长江下游大通—江阴段近五十年河床演变特征及其原因分析

【摘要】自然与人为双重影响下的河流变化过程研究,是当前国际地球科学研究的一个前沿课题。长江作为人类活动最强烈的河流以及在很大程度上受季风气候影响、水沙变率很大的河流,是研究河流过程对自然与人为作用响应的理想河流。长江干流河床近五十年来的冲淤变化和调整,是自然环境变化和人类活动双重影响的结果,已经成为国内外关注的一个研究热点。三峡工程运行以来,由于来沙量的减少,不仅导致中游近坝河段遭受强烈冲刷,并且还导致长江河口岸滩的侵蚀。而下游河段,尤其是位于潮区界和潮流界附近的大通–江阴河段冲淤变化如何,是怎么响应的,还缺乏系统的研究。本文在地理信息系统和数字高程模型技术的支撑下,对长江下游大通-江阴河段六个时期(1959、1969、1983、1992、2003、2008)的河道地形图进行了分析处理,建立了河道水下地形数据库,选取其中三个年份(1969、2003、2008)的数据建立了数字高程模型,对研究河段的形态特征、冲淤变化及其成因机制进行了系统分析。发现了对于三峡工程影响的一种新的响应机制,发现了上、中、下三段不同的冲淤变化特征和响应模式,揭示出该河段河床冲淤变化随着深度增大而增大的规律。对于深化长江受自然与人为影响的响应机制的认识,以及指导长江流域和河道工程建设等,均具有重要的意义。主要结论如下：(1)该河段对于三峡大坝影响的响应,与其它河段有所不同。在三峡大坝建成后的前五年(2003-2008),该河段平均来说并没有随着上游来沙量的减少而发生冲刷,而是发生了淤积。原因在于该段位于潮区界和潮流界变动比较敏感的河段,三峡蓄水后,洪水流量减少,导致洪水期潮区界上移,水力坡度减小。净淤积量为47822.45万立方米。(2)该河段的上、中、下三段的冲淤变化,表现出不同的变化特征和响应模式。三峡蓄水运行后(2003-2008),上段由小幅冲淤交替转为以冲刷为主,中段由冲刷转为淤积,下段由淤积转为冲刷。这是因为,三峡蓄水后,到达大通站的泥沙量减少,因此上段(大通-芜湖河段)发生冲刷。进入中段(芜湖-镇江河段)后,一方面由于上段冲刷使得含沙量得以补充,挟沙能力下降,另一方面由于潮区界上移导致河流纵比降减小,使得径流流速下降,挟沙能力进一步降低,从而造成河床淤积。进入研究河段下段,由于同时受到径流与潮流双重作用,落潮时落潮流与径流同向叠加,流速增大,同时含沙量因泥沙在中段落淤而有所下降,此时挟沙能力增强,从而导致下段发生冲刷。(3)不同类型河道对冲淤的响应也存在差异。弯道河床演变特征表现为深槽下切和深泓左右摆动,其次表现为对岸浅滩的淤积。不稳定的汊道段则表现为左右汊冲淤调整加剧,深槽下切或淤积,汉道入口和出口的深泓左右摆动为其主要特征。节点段,深泓位置无较大变化,河段入口和出口处断面冲淤显著。(4)由于受到河岸工程的影响,大部分河段的横向冲淤(摆动)受到限制。河床冲淤变化主要表现为10米等深线附近及其以下深槽的冲淤,以及沿着河道方向的纵向冲淤变化。(5)该河段近五十年,由于受到河道工程的影响,河床宽度存在着减小的趋势。其中,1983-1992年间,河宽缩窄约11.9%。江心洲的发育逐渐趋于稳定。(6)在受人类活动影响较小的自然状态下,上下游河段之间在河床演变中具有较好的关联性。节点段主泓的位置变化对下游河段的演变具有直接影响。护岸工程的实施,对稳定节点段河势作用显著。近期,各分汉河段之间的上下游关联性有减弱趋势。
【作者】屈贵贤；
【导师】王建；高正荣；
【作者基本信息】南京师范大学，自然地理学，2014，博士
【关键词】长江；大通-江阴；河床演变；数字高程模型；

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