，以上成果定性的研究较多，定量的研究较少，精度较高的定量研究就更少近年

6、来地理信息系统(cIs)和数字高程模型(DEM)得到了长足的发展，技术日趋成熟，已在测绘、采矿、土木工程等领域得到了广泛的应用'1’”』．本文拟在前人工作的基础上，收集历史资料和最新图件，用GIS技术处理大量的海图资料，建立长江口拦门沙地区数字地形模型，通过精确的冲淤量计算，揭示拦门沙地区的冲淤动态2研究区域2．1研究区域范围为便于定量化，本文定义的拦门沙地区指姒下区域：121。487～122。167E(牛皮礁)，3I。00～31。307N，具体见图1．本文泥沙冲淤量计算在该区域水深2m(理论深度基准面)以下

7、河槽范围内进行2．2研究区域概况2．2．1来水来沙据大通水文站1951～1993年测验资料统计，长江多年平均径流量为8940亿m3，长江多年平均输沙量为4．5l亿t，且长江口来水来沙多集中于汛期5～10月。分别占71．1％和87．7％．沙量集中程度明显较水量更甚详细的水沙统计特征值见表1表1大通站水沙特征值图1研究区域示意图2．2．2海洋动力波浪：长江口的波浪以风浪为主，涌浪为次风浪浪向的季节性变化十分明显。冬季盛行偏北浪，夏季盛行偏南浪，春、秋两季为过渡季节，各向频率较为分散波高从口门向口内逐渐降低，口门引

8、水船站平均波高为0．9m。最大波高为6．2m，平均周期为3．9s．口内80km的高桥站平均波高为0．4m，最大波高为2．3m，平均周期为1，7s“⋯．潮流：长江口为中等强度的潮汐河口．口外为正规半日潮．VI内为非正规半日浅海潮南支潮差由口门往里递减，口门附近的中浚站多年平均潮差为2．66m，最大潮差为4．66m，至黄万方数据海洋学报第24卷浦江rn的吴淞站多年平均潮差减低为2．2lm-l⋯．余流：长